Análise de tensões em bocais de vasos de pressão cilíndricos: comparação entre o método do boletim WRC 297 e o método de elementos finitos

Abstract

Os vasos de pressão são equipamentos muito utilizados na indústria para conter ou processar fluídos sob pressão e podem armazenar grande quantidade de energia, o que implica em possibilidade de explosão no caso de ruptura do casco. Assim, é importante seu correto dimensionamento, de forma a obter equipamentos seguros, porém, sem superdimensioná-los de forma a não elevar os custos. Esses equipamentos são dotados de bocais para permitir entrada e saída de produto, inspeção, limpeza, etc. Devido à concentração de tensões, a possibilidade de falha nessas aberturas é maior. Portanto, um dos itens mais importantes no dimensionamento dos vasos de pressão é a determinação das tensões atuantes na região da abertura dos bocais. Dois métodos são normalmente utilizados para investigar as tensões em bocais: o Boletim 297 do WRC e o método de análise de tensões por elementos finitos. O foco desse trabalho é comparar esses dois métodos em modelos computacionais e mostrar ao leitor se existe alguma vantagem em utilizar um ou outro método.

ABSTRACT:

Pressure vessels are equipment widely used in the industry to contain or process fluids under pressure and can store large amounts of energy, the which implies the possibility of explosion in the event of a hull rupture. So it is its correct dimensioning is important, in order to obtain safe equipment, however, without oversizing them so as not to increase costs. Those equipment is equipped with nozzles to allow product entry and exit, inspection, cleaning, etc. Due to the concentration of stresses, the possibility of failure in these openings is greater. Therefore, one of the most important items in the sizing of pressure vessels is the determination of the stresses acting on the nozzle opening region. Two methods are commonly used to to investigate the stresses in nozzles: WRC Bulletin 297 and the method of analysis of finite element stresses. The focus of this work is to compare these two methods in computational models and show the reader if there is any advantage using either method.