00
Emissão Inicial conforme certificação dia
17/01/2020
Nº
Descrição das Revisões
Tipo de Emissão
C
21/01/2020
LRH
FLF
Natureza da
Revisão
Data
Visto
Aprov.
A. Preliminar
B. Para Aprovação
C. Para Conhecimento
Data
MDR
Hydrostec
D. Para Cotação
E. Para Construção
F. Conforme Comprado
Aprov.
G. Conforme Construído
H. Cancelado
I. De Trabalho
MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO REGIONAL
PROJETO DE INTEGRAÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO
COM BACIAS HIDROGRÁFICAS DO NORDESTE SETENTRIONAL
PROJETO EXECUTIVO - LOTE E
ADUTORA DA EBVII-1
RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO
MEMÓRIA DE CÁLCULO
hydrostec
Elab.:
LLR
Conf.:
LRH
Visto:
LRH
Aprov.:
FLF
Empresa
Resp. Técnico Nº ART
LAB
CREA
Visto:
0601373581
Aprov.:
Nº Cliente:
1487-MMO-5620-80-10-001
MC-RHO-1330-585-0101
00
Hydrostec
Data: 21/01/2020
Data:
Hydrostec
Ministério do Desenvolvimento
Regional
hydrostec
MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO REGIONAL
Projeto de Integração do Rio São Francisco
ÍNDICE
1 DADOS DE ENTRADA PRINCIPAIS ......................................................................................................................................... 3
1.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PARA PROJETO DO RESERVATÓRIO ........................................................................... 3
1.2
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DO RESERVATÓRIO.............................................................................................. 4
2 MATERIAIS E TENSÕES ADMISSÍVEIS ................................................................................................................................... 5
2.1 TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO A TABELA 1A DO CÓDIGO ASME SECTION II PART D, SUBSECTION 1 ............. 5
2.2
2.3
TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO A NORMA: DIN 19704 EDIÇÃO SET 1976, TABELA 3............................................. 6
TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO: BELLEY, ILDONY H. – EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ................................................... 6
3 ESCOLHA DO CASO DE CARGA ............................................................................................................................................. 7
4 CÁLCULO DO COSTADO ......................................................................................................................................................... 8
4.1 TENSÃO CIRCUNFERENCIAL - UG-27 (C) (1) ..................................................................................................................... 8
4.2 TENSÃO LONGITUDINAL - UG-27 (C) (2) ............................................................................................................................. 8
5 CÁLCULO DO TAMPO .............................................................................................................................................................. 9
6 CÁLCULO DA MÁXIMA PRESSÃO DE TRABALHO ADMISSÍVEL ...................................................................................... 10
7 CLASSIFICAÇÃO NR13 .......................................................................................................................................................... 11
8 VERIFICAÇÃO DAS ABERTURAS E REFORÇOS DOS BOCAIS ......................................................................................... 11
8.1 VERIFICAÇÃO DO BOCAL LATERAL (BOCA DE VISITA).................................................................................................. 12
8.1.1 Cálculo da espessura requerida - segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-45................................................... 13
8.1.2 Limites para reforçamento ................................................................................................................................................. 13
8.1.3
8.1.4
8.1.5
Determinação da altura do bocal superior ......................................................................................................................... 13
Cálculo da área requerida ................................................................................................................................................. 13
Verificação das áreas disponíveis sem a chapa de reforço .............................................................................................. 13
8.1.6 Verificação das áreas disponíveis com a adição da chapa de reforço .............................................................................. 14
8.2 VERIFICAÇÃO DO BOCAL INFERIOR (CONEXÃO COM TUBULAÇÃO)........................................................................... 14
8.2.1 Cálculo da espessura requerida - segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-45................................................... 14
8.2.2
8.2.3
8.2.4
8.2.5
Limites para reforçamento ................................................................................................................................................. 15
Determinação da altura do bocal inferior ........................................................................................................................... 15
Cálculo da área requerida ................................................................................................................................................. 15
Verificação das áreas disponíveis sem a chapa de reforço .............................................................................................. 15
8.2.6
Verificação das áreas disponíveis com a adição da chapa de reforço .............................................................................. 16
9 CÁLCULO DA ESPESSURA MÍNIMA PARA O FLANGE CEGO DA BOCA DE VISITA – UG-34 ........................................ 16
10 CÁLCULO DA ESTRUTURA DE FIXAÇÃO DO RESERVATÓRIO ........................................................................................ 16
10.1 CÁLCULO DA SAIA .............................................................................................................................................................. 16
10.1.1 Cálculo da espessura mínima da saia ............................................................................................................................... 17
10.2 CÁLCULO DA BASE E REFORÇOS .................................................................................................................................... 17
10.2.1 Especificação dos materiais .............................................................................................................................................. 18
10.2.2 Verificação do chumbador ................................................................................................................................................. 18
10.2.3 Cálculo do suporte (Jawad e Farr, capítulo 12) ................................................................................................................. 18
10.2.4 Cálculo da chapa base (Brownell e Young, capítulo 10) ................................................................................................... 19
10.2.5 Cálculo do reforço (Bednar, capítulo 4.3) .......................................................................................................................... 20
10.2.6 Verificação da saia devido à reação do chumbador (Brownell e Young, equação 10.59) ................................................ 20
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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Projeto de Integração do Rio São Francisco
1 DADOS DE ENTRADA PRINCIPAIS
1.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PARA PROJETO DO RESERVATÓRIO
Código de projeto
ASME - Section VIII. Div. I Ed.2010 Ad2011
Serviço
Vaso Antigolpe de Aríete
Produto contido
Água + ar comprimido
Peso específico do produto
Pressão de operação
γ=
Po =
1.000 [kgf/m³]
40,79 [kgf/cm²]
70.000 [l]
Volume do reservatório
V=
Temperatura de projeto
Tp =
Pressão de projeto
Pp =
40,79 [kgf/cm²]
c=
1,5 [mm]
Sobre-espessura de corrosão
Eficiência das juntas do costado
Ec =
Et =
Epesc =
1,0
1,0
1,0
V0 =
35,0 [m/s]
Módulo de Young do aço
E=
2.100.000 [kgf/cm2]
Peso específico do aço
γ=
7,85 [kgf/dm³]
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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4,00 [MPa]
Total [UW-11 (a)]
Radiografia nas juntas do pescoço dos bocais
Velocidade média do vento
95,0 [° F]
Total [UW-11 (a)]
Radiografia nas juntas dos tampos
Eficiência das juntas do pescoço dos bocais
70,0 [m³]
Total [UW-11 (a)]
Radiografia nas juntas do costado
Eficiência das juntas dos tampos
35,0 [° C]
4,00 [MPa]
205.940 [MPa]
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1.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS DO RESERVATÓRIO
h3
h1
tt
LT
Di
LT
h2
LS
Htotal
Hcil
tc
NL
HLT
LS
hconc
h
hc
0,0
Tipo de reservatório
CILÍNDRICO VERTICAL
Tipo de tampo
TAMPO TORISFÉRICO ASME 2:1
Norma dos flanges utilizados
ASME B16.47 / ANSI B16.5
Classe de pressão dos flanges utilizados
Cl. 300#
Diâmetro interno
Di =
2.400,0 [mm]
2,400 [m]
Espessura do costado
tc =
37,50 [mm]
0,038 [m]
Espessura mínima dos tampos
tt =
50,00 [mm]
0,050 [m]
Distância entre placa base e flange de entrada
h=
2.730,0 [mm]
2,730 [m]
Altura do pescoço
hc =
463,0 [mm]
0,463 [m]
Altura do trecho reto do tampo
h1 =
35,0 [mm]
0,035 [m]
Altura do trecho curvo do tampo inferior
h2 =
583,0 [mm]
0,583 [m]
Altura do trecho curvo do tampo superior
h3 =
650,0 [mm]
0,650 [m]
Altura do corpo cilíndrico (LS - LS)
Hcil =
15.500,0 [mm]
15,500 [m]
Altura entre tangentes (LT - LT)
HLT =
15.570,0 [mm]
15,570 [m]
Altura total do reservatório
htotal =
19.995,0 [mm]
19,995 [m]
Altura do concreto
hconc =
0,0 [mm]
0,000 [m]
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2 MATERIAIS E TENSÕES ADMISSÍVEIS
MATERIAIS
Costado
Aço Carbono ASTM A 516 Gr.485 (70)
Tampos
Aço Carbono ASTM A 516 Gr.485 (70)
Pescoço e reforço dos bocais
Aço Carbono ASTM A 516 Gr.485 (70)
Flanges dos bocais
Aço Carbono ASTM A 105
Flange cego
Aço Carbono ASTM A 516 Gr.485 (70)
Olhais
Aço Carbono ASTM A 516 Gr.485 (70)
Saia e reforços
Aço Carbono ASTM A 36
Chapa base
Aço Carbono ASTM A 572 Gr. 50
Chumbador
Aço Carbono ASTM A 193 Gr. B7
2.1 TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO A TABELA 1A DO CÓDIGO ASME SECTION II PART D,
SUBSECTION 1
Material: Costado
Aço Carbono ASTM A 516 Gr. 485 (70)
Tensão de escoamento
σe =
2.651,3 [kgf/cm²]
260,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Tensão de comparação
Material: Tampos
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1406
138
2386
234
Aço Carbono ASTM A 516 Gr. 485 (70)
Tensão de escoamento
σe =
2.651,3 [kgf/cm²]
260,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Tensão de comparação
Material: Pescoço e reforço dos bocais
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1406
138
2386
234
Aço Carbono ASTM A 516 Gr. 485 (70)
Tensão de escoamento
σe =
2.651,3 [kgf/cm²]
260,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Operação
Teste
Caso de carga
Unidades
Tensão de comparação
Material: Flanges dos bocais
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1406
138
2386
234
Aço Carbono ASTM A 105
Tensão de escoamento
σe =
2.549,3 [kgf/cm²]
250,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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Teste
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hydrostec
Unidades
Tensão de comparação
Material: Flange cego
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1406
138
2294
225
Aço Carbono ASTM A 516 Gr. 485 (70)
Tensão de escoamento
σe =
2.651,3 [kgf/cm²]
260,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Tensão de comparação
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1406
138
2386
234
2.2 TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO A NORMA: DIN 19704 EDIÇÃO SET 1976, TABELA 3
Material: Olhais
Aço Carbono ASTM A 516 Gr. 485 (70)
Tensão de escoamento
σe =
2.651,3 [kgf/cm²]
260,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.945,6 [kgf/cm²]
485,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
Tensão de comparação
1988
195
2386
234
Compressão e compressão na flexão
1546
152
1988
195
Tensão de cisalhamento
892
88
884
87
Material: Saia e reforços
Aço Carbono ASTM A 36
Tensão de escoamento
σe =
2.549,3 [kgf/cm²]
250,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.078,9 [kgf/cm²]
400,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Tensão de comparação
Material: Chapa base
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
1529,6
150
2294,4
225
Aço Carbono ASTM A 572 Gr. 50
Tensão de escoamento
σe =
3.518,0 [kgf/cm²]
345,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
4.588,7 [kgf/cm²]
450,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
Unidades
Tensão de comparação
Teste
[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
2110,8
207
3166,2
310,5
2.3 TENSÕES ADMISSÍVEIS SEGUNDO: BELLEY, ILDONY H. – EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS
Material: Chumbador
Aço Carbono ASTM A 193 Gr. B7
Tensão de escoamento
σe =
7.342,0 [kgf/cm²]
720,0 [MPa]
Tensão de ruptura
σr =
8.769,6 [kgf/cm²]
860,0 [MPa]
Caso de carga
Operação
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Teste
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Unidades
Tensão de tração
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[kgf/cm²]
[MPa]
[kgf/cm²]
[MPa]
2922,5
286,6
4384,8
430
3 ESCOLHA DO CASO DE CARGA
Tensão admissível σ
Pressão máxima de serviço
Pmáx [kgf/cm²]
[kgf/cm²]
[MPa]
Operação
40,79
1.406
138
Teste
61,18
2.386
234
Caso
Pt / Po = 1,5 < σt / σo = 1,7
=> O caso crítico para o dimensionamento é o caso: Operação
Portanto: P = 40,79 [kgf/cm²]
4,00 [MPa]
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4 CÁLCULO DO COSTADO
Conforme norma ASME - Section VIII. Div. I - UG-27
Para costados cilíndricos a espessura mínima ou a máxima pressão admissível de trabalho do
costado cilíndrico deverá ser a maior espessura ou a menor pressão de (4.1) e (4.2) abaixo:
Pressão interna
P=
Raio interno do costado
R=
1.200,0 [mm]
1,200 [m]
Sobre-espessura de corrosão
c=
1,5 [mm]
0,002 [m]
Tensão admissível para o costado
S=
1.406,1 [kgf/cm²]
Eficiência das juntas do costado
E=
40,8 [kgf/cm²]
4,000 [MPa]
137,90 [MPa]
1,00
4.1 TENSÃO CIRCUNFERENCIAL - UG-27 (C) (1)
Espessura mínima requerida (UG-27(c) (1))
t=
36,97 [mm]
0,037 [m]
obs.: expressão válida se P ≤ 0,385.S.E e t ≤ 0,5.R.
P ≤ 0,385.S.E
P=
t ≤ 0,5.R
t=
40,79 [kgf/cm²]
<
541,36 [kgf/cm²]
36,97 [mm]
<
600,00 [mm]
ATENDE AOS REQUISITOS DO ASME UG-27 (c) (1)
4.2 TENSÃO LONGITUDINAL - UG-27 (C) (2)
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Espessura mínima requerida (UG-27(c) (2))
t=
18,83 [mm]
0,019 [m]
obs.: expressão válida se P ≤ 1,25.S.E e t ≤ 0,5.R.
P ≤ 1,25.S.E
P=
t ≤ 0,5.R
t=
40,79 [kgf/cm²]
<
1757,7 [kgf/cm²]
18,83 [mm]
<
600,00 [mm]
ATENDE AOS REQUISITOS DO ASME UG-27 (c) (2)
Espessura mínima requerida no costado
t=
36,97 [mm]
0,037 [m]
Espessura do costado (chapa comercial)
tcc =
37,50 [mm]
0,038 [m]
tc =
37,50 [mm]
0,038 [m]
Espessura adotada para o costado
tc > t; OK!
5 CÁLCULO DO TAMPO
Segundo código ASME - Section VIII. Div. I - Mandatory Appendix 1-4 (d) (3)
Pressão interna
P=
40,79 [kgf/cm²]
Sobre-espessura de corrosão
c=
1,5 [mm]
Tensão admissível para o costado
S=
1.406,1 [kgf/cm²]
Eficiência das juntas do costado
E=
4,000 [MPa]
0,002 [m]
137,90 [MPa]
1,00
Raio esférico interno (raio da coroa)
L=
1980,0 [mm]
1,980 [m]
Raio interno menor
r=
369,6 [mm]
0,370 [m]
Coeficiente para tampo
M=
1,33
Espessura mínima requerida (Appendix 1-4)
Redução de espessura na conformação
t=
39,80 [mm]
0,040 [m]
re =
10,00 [mm]
0,010 [m]
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Espessura requerida considerando redução por
treq =
conformação
49,80 [mm]
0,050 [m]
Espessura sugerida para os tampos (chapa
comercial)
ttc =
50,00 [mm]
0,050 [m]
tt =
50,00 [mm]
0,050 [m]
Espessura de cálculo mínima dos tampos
tt > t; OK!
6 CÁLCULO DA MÁXIMA PRESSÃO DE TRABALHO ADMISSÍVEL
Segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-98
Corroído e Quente
Condição:
Máxima pressão de trabalho para tensão circunferencial - UG-27 (c) (1)
Pc =
41,44 [kgf/cm²]
4,06 [MPa]
Máxima pressão de trabalho para tensão longitudinal - UG-27 (c) (2)
Pl =
85,39 [kgf/cm²]
8,37 [MPa]
Máxima pressão de trabalho para o tampo - Mandatory Appendix 1-4 (d) (3)
MAWP adotado:
Pt =
41,04 [kgf/cm²]
4,02 [MPa]
MAWP =
41,04 [kgf/cm²]
4,02 [MPa]
Novo e Frio
Condição:
Máxima pressão de trabalho para tensão circunferencial - UG-27 (c) (1)
Pc =
43,13 [kgf/cm²]
4,23 [MPa]
Máxima pressão de trabalho para tensão longitudinal - UG-27 (c) (2)
Pl =
89,00 [kgf/cm²]
8,73 [MPa]
Máxima pressão de trabalho para o tampo - Mandatory Appendix 1-4 (d) (3)
MAP adotado:
Pressão de teste hidrostático:
Pth = 1,5 . Pp
Pt =
42,63 [kgf/cm²]
4,18 [MPa]
MAP =
42,63 [kgf/cm²]
4,18 [MPa]
Pth =
61,18 [kgf/cm²]
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6,00 [MPa]
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7 CLASSIFICAÇÃO NR13
Ref.: Item 13.6.1 e ANEXO III 1a
Pressão de operação
P=
Volume geométrico
V=
Produto PV
4.000,0 [kPa]
70,0 [m³]
PV =
280.000,0 [kPa.m³]
Sendo PV > 8, o equipamento se enquadra na NR13!
Ref.: ANEXO IV item 1.1
Classe C
Classe de fluído contido
Fluído contido
Vapor de água, gases asfixiantes simples ou ar comprimido
Ref.: ANEXO IV item 1.2
Produto PV
PV =
280,0 [MPa.m³]
GRUPO 1
Grupo de potencial de risco
Ref.: ANEXO IV item 1.3
CATEGORIA I
Categoria
8 VERIFICAÇÃO DAS ABERTURAS E REFORÇOS DOS BOCAIS
Segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-37 (a)
A nomenclatura utilizada é a indicada abaixo, sendo todas as dimensões consideradas na condição corroída:
tr = Espessura requerida do costado ou tampo;
t = Espessura adotada do costado ou tampo;
trn = Espessura requerida do bocal;
tn = Espessura adotada do bocal;
d = Diâmetro interno da abertura circular;
Dp = Diâmetro externo da chapa de reforço;
te = Espessura da chapa de reforço;
h = Projeção interna do bocal
{2.d; 2,5.t; 2,5.tn + te} - Limites para reforçamento
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Área requerida:
sn =
Tensão admissível do bocal
sv =
Tensão admissível do costado ou tampo
Onde:
A1 =
Área disponível no costado ou tampo
Onde:
A2 =
Área disponível no bocal
Onde:
A3 =
Área disponível na projeção interna do bocal
Onde:
A5 =
Área disponível no reforço
sn =
Tensão admissível do bocal
Onde:
Áreas disponíveis:
fr2
Sn
Sp . Sp =
Tensão admissível do reforço
Obs.:
• Se A1 + A2 + A3
≥
A
→
Não precisa de reforço
• Se A1 + A2 + A3
<
A
→
Adicionar reforço ou aumentar espessuras
• Se A1 + A2 + A3 + A5
≥
A
→
O reforço está adequado
8.1 VERIFICAÇÃO DO BOCAL LATERAL (BOCA DE VISITA)
Deb
Depb
Dipb
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
1487-MMO-5620-80-10-001
tn
12/20
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Projeto de Integração do Rio São Francisco
hydrostec
ANSI B16.5 CL. 300#
Norma e Classe do flange utilizado
Diâmetro nominal do bocal superior
Dnb =
600,0 [mm]
0,600 [m]
Diâmetro externo do pescoço da boca de visita
Depb =
625,0 [mm]
0,625 [m]
Diâmetro interno do pescoço da boca de visita
Dipb =
600,0 [mm]
0,600 [m]
Diâmetro externo da boca de visita
Deb =
915,0 [mm]
0,915 [m]
8.1.1 Cálculo da espessura requerida - segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-45
Raio interno do bocal
R=
Pressão interna
P=
Sobre-espessura de corrosão
c=
Eficiência das juntas
E=
Tensão admissível para o bocal superior
40,8 [kgf/cm²]
1,5 [mm]
0,300 [m]
4,00 [MPa]
0,002 [m]
1,00
Sn = S =
Espessura requerida no bocal
Espessura adotada para o bocal
300,0 [mm]
1406,1 [kgf/cm²]
137,90 [MPa]
trn =
10,4 [mm]
0,010 [m]
tn = (Deb - Dnb)/2 =
12,5 [mm]
0,013 [m]
tn > trn; OK!
8.1.2 Limites para reforçamento
Espessura adotada para o costado
t=
37,5 [mm]
0,038 [m]
Diâmetro interno da abertura (corroído)
d=
630,0 [mm]
0,630 [m]
Dmáx =
1260,0 [mm]
1,260 [m]
hmáx =
31,3 [mm]
0,031 [m]
tmáx =
27,5 [mm]
0,028 [m]
Projext =
597,0 [mm]
0,597 [m]
hmin =
27,5 [mm]
0,028 [m]
Máximo diâmetro externo do reforço [2.d]
Limites para projeção interna do bocal
hmax = menor {2,5.t; 2,5.tn}
Máxima espessura do bocal superior
tmáx = menor {2,5.(t-c);2,5.(tn-c)+te}
8.1.3 Determinação da altura do bocal superior
Projeção externa do bocal
Altura mínima do bocal calculada
8.1.4 Cálculo da área requerida
Espessura requerida para o tampo superior
tr =
37,0 [mm]
0,037 [m]
Relação entre tensões admissíveis do bocal e tampo
fr1 = Sn/Sv
1,0
fr1 =
Área requerida
A = d.tr+2.tn.tr.(1-fr1)
A=
23291,1 [mm²]
0,023 [m²]
8.1.5 Verificação das áreas disponíveis sem a chapa de reforço
Projeção interna do bocal adotada
Altura de cálculo adotada para o bocal superior
h=
10,0 [mm]
0,010 [m]
har =
27,5 [mm]
0,028 [m]
Área disponível no tampo superior
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hydrostec
A1 = d.(t-tr)+2.(tn-c).(t-tr).(1-fr1)
A1 =
333,9 [mm²]
0,000 [m²]
A2 =
115,5 [mm²]
0,000 [m²]
A3 =
220,0 [mm²]
0,000 [m²]
A1 + A2 + A3 =
669,4 [mm²]
0,001 [m²]
Área disponível no bocal superior
A2 = 2.har.(tn-trn).fr1
Área disponível na projeção interna do bocal superior
A3 = 2.h.(tn-c).fr1
Área disponível total
A1 + A2 + A3 < A, ADICIONAR REFORÇO OU AUMENTAR ESPESSURAS!
8.1.6 Verificação das áreas disponíveis com a adição da chapa de reforço
Espessura da chapa de reforço da boca de visita
te =
37,5 [mm]
0,038 [m]
Diâmetro externo da chapa de reforço da boca de
visita
Dp =
1250,0 [mm]
1,250 [m]
Tensão admissível para a chapa de reforço
1406,1 [kgf/cm²
Sp = S =
137,90 [MPa]
Dp < Dmáx; OK!
Relação entre tensões admissíveis do reforço e tampo
fr2 = Sp/Sv
1
fr2 =
Área disponível na chapa de reforço da boca de visita
A5 = (Dp-Dib).te.fr2
Área disponível total
A5 = 23250,0 [mm²]
0,023 [m²]
A1 + A2 + A3 + A5 = 23919,4 [mm²]
0,024 [m²]
A1 + A2 + A3 + A5 > A, O REFORÇO ESTÁ ADEQUADO!
8.2 VERIFICAÇÃO DO BOCAL INFERIOR (CONEXÃO COM TUBULAÇÃO)
tna
Dipf
Depf
Def
ASME B16.47 Cl. 300#
Norma e Classe do flange utilizado
Diâmetro nominal do bocal inferior
Dnf =
200,0 [mm]
0,200 [m]
Diâmetro externo do pescoço do bocal inferior
Depf =
1038,0 [mm]
1,038 [m]
Diâmetro interno do pescoço do bocal inferior
Dipf =
1000,0 [mm]
1,000 [m]
Diâmetro externo do bocal inferior
Def =
1238,3 [mm]
1,238 [m]
8.2.1 Cálculo da espessura requerida - segundo código ASME - Section VIII. Div. I - UG-45
Raio interno do bocal
R=
Pressão interna
P=
500,0 [mm]
40,8 [kgf/cm²]
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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0,500 [m]
40,8 [MPa]
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Sobre-espessura de corrosão
c=
Eficiência das juntas
E=
Tensão admissível para o bocal superior
Sn = S =
0,002 [m]
1,00
1406,1 [kgf/cm²]
137,90 [MPa]
trna =
16,3 [mm]
0,016 [m]
tna = (Depf - Dipf)/2 =
19,0 [mm]
0,019 [m]
Espessura requerida no bocal
Espessura adotada para o bocal
1,5 [mm]
tna > trna; OK!
8.2.2 Limites para reforçamento
Espessura adotada para o tampo inferior
t=
50,0 [mm]
0,050 [m]
Diâmetro interno da abertura (corroído)
d=
1043,0 [mm]
1,043 [m]
Dmáx =
2086,0 [mm]
2,086 [m]
hmáx =
47,5 [mm]
0,048 [m]
tmáx =
43,8 [mm]
0,044 [m]
Máximo diâmetro externo do reforço [2.d]
Limites para projeção interna do bocal
hmax = menor {2,5.t; 2,5.tn}
Máxima espessura do bocal inferior
tmáx = menor {2,5.(t-c);2,5.(tn-c)+te}
8.2.3 Determinação da altura do bocal inferior
Projeção externa do bocal
Altura mínima do bocal calculada
Projext =
551,0 [mm]
0,551 [m]
hmin =
43,8 [mm]
0,044 [m]
8.2.4 Cálculo da área requerida
Espessura requerida para o tampo inferior
tr =
49,8 [mm]
0,050 [m]
Relação entre tensões admissíveis do bocal e tampo
fr1 = Sn/Sv
fr1 =
1,0
Área requerida
A = d.tr+2.tn.tr.(1-fr1)
A = 51936,3 [mm²]
0,052 [m²]
8.2.5 Verificação das áreas disponíveis sem a chapa de reforço
Projeção interna do bocal adotada
h=
10,0 [mm]
0,010 [m]
har =
43,8 [mm]
0,044 [m]
A1 =
213,7 [mm²]
0,000 [m²]
A2 =
235,8 [mm²]
0,000 [m²]
A3 =
350,0 [mm²]
0,000 [m²]
A1 + A2 + A3 =
799,5 [mm²]
0,001 [m²]
Altura de cálculo adotada para o bocal inferior
Área disponível no tampo superior
A1 = d.(t-tr)+2.(tn-c).(t-tr).(1-fr1)
Área disponível no bocal superior
A2 = 2.har.(tn-trn).fr1
Área disponível na projeção interna do bocal superior
A3 = 2.h.(tn-c).fr1
Área disponível total
A1 + A2 + A3 < A, ADICIONAR REFORÇO OU AUMENTAR ESPESSURAS!
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hydrostec
8.2.6 Verificação das áreas disponíveis com a adição da chapa de reforço
Espessura da chapa de reforço do bocal inferior
Diâmetro externo da chapa de reforço do bocal
inferior
Tensão admissível para a chapa de reforço
te =
50,0 [mm]
0,050 [m]
Dp =
2080,0 [mm]
2,080 [m]
Sp = S =
1406,1 [kgf/cm²
137,90 [MPa]
Dp < Dmáx; OK!
Relação entre tensões admissíveis do reforço e tampo
fr2 = Sp/Sv
1
fr2 =
Área disponível na chapa de reforço do bocal inferior
A5 = (Dp-Dib).te.fr2
Área disponível total
A5 = 51850,0 [mm²]
0,052 [m²]
A1 + A2 + A3 + A5 = 52649,5 [mm²]
0,053 [m²]
A1 + A2 + A3 + A5 > A, O REFORÇO ESTÁ ADEQUADO!
9 CÁLCULO DA ESPESSURA MÍNIMA PARA O FLANGE CEGO DA BOCA DE VISITA – UG-34
Diâmetro externo do flange cego superior
De =
915,0 [mm]
0,915 [m]
Coeficiente do flange
C=
0,25
Eficiência da junta
E=
1,00
Tensão admissível para o flange cego
S = 1406,1 [kgf/cm²]
137,9 [MPa]
Diâmetro da vedação
d=
63,3 [cm]
0,633 [m]
Pressão de operação
P=
40,8 [kgf/cm²]
4,000 [MPa]
Espessura mínima do flange - UG-34 (c) (2)
Espessura do bocal conforme ANSI B16.5
Espessura adotada para o flange cego superior
t=
53,86 [mm]
0,054 [m]
tbnorma =
69,90 [mm]
0,070 [m]
tfc =
69,9 [mm]
0,070 [m]
tfc > t; OK!
10 CÁLCULO DA ESTRUTURA DE FIXAÇÃO DO RESERVATÓRIO
10.1 CÁLCULO DA SAIA
Massa do reservatório
Mr =
48000,0 [kgf]
Massa do fluido do reservatório
Ml =
70000,0 [kgf]
Massa total do reservatório (cheio)
Mt =
118000,0 [kgf]
Diâmetro externo do reservatório
De =
2500,0 [mm]
250,0 [cm]
Altura total do reservatório
Ht =
20000,0 [mm]
2000,0 [cm]
Espessura da saia
Ts =
12,5 [mm]
1,25 [cm]
Diâmetro interno da saia
Ds =
2400,0 [mm]
240,0 [cm]
Diâmetro médio da saia
Dm =
2412,5 [mm]
241,3 [cm]
Velocidade do vento
Vv =
35,0 [m/s]
Pressão exercida pelo vento
Pv =
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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150,1 [kgf/m²]
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Projeto de Integração do Rio São Francisco
hydrostec
Área exposta ao vento
Av =
50,0 [m²]
Força do vento
Fv =
7504,2 [kgf]
Momento na base
Mb = 7504157,9 [kgf.cm]
Tensão admissível no material
S=
Nenhum
Tipo de ensaio radiográfico na saia
Eficiência utilizada na saia
1529,6 [kgf/cm²]
E=
0,70
10.1.1 Cálculo da espessura mínima da saia
.
. .
±
.
4.
. .
Reservatório cheio
Reservatório vazio
Tmin =
+
0,08
2,99
0,94
2,12
[mm]
Obs.: Os resultados acima são os valores absolutos obtidos pela equação.
Espessura mínima calculada
Espessura adotada
Tmin =
2,99 [mm]
T=
12,5 [mm]
Tmin < T; OK!
10.2 CÁLCULO DA BASE E REFORÇOS
Círculo de furação dos chumbadores
BC = 2700,0 [mm]
270,0 [cm]
Diâmetro interno da chapa base
Di = 2200,0 [mm]
220,0 [cm]
Diâmetro externo da chapa base
Do = 2900,0 [mm]
290,0 [cm]
Espessura da chapa base
tb =
Quantidade de reforços
Qr =
24,0 [mm]
2,4 [cm]
32
Espaçamento entre reforços
w=
238,1 [mm]
23,8 [cm]
Altura dos reforços
h=
450,0 [mm]
45,0 [cm]
Espessura dos reforços
tg =
12,5 [mm]
1,25 [cm]
Largura do reforço na base
lg =
200,0 [mm]
20,0 [cm]
Largura do anel de reforço
wr =
75,0 [mm]
7,5 [cm]
Espessura do anel de reforço
trc =
19,0 [mm]
1,9 [cm]
Diâmetro do chumbador
BS =
38,1 [mm]
3,8 [cm]
5,0 [mm]
0,5 [cm]
Folga do chumbador
Número de chumbadores
Área efetiva do chumbador
N=
Ab =
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
1487-MMO-5620-80-10-001
16
981,5 [mm²]
9,8 [cm²]
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Projeto de Integração do Rio São Francisco
hydrostec
Diâmetro do furo do chumbador
Db =
Pre-tensionamento inicial do chumbador
43,0 [mm]
Pt =
4,3 [cm]
25,0 [%]
611,8 [kgf/cm²]
10.2.1 Especificação dos materiais
Módulo de elasticidade do aço
Es =
205000,0 [MPa]
2090418,0 [kgf/cm²]
Tensão admissível no concreto
Sc1 =
10,0 [MPa]
102,0 [kgf/cm²]
Tensão máxima no concreto
Sc2 =
22,2 [MPa]
226,6 [kgf/cm²]
Ec =
30125,9 [MPa]
307199,0 [kgf/cm²]
Módulo de elasticidade do concreto
10.2.2 Verificação do chumbador
Tensão admissível do chumbador
Sb =
240,0 [MPa]
2447,3 [kgf/cm²]
Carga no chumbador
−
+
4.
.
Reservatório cheio
P1 =
Reservatório vazio
P2 = 3948,3 [kgf]
Carga máxima no chumbador
Área requerida do chumbador
-426,7 [kgf]
P = 3948,3 [kgf]
Abmin = P/Sb =
1,61 [cm²]
Ab =
9,8 [cm²]
Área efetiva do chumbador
Abmin < AB; OK!
Tensão real no chumbador
Fs = P/Ab =
402,3 [kgf/cm²]
10.2.3 Cálculo do suporte (Jawad e Farr, capítulo 12)
Largura da chapa base
tc =
350,0 [mm]
35,0 [cm]
Diâmetro médio da chapa base
d=
3560,0 [mm]
356,0 [cm]
Módulo de elasticidade da chapa base
Es = 2090418,2 [kgf/cm²]
Tensão de escoamento da chapa base
Sy =
3518,0 [kgf/cm²]
Módulo de elasticidade do concreto
Ec =
307199,2 [kgf/cm²]
Sc1 =
102,0 [kgf/cm²]
Tensão máxima do concreto
.
.
n=
6,8
ts =
1,4 [mm]
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
1487-MMO-5620-80-10-001
0,14 [cm]
18/20
MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO REGIONAL
Projeto de Integração do Rio São Francisco
hydrostec
1
!
1+
#$
%.#&
k=
0,6330
Através da tabela 12.4 e interpolando para k=0,6330, temos:
L1 =
-47,351 [cm]
L2 =
103,152 [cm]
L3 =
175,777 [cm]
K1 =
1,682
K2 =
2,296
Carga na base devido ao momento
(
'
− . ()* + )+ ))
() + )+ )
T=
27426,8 [kgf]
Tensão nos chumbadores
-.
..
'
/
. 0*
fs =
652,25 [kgf/cm²]
Pmax =
652,25 [kgf/cm²]
Cálculo do pré-tensionamento
Tensão máxima no chumbador (maior entre fs e Pt)
Carga no concreto devido ao pré-tensionamento
1
234 .
.
Bp =
102424,8 [kgf]
Cc =
247851,6 [kgf]
Carga total de compressão no concreto
'+
+
1
Tensão na base da fundação
-5
6(
5
−
.) +
/
. . 7. . 0
fc =
16,9 [kgf/cm²]
Sc1 =
102,0 [kgf/cm²]
fc < Sc1; OK!
10.2.4 Cálculo da chapa base (Brownell e Young, capítulo 10)
Espaçamento entre reforços
Distância entre raio externo da base e raio
externo da saia
b=
238,1 [mm]
23,81 [cm]
l=
237,5 [mm]
23,75 [cm]
l/b =
0,9976
ADUTORA DA EBVII-1 - RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - MEMÓRIA DE CÁLCULO
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Projeto de Integração do Rio São Francisco
hydrostec
Através da tabela 10.3, interpolando para l/b=0,9976, temos:
Z1 =
0,0969
Z2 =
-0,1198
Cálculo de Mx e My
9* . -5 . ²
8
9 . -5 . <²
;
Mx =
930,0 [kgf]
My =
-1144,1 [kgf]
Mmax =
1144,1 [kgf]
Espessura mínima
=
>
6.
234
@
tr =
18,0 [mm]
tb =
24,0 [mm]
tr < tb; OK!
10.2.5 Cálculo do reforço (Bednar, capítulo 4.3)
Através da tabela 10.3, interpolando para l/b=0,9976, temos:
Raio de giro do reforço
A
F
Área da seção do reforço
0,289.
<F .
F
F
3,6 [mm]
r=
Ag =
2500,0 [mm²]
Sg =
1000,4 [kgf/cm²]
Sgr =
157,9 [kgf/cm²]
0,36 [cm]
25,0 [cm²]
Tensão admissível do reforço
F
@
ℎ
− 0,0341. H J
A
Tensão no reforço devido ao chumbador
F=
F
Sgr < Sg; OK!
10.2.6 Verificação da saia devido à reação do chumbador (Brownell e Young, equação 10.59)
Distância entre raio externo da base e círculo de
furação
Espessura mínima da saia
.2K%
1,76. H
.M
J
. ℎ. -3NNOP.
/+
. A*/+
a=
100,0 [mm]
tsmin =
3,4 [mm]
ts =
12,5 [mm]
10,0 [cm]
tsmin < ts; OK!
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20/20
