Fabricação de Vasos de Pressão em Plástico Reforçado por Fibra de Vidro (PRFV)
Vasos Não Metálicos
CNTT NR 132
Plástico Reforçado com Vibra de VidroPrincipais AplicaçõesVantagensLimites de Aplicação
13/08/2014
Introdução
CNTT NR 133
IntroduçãoPlástico Reforçado com Fibra de Vidro
13/08/2014
• FRP – Fiber Reinforced Plastics (USA)• GRP – Glass Reinforced Plastics (UK)
• PRFV – Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (BR)COMPÓSITO: resina reforçada com fibra de vidro, com liner termofixo ou termoplástico (PVC, PP, PE, PTFE...)
NOMENCLATURA
CNTT NR 134
IntroduçãoPlástico Reforçado com Fibra de Vidro
13/08/2014
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Equipamentos especiais, principalmente para armazenar, processar e conduzir fluidos corrosivos.
Substituição de tanques, vasos de pressão e tubulações metálicas em processos com temperatura inferior a 120°C.
CNTT NR 135
IntroduçãoPlástico Reforçado com Fibra de Vidro
13/08/2014
VANTAGENS
Maior resistência à corrosão e intempéries Baixo custo de manutenção Durabilidade Melhor relação Custo x Benéfico Leveza (menor peso) Menor custo de transporte e instalação
CNTT NR 136
IntroduçãoPlástico Reforçado com Fibra de Vidro
13/08/2014
PRINCIPAIS LIMITAÇÕES
Temperatura Máxima 120 °C < 20 °C do HDT da resina
Produtos Orgânicos Oxidantes (hipoclorito de sódio ou ácido sulfúrico)
CNTT NR 137
Processos de fabricação
13/08/2014
Fabricação
CNTT NR 138
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
CNTT NR 139
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Normalmente, envolve quatro etapas:
Superfície Interna (Liner)
Camada Intermediária
Camada Estrutural
Acabamento
CNTT NR 1310
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Superfície Interna (Liner)
Camada que ficará exposta ao ambiente químico, é formada por uma rica camada em resinas de variados tipos e estruturada por um véu sintético ou de vidro, sempre em combinações que conferem um alto grau de estabilização e extrema resistência química a produtos altamente corrosivos.
CNTT NR 1311
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Camada Intermediária
Aplicada após o liner, durante a segunda etapa, é composta de resina compatível com o produto a ser armazenado e reforçada com mantas de fibra de vidro (hand-Lay-up) estruturando o liner e reforçando a barreira química.
CNTT NR 1312
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Camada Estrutural
Dá estrutura ao corpo do equipamento podendo ter espessura variável em função dos carregamentos de projeto.
Composta pôr resina, armada com fios contínuos de fibra de vidro, resultando numa composição de 35% de resina, e 65% de vidro (fios contínuos), tem como única função, assegurar ao reservatório a resistência mecânica.
CNTT NR 1313
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Camada Estrutural
A camada estrutural não entrará em contato com ambiente químico, pois está localizada na parte externa do equipamento.
Devido a este fato poderá ser confeccionada com outra resina que seja satisfatória ao ambiente externo não agressivo..
CNTT NR 1314
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
FABRICAÇÃO
Acabamento
Após a camada estrutural é aplicado o acabamento estético desejado, com pinturas à base de resina ou tinta P.U resistente aos raios solares, ventos e chuvas.
CNTT NR 1315
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Processo de laminação manual mais antigo e simples de se obter produtos moldados com resinas e fibras de reforço, também denominado de laminação manual por moldagem aberta ou de contato.
Neste processo as mantas de vidro são sobrepostas sobre a superfície do molde, impregnadas com resina de maneira manual com o auxílio de pincel e de rolete, para que ocorra o assentamento uniforme das camadas manta / resina. A espessura da peça é obtida através da sobreposição das camadas manta / resina originando peças leves e resistentes.
Hand lay-up
CNTT NR 1316
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
Simplicidade. Baixo investimento em moldes. Nenhuma restrição ao tamanho das peças. Flexibilidade de projeto. Facilidade de modificação do projeto. Baixo investimento em equipamento. Possibilidade de laminação em campo.
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Hand lay-up: Vantagens
CNTT NR 1317
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
Alta incidência de mão de obra.
Apenas uma superfície acabada (lisa).
Qualidade depende da habilidade do laminador.
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Hand lay-up: Desvantagens
CNTT NR 1318
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
O processo de laminação conhecido como enrolamento é mecanizado e mais sofisticado que o processo manual. A laminação por enrolamento é usada principalmente para a fabricação de estruturas cilíndricas, como costados de tanques de grandes dimensões e tubos.
No processo por enrolamento as fibras de vidro contínuas (Roving) são impregnadas em resina de poliéster, Éster vinílicas ou epóxi e enroladas helicoidalmente sobre o molde rotatório(Mandril) em um ângulo pré-determinado, proporcionando assim o máximo de resistência ao produto.
Filament Winding (Processo por Enrolamento)
CNTT NR 1319
Vasos Não Metálicos (PRFV)Processos de Fabricação
13/08/2014
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Filament Winding (Processo por Enrolamento)
CNTT NR 1320
Diferenças entre Vasos Metálicos e Não MetálicosPrincipais Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Normas e Códigos de Construção
CNTT NR 1321
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Vasos Metálicos x Não Metálicos
Vasos Metálicos Vasos Não Metálicos
Espessura = Resistência Espessura ≠ Resistência
Fratura Dúctil (geralmente) Fratura Frágil
Propriedades do Material são Uniformes (Isotrópico)
Propriedades do Material Não são Uniformes (Ortotrópico)
CNTT NR 1322
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Principais Normas e Códigos
ASME Code, Section X – Fiber-Reinforced Pressure Vessels (USA) – pressões acima de 1 bar até 200 bar
ASME RTP-1 – Reinforced Thermoset Plastic Corrosion-Resistant Equipment (USA) – pressões até 1 bar
BS 4994 – Design and construction of vessels and tanks in reiforced plastics – pressão atmosférica, vácuo e interna
EN 13121 – GRP tanks and vessels for use above ground (UK) – tanques e vasos de pressão – pressão atmosférica até 10 bar
CNTT NR 1323
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Normas Americanas x Reino Unido
Reino Unido: normas mais bem detalhadas baseadas em análise racional, certificação de processos e projeto
Estados Unidos: normas baseadas em ensaios (mais caras), certificação de fabricantes; recentemente incorporaram parte do conhecimento adquirido pelos britânicos
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
CNTT NR 1324
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Requerimento de Dados de Projeto
Completa descrição do ambiente químico (incluindo concentração e peso específico de todos os produtos químicos a ser contidos) e a temperatura de armazenagem
Carregamentos especiais como pressão, vácuo, carga de escadas, corrimãos e plataformas, ou agitação (peso, RPM, torque, número de pás)
Cargas de vento e/ou sísmicas Ciclos de carga e descarga anuais Sequências de enchimento e descarga
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
CNTT NR 1325
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
Fornecer uma memória de cálculo, inclusive os fatores de segurança utilizados
Fornecer a sequência de laminação adotada, com a descrição do material de reforço (tipo, gramatura, e ângulo no caso de filamento continuo) e espessura usados para o projeto e o tipo de resina a ser utilizada no liner, barreira química e estrutura
Ter um programa de controle de qualidade e apresentar os procedimentos em uso na planta em que serão fabricados os equipamentos
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
CNTT NR 1326
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
Fornecer um relatório de inspeção final incluindo no mínimo resultados de teste hidrostático, acetona, dureza Barcol, certificados de materiais de reforço e resinas aplicadas
Fornecer instruções detalhadas de instalação Fornecer desenhos para aprovação. Nestes desenhos devem
constar as sequências de laminação e as espessuras que compõem as paredes do equipamento. Com a sequência de laminação é possível verificar a integridade estrutural do equipamento usando as normas (ASME, BS ou EN)
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
CNTT NR 1327
Vasos Não Metálicos (PRFV)Normas e Códigos de Construção
13/08/2014
Requisitos que devem ser exigidos do Fabricante
Guardar ou enviar as bolachas extraídas dos pontos de aplicação de flanges ou outras conexões devidamente identificadas para conferencia da sequência de laminação ou identificação de resina. Cada tipo de resina tem um “DNA” sendo possível a identificação do seu tipo.
Fonte: Eng. Daniel Lauro Pérez – Consultor em PRFV
CNTT NR 1328
Vasos Não MetálicosExemplos
13/08/2014
FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUES
CNTT NR 1329
Vasos Não MetálicosExemplos
13/08/2014
FABRICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE MEGA TANQUESPRFV Tanques API substituídos
CNTT NR 1330
Vasos Não MetálicosExemplos
13/08/2014
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DUO LAMINADO
CNTT NR 1331
Vasos Não MetálicosExemplos
13/08/2014
TORRE DE POLPADimensões: Ø 4.000/2.200 mm x 28.500 mm
Fluido: Massa clorada
Pressão de Projeto: 2 kgf/cm² / -85 mmCA
NR 13PV = 71,63 MPa.m³ - Grupo Risco 2Categoria IISubstituiu equipamento de titânio
CNTT NR 1332
Vasos Não MetálicosExemplos
13/08/2014
SCRUBBERDimensões: Ø 2.000/ mm x 14.800 mm
Fluido: Salmoura ácida
Pressão de Projeto: 5 bar = 0,5 MPa
NR 13PV = 23,25 MPa.m³ - Grupo Risco 3Categoria IV
CNTT NR 1333
Vasos Não MetálicosConclusões – GRINSP (30/07/2014)
13/08/2014
No Brasil e no mundo os fabricantes iniciaram em fundo de quintal. Por outro lado, os cálculos são extremamente complicados.
Um tanque, mesmo de armazenamento, tem que ser tratado como um vaso de pressão. Enquanto um tanque de aço deforma, um tanque de PRFV quebra.
A resina não pode ter pigmentação. A pigmentação é utilizada para encobrir defeitos de fabricação.
O equipamento deve ser inspecionado na fabricação antes de pintura.
CNTT NR 1334
Vasos Não MetálicosConclusões – GRINSP (30/07/2014)
13/08/2014
Normas obsoletas, como ASTM D3299, ASTM D4097 e NBS PS15.69 (em desuso desde 1983), ainda são utilizadas em especificações de usuários no Brasil.
O processo de fabricação, devido ao seu processo manual, não permite que sejam fabricados dois vasos com a mesma espessura.
Apenas para vasos sujeitos à flambagem (vácuo) a espessura do compósito é importante.
Para esforços apenas de tração, a espessura não é o elemento mais significativo.
CNTT NR 1335
Vasos Não MetálicosConclusões – GRINSP (30/07/2014)
13/08/2014
O material perde propriedades de acordo com os anos de uso, mas todo o cálculo é limitado pelo alongamento.
Tem que se proteger a parte interna (bexiga). Por fora, pode haver micro trincas.
A inspeção tem que ser basicamente interna. Frequência de inspeção: o que tiver de acontecer vai
acontecer nos primeiros 3 a 6 meses. Inspeção periódica: a cada 2 anos. Nos USA, acima de 10 anos inspecionados todo o ano.
CNTT NR 1336
Vasos Não MetálicosConclusões – GRINSP (30/07/2014)
13/08/2014
A reconstituição da memória de cálculo é possível, entretanto não existem PHs suficientes com conhecimento. Só quem já trabalhou na área tem capacidade técnica para fazer este tipo de análise.