Limitações do código ASME na predição das tensões locais em bocais com diâmetro inferior a duas polegadas

Abstract

Os códigos e normas técnicas servem para simplificar e implementar métodos para projetar e executar um projeto enquanto buscam estabelecer as condições de segurança adequadas para a operação das máquinas e equipamentos objeto dos códigos. Diversas experiências nessas áreas já comprovaram que a observância desses códigos e normas diminuem consideravelmente o risco de ocorrer falhas e acidentes. Uma dessas normas é o código ASME, que é um conjunto de normas, códigos e especificações técnicas estabelecidos pela American Society of Mechanical Engineers (ASME) para garantir a segurança e confiabilidade de equipamentos de pressão. Os vasos de pressão apresentam várias aberturas, chamadas de bocais ou conexões, cada qual com funções e finalidades bem determinadas, como, por exemplo, tubulações de entrada e saída de produtos, instrumentos de controle e automação, respiro e dreno, válvulas de alívio ou de segurança, bocas de visita para inspeção e acesso interno. Apresentamos aqui uma investigação das condições de segurança de vasos de pressão que possuem bocais menores que 2 3/8 polegadas (60 mm), visto que nesses bocais o código ASME não prevê reforços locais para vasos de pressão com diâmetro interno menor que 60 polegadas (1520 mm). Utilizamos como referencial teórico o método de elementos finitos e a teoria da mecânica da fratura, priorizamos a observação da tensão máxima admissível, que pode ser compreendida como a tensão máxima admitida em um determinado material utilizado em um vaso construído e o conceito de eficiência da junta, que é a união soldada entre as partes do vaso de pressão. Realizamos avaliação de tensões pelo método de elementos finitos, utilizando o software SOLIDWORKS para definição da geometria tridimensional (3D) do vaso de pressão e o software ANSYS para realizar as análises estáticas. Concluímos que o método de cálculo de espessuras do código ASME não prevê de forma conservadora as tensões atuantes nas regiões em que há furos para a fixação de bocais, sendo necessário propor modificações no código ASME para garantir a segurança operacional dos vasos de pressão fabricados em concordância com o código ASME Seção VIII Divisão 1. Demonstrou-se que nos locais dos bocais há concentração de tensão que supera a tensão admissível aceitável pelo código ASME e, dessa forma, nosso trabalho apresenta resultados e discussões que visam contribuir para a melhoria das condições de segurança e a integridade estrutural de equipamentos projetados por este código.