Dimensionamento De Tanque

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1 DADOS DO TANQUE

PRODUTO

Óleo lubrificante

TEMPERATURA DE PROJETO

80°C

VOLUME

20.000 m3

DIÂMETRO

50 m

CÓDIGO DO PROJETO

API RP 650

METODOLOGIA DE CÁLCULO

Corpo de norma – método básico

2 PROJETO DO DIQUE DE CONTENÇÃO

2.1 FUNDAÇÃO

a) anel de concreto periférico em fundação direta, disposto 35 cm acima da fundo da bacia de contenção e dimensões conforme a figura 1;

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Figura 1 – Dimensional do anel de concreto.

1

Fonte: API 650.

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b) base drenante em cascalho a base de pedra britada e areia, revestimento de concreto simples, com dreno em tubo de pvc, dispostos conforme a figura 2;

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Figura 2 – Base drenante e revestimento.

Estas especificações foram considerando que o terreno é de qualidade duvidosa.

2.2 ESPECIFICAÇÃO E DIMENSÕES DO DIQUE

MATERIAL

Concreto

PERÍMETRO

2 x π x 25 = 157,07 m

VOLUME DA FUNDAÇÃO

π x 252 x 0,35 = 687,22 m3

VOLUME DO TANQUE*

π x 252 x 1,15 = 2.356,19 m3

CAPACIDADE VOLUMÉTRICA TOTAL

23.043 m3

LARGURA

124 m

COMPRIMENTO

124 m

ALTURA DO DIQUE

1,5 m

* = para o cálculo do volume, considerar altura até o limite de 1,5 da parede do dique. Esquema conforme croqui no APENDICE A. 2

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3 PROJETO DO FUNDO

O fundo será fabricado com caimento de 1:120 do centro para a periferia. Para fabricação do fundo do tanque serão utilizadas chapas de aço carbono com as seguintes especificações:

ESPECIFICAÇÃO MATERIAL

ASTM A-283 Gr C

TENSÃO DE ESCOAMENTO

380 Mpa

TENSÃO EM TESTE HIDROSTÁTICO

154 Mpa

DIMENSÕES DA CHAPA

12.000 x 2.000 mm

3.1 CHAPAS ANULARES

Espessura com sobrecorrosão: 8 mm (5/16”) Cálculo da maior largura radial das chapas anulares: = 544 mm tb: espessura da chapa anular em mm. H: nível máximo do líquido em m. G: densidade específica do fluído.

Devem possuir raio de curvatura de 25.000 mm sendo que a superfície interna do costado deve ficar afastada radialmente 750 mm da próxima união soldada das chapas anulares com as chapas do fundo, e um espaçamento de no mínimo 50mm da superfície externa do costado.

Especificação do procedimento de soldagem: devem ser soldadas com arco submerso (SAW), solda de topo com chanfro em V com cobre-junta, conforme croqui abaixo:

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Figura 3 – Soldagem das chapas anulares.

As chapas anulares serão soldadas sob as chapas centrais por junta sobreposta com transpasse de 60 mm, conforme croqui abaixo:

Figura 4 – Soldagem das chapas anulares com as centrais.

3.2 CHAPAS DO FUNDO

Espessura com sobrecorrosão: 8 mm (5/16”) O transpasse entre as chapas deve ser de 5 x e = 40 mm e unidas com solda de filete. A disposição das chapas anulares e das chapas centrais encontram-se conforme croqui no ANEXO 2.

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4 PROJETO DO COSTADO

O costado será fabricado em chapas de aço carbono com as seguintes especificações:

ESPECIFICAÇÃO MATERIAL

ASTM A-283 Gr C

TENSÃO DE ESCOAMENTO

380 Mpa

TENSÃO EM TESTE HIDROSTÁTICO

154 Mpa

DIMENSÕES DA CHAPA

12.000 x 2.000 mm

ESPESSURA DAS CHAPAS (Calculadas) 1º ANEL

15,5 mm

2º ANEL

12.25 mm

3º ANEL

9,0 mm

4º ANEL

8,0 mm

5º ANEL

8,0 mm

ESPESSURA DAS CHAPAS

PESO DOS ANÉIS (kg)

(Comercial) 1º ANEL

16 mm

(24m2 x 13) + (2,15m2) x 125,6 kg = 39.457,24 kg

2º ANEL

12,5 mm

(24m2 x 13) + (2,15m2) x 98,13 kg = 30.827,53 kg

3º ANEL

9,50 mm

(24m2 x 13) + (2,15m2) x 74,58 kg = 23.429,07 kg

4º ANEL

8,0 mm

(24m2 x 13) + (2,15m2) x 82,80 kg = 26.011,62 kg

5º ANEL

8,0 mm

(24m2 x 13) + (2,15m2) x 82,80 kg = 26.011,62 kg

Peso total do costado: 145.737,08 ≈ 146 t. Perímetro do costado: 157.079 mm – 157,07 m. Quantidade de chapas utilizadas para fechar cada anel: - 13 chapas completas de 12.000 mm de comprimento - 1 chapa de 1079 mm de comprimento.

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Para a solda entre o 1º anel do costado e a chapa anular, fazer solda de rodo com filete com chanfro em K, com fusão e penetração completa, conforme figura 5:

Figura 5 – Soldagem do 1º anel com a chapa anular.

Mapeamento da distribuição das chapas e das soldas conforme croqui do APÊNDICE B.

4.1 ACESSÓRIOS DO COSTADO

- Bocais para: movimentação do produto, sistema de drenagem, de aquecimento, de combate a incêndio e limpeza com vapor. - Porta de limpeza do tipo “flush type”, com altura de 900mm, com chapa de reforço e turco. - Escada helicoidal de acesso com corrimão e terminando em uma plataforma sobre o costado. A plataforma deve ser suportada por chapas de extensão do costado e se projetar por cima do teto. - Indicadores de nível - Misturadores - Anéis de contraventamento - Aterramento elétrico

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5 PROJETO DO TETO

Tipo do teto: Fixo cônico suportado.

ESPECIFICAÇÃO DAS CHAPAS MATERIAL

ASTM A-283 Gr C

TENSÃO DE ESCOAMENTO

380 Mpa

TENSÃO EM TESTE HIDROSTÁTICO

154 Mpa

DIMENSÕES DA CHAPA

12.000 x 2.000 mm

PERFIS DA ESTRUTURA DE SUSTENTAÇÃO (Tipo H) TRANSVERSAIS MATERIAL

ASTM A-36

ESPESSURA NOMINAL

4,3 mm

COMPRIMENTO POR PEÇA / QNT

8,33 m / 96 PERFIS TRANSVERSAIS

COMPRIMENTO TOTAL

799,68 m

PERFIS DA ESTRUTURA DE SUSTENTAÇÃO (Tipo H) RADIAIS MATERIAL

ASTM A-36

ESPESSURA NOMINAL

4,3 mm

COMPRIMENTO POR PEÇA / QNT COMPRIMENTO TOTAL

- 8 PERFIS DE 13,35 m - 8 PERFIS DE 7,10 m 163,6 m

TUBOS DE SUSTENTAÇÃO MATERIAL

ASTM A-53 Gr A - CENTRAL – 14,16 m

COMPRIMENTO

- 8 DE 12,56 m - 8 DE 11,06 m

A disposição dos perfis esta conforme o croqui no APENDICE c. Declividade do teto: 1:6, conforme figura 6.

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. Figura 6 – Declividade do teto e disposição das chapas.

a) Especificação das Soldas: junta sobreposta simples, apenas na parte superior, com cordão de solda contínuo e dimensão de 4,75mm. Soldagem com Arco submerso (SAW). A sobreposição das chapas do teto deve ser realizada no sentido de facilitar a drenagem das águas pluviais e com um transpasse de 5 vezes 4,75mm. Na sobreposição de 3 chapas deve ser feito o arredondamento do canto da chapa superior. A sequência de soldagem utilizada deve minimizar as deformações decorrentes da contração de soldagem.

b) Suportes do teto: Utilizar coluna de sustentação tipo perfil Para melhor distribuir a carga do teto sobre o fundo, cada perna de sustentação deve apoiar-se sobre uma chapa de reforço de, no mínimo, 6,3 mm de espessura, soldada ao fundo do tanque em toda sua volta.

c) Acessórios do Teto: - Boca de visita - Válvula de pressão e vácuo

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6 INSPEÇÕES E TESTES

6.1 ENSAIOS REALIZADOS NAS ETAPAS DE CONSTRUÇÃO

6.1.1 Ensaio Visual

Todas as partes soldadas do costado devem ser inspecionadas por Ensaio Visual analisando aspectos de mordedura, reforço, desalinhamento, limpeza da raiz e limpeza entre passes. Deve-se seguir as exigências da API 650, conforme item 8.5.

6.1.2 Ensaio Radiográfico

O Ensaio de Radiografia deve ser executado somente em juntas soldadas de topo, sendo necessária a constatação de cumprimento da exigência de fusão e penetração completa nessas juntas. Portanto, é requerida a Radiografia nas soldas de topo do costado, soldas de topo das chapas anulares, e em soldas de topo das conexões do tipo sem ressalto. A inspeção radiográfica não é necessária nas soldas do teto, do fundo, do teto com o costado e do fundo com o costado. Quanto ao número e localização dos pontos de inspeção, deve-se seguir as exigências da API 650, conforme item 8.1, onde especifica radiografias de: a) Juntas verticais do costado: - Chapas com espessuras menores que 10mm : deve ser tirada Radiografia nos primeiros 3m de junta vertical soldada, de mesmo tipo e espessura, executada por cada soldador. Após isso, deve-se realizar Radiografia a cada 30m de junta vertical soldada, de mesmo tipo e espessura, independente do número de soldadores em serviço. É necessário inspecionar no mínimo 25% das interseções com as juntas horizontais. A inspeção no primeiro anel atenderá as exigências referentes a espessuras acima de 25mm;

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Figura 7 - Pontos de Radiografia para Juntas Verticais Soldadas em Chapas de até 10mm de Espessura.

- Chapas com espessuras maiores que 10mm e menores ou iguais a 25mm: além dos requisitos citados anteriormente, deve-se radiografar todas as interseções com juntas horizontais de chapas nesta faixa de espessura. A inspeção no primeiro anel atenderá as exigências referentes a espessuras acima de 25mm;

Figura 8 - Pontos de Radiografia para Juntas Verticais Soldadas em Chapas com Espessura Menores que 10mm e Maiores ou Iguais a 25mm

- Chapas com espessuras maiores que 25mm: todas as juntas verticais soldadas devem ser totalmente radiografadas e também todas as interseções com juntas horizontais de chapas com mesma faixa de espessura;

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Figura 9 - Pontos de Radiografia para Juntas Verticais Soldadas em Chapas Acima de 25mm de Espessura

Segue notas de orientação das figuras mostradas anteriormente.

Figura 10 - Notas de Orientação dos Pontos de Radiografias

b) Juntas horizontais do costado: - Deve ser tirada Radiografia nos primeiros 3m de junta horizontal soldada, de mesmo tipo e espessura, executada por cada soldador. Após isso, deve-se realizar Radiografia a cada 60m de junta vertical soldada, de mesmo tipo e espessura, independente do número de soldadores em serviço; c) Cada Radiografia deve mostrar nitidamente um comprimento mínimo de 150mm de cordão de solda. O filme deverá estar centrado na solda e possuir largura suficiente para colocação adequada das marcas de identificação e dos penetrômetros; d) A respeito das juntas de topo e radiais, das chapas anulares do fundo, estas devem apresentar penetração total e fusão completa. Portanto:

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- Deve ser radiografado o mínimo de 10% de juntas duplamente soldadas; - Em juntas soldadas com o auxílio de cobre-juntas, deve ser radiografado o mínimo de 50% das juntas soldadas; - O comprimento mínimo da radiografia deve ser de 150mm; e) Para chapas de reforço, tipo Insert Plate, radiografar totalmente a solda de topo com o costado.

6.1.3 Inspeção por Líquido Penetrante

Este ensaio deverá ser realizado e examinado conforme a Código ASME Seção V, artigo 6, segundo indicação da própria API 650, item 8.4 e conforme Apêndice S da API 650. As soldas e seus componentes deverão ser inspecionados antes do teste hidrostático. Deve-se inspecionar por este método todas as soldas de acessórios no costado cuja espessura é maior que 19mm, todas as soldas de conexões do costado que não são completamente radiografadas.

6.1.4 Teste Hidrostático

Conforme a norma API 650, item 7.3.6 e Apêndice S (Aços Inoxidáveis), recomenda-se que no teste hidrostático seja utilizada água potável e tratada (contendo máximo de 0,2 ppm de cloro livre e máximo de 50 ppm de cloreto), esta deverá estar isenta de sulfeto de hidrogênio, com pH na faixa de 6 a 8,3, deverá ser considerada questões como temperatura da água no teste para se evitar fratura frágil, quantidade de sólidos em suspensão, corrosão, descarte, lavagem e resíduos deixados após esvaziamento do tanque. O teste não deverá exceder 21 dias. Após finalização do teste, o tanque deverá ser drenado, não sendo permitida secagem com ar quente.

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6.2 CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DE DESCONTINUIDADES

6.2.1 Ensaio Visual

Conforme API 650, item 8.5, a solda deverá rejeitada/aceita conforme relacio- São inaceitáveis trincas, falta de fusão no cordão ou qualquer arco adjacente à junta soldada; - Frequência de porosidade na solda não excedendo 1 poro a cada 100mm, sendo que este poro não deverá exceder 2.5mm de diâmetro; - O reforço das soldas em todas as juntas de topo em cada lado da chapa não deverá exceder as espessuras conforme Figura 5. O reforço só precisará ser removido caso exceda a espessura máxima aceitável ou caso necessário para o exame radiográfico.

Figura 11 - Critério de aceitação para limite de solda de topo no reforços de solda.

6.2.2 Ensaio Radiográfico

Os critérios de aceitação são baseados no código ASME VIII , divisão 1, parágrafo UW-51 (b), sendo estes: a) Inaceitáveis - Indicação de trincas, falta de fusão e penetração incompleta; - Grupo de indicações alinhadas e indicações arredondadas grandes; b) Relevantes - Indicações arredondadas pequenas e espaçadas com mais de 1 in;

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- Indicações arredondadas pequenas alinhadas; - Grupo de indicações arredondadas pequenas alinhadas; - Indicação de grupo de porosidade menor que 1 in

6.2.3 Inspeção por Líquido Penetrante

Os critérios de aceitação são baseados conforme código ASME VIII, divisão 1, Apêndice 8.

6.3 ACESSÓRIOS E DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA

6.3.1 Acessórios do fundo

No fundo do tanque deverá ser construído um dispositivo de drenagem conforme Tabelas 5-16a e 5-16b e Figura 5-21 da norma API 650, conforme observado a seguir:

Figura 12 - Instrução de Construção de Sistema de Drenagem do Fundo do Tanque Conforme API 650.

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Figura 13 – Instrução de Dimensionamento de Sistema de Drenagem do Fundo do Tanque Conforme API 650

Figura 14 - Continuação de Instrução de Dimensionamento de Sistema de Drenagem do Fundo do Tanque Conforme API 650

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REFERÊNCIAS

AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. API 650: welded tanks oil storage. Washington: API publishing services, 2010. 438 p. PETROBRÁS. N-270: projeto de tanque atmosférico. rev. C. [S.l.: s.n.], 2003.

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APÊNDICE A – Croqui do dique de contenção 1,5 m

124 m

37 m 0,35 m

50 m

124 m

1,15 m

37 m

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APÊNDICE B – Croqui do dique de contenção

1,079 m

12 m

5,5 m

2m

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APÊNDICE C – SUSTENTAÇÃO DO TETO