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Nova
norma ASME PTC 19.3 TW 2010
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A tão
esperada recomendação para construção e fabricação de poços
ASME PTC 19,3 TW-2010 é uma versão melhorada da ASME PTC
19.3-1974 e estabelece as considerações de design prático
para instalações de poços na tubulação de alimentação e
de processo. Essa nova versão da norma incorpora as últimas
teorias em áreas de freqüência natural: a freqüência de
desprendimento de vórtices de uma estrutura em um fluxo
uniforme e ressonância em linha e avaliação de estresse.
Atendendo as demandas do setor e buscando normatizar um
conjunto mais abrangente, a ASME efetuou as seguintes melhorias
em relação a edição 1974:
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A cobertura expandida para a geometria da haste do poço;
ASME PTC 19.3 tem sido o padrão utilizado para construção
das hastes dos poços usinados aplicados em tubulação nas
plantas industriais. Desde seu lançamento, a norma tem sido
muito bem sucedida na indústria. A nova e expandida recomendação
desta edição da ASME PTC 19,3 TW foi desenvolvida por usuários
finais e fabricantes após análise de décadas de dados da
indústria. Essa investigação tornou a ASME a autoridade
mundial em matéria de segurança e nova concepção para fabricação
de poços de proteção para elementos sensores de temperatura.
Esta norma é destinada aos projetistas de plantas com aplicação
de tubulação, engenheiros de instrumentação, projetistas
de instrumentos, engenheiros de fábrica, engenheiros de
segurança da fábrica, engenheiros de processo, fabricantes
de poços, fabricantes de instrumentos, departamento de vendas,
ou especificações de projetos das agências reguladoras.
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Poço
- Proteção para Sensores de Temperatura
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O
Poço deve ser adequadamente projetado e especificado para
suportar a pressão, a temperatura, a velocidade, a vazão e
o estresse do seu ambiente de operação.
Com o aumento de desempenho das plantas industriais, os usuários
devem estar cientes de todas as normas pertinentes à construção
de poços de proteção para sensores de temperatura a fim de
proteger a planta contra falhas potencialmente desastrosas.
O poço é o receptáculo a prova de pressão projetado para proteger
os instrumentos de medição de temperatura das severas condições
dos processos. Quando é feita a instalação de um poço em um
tubo de processo no sentido vertical, cria-se uma barreira
contra o fluxo e se o Poço não estiver bem calculado e construído,
o processo pode sofrer inúmeros danos. Portanto, é fundamental
que as bainhas sejam especificadas e fabricadas corretamente
para que possam suportar pressões e resistências mecânicas
e atender quaisquer processos para os quais tenham sido desenvolvidas,
tais como ambientes corrosivos ou erosivos.
A primeira preocupação é, obviamente a pressão e, para tanto
recorremos às normas internacionais: ASME VIII (Americana)
e PD 5500 (Européia), as quais estabelecem normas claras para
instalação e construção de vasos sob pressão.
É recomendável que os usuários finais especifiquem os poços
e os adquiram de fabricantes respeitáveis, tendo assim a garantia
de que as normas corretas na fabricação foram plenamente cumpridas.
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As
conexões desses poços no processo industrial
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Os
poços são geralmente fixados aos vasos e tubos utilizando
um flange. A ASME VIII refere-se a ANSI B16.5, quando se trata
de definir o padrão para conexões flangeadas.
A Norma ANSI B16.5, por sua vez depende de outras normas para
especificar os tipos de materiais que podem ser utilizadas,
tais como ASTM A182 para os aços austeníticos A105, Alloy,
Monel, e outras ligas recém criadas, visando a durabilidade
e a eficiência de aplicação ao processo.
Estas normas de materiais são complexas, mas um dos principais
pontos a se notar é que, ao contrário das hastes, o flange
não deve ser fabricado a partir de barras. Deve ser fabricado
a partir de chapa ou material forjado a quente. É comum a
utilização de barras forjadas a partir de 4 polegadas e fatiadas
na medida da espessura do flange. A rastreabilidade dos materiais
inicia na sua fabricação. Um certificado confiável de matérias
primas descreve as propriedades químicas e mecânicas de todo
o material fornecido por uma fábrica, e qualquer fabricante,
com boas práticas de engenharia e um sistema de qualidade
de implementado pode rastrear todo o material até sua fabricação.
Qualquer flange fabricado e fornecido segundo a especificação
ASME deve apresentar sinetado em baixo relevo: o tamanho do
flange, a classificação de pressão e o acabamento da face.
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Solda
do Flange com a Haste
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Naturalmente,
as normas de materiais são apenas parte da história. O Poço
é fabricado e algumas de suas partes será soldada, caso em
que ASME VIII refere-se a norma de soldagem ASME IX.
Neste processo de solda é necessário a qualificação do soldador
e do processo de soldagem, documentos elaborados a partir
de certificação das amostras soldadas e dos processos de solda,
o qual tem o aval de um engenheiro qualificado para executar
esta tarefa.
Para cada material especifico e material dissimilar em uma
montagem do flange e da haste é necessário um procedimento
de solda e uma qualificação do soldador, assim um único procedimento
e qualificação não tem validade para todos tipos os aços.
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O
esforço mecânico
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A
pressão não é o único desafio físico para os poços. Em certas
situações, existem tensões mecânicas no comprimento do poço
e passagem de fluido por ele e nesse caso, são necessárias
outras providencias para a sua construção. É bastante fácil
de calcular as forças estáticas que são exercidas pela massa
de impacto líquido sobre a haste, mas taxas mais altas de
fluxo na haste criam se o fenômeno de vortex, conhecidos como
vórtices de Von Karmen. Representam um perigo real, se a freqüência
de desprendimento se aproxima da freqüência de ressonância
da haste.
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Os
cálculos atualizados pela ASME PTC 19.3 TW 2010
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ASME
PTC 19.3TW - 2010 é o padrão aceito para a análise da freqüência
de ressonância dos poços e fornece também um método para calcular
a freqüência induzida
A norma recomenda uma margem de segurança para que a freqüência
induzida não seja superior a 80% da freqüência ressonância
do poço. Em processos críticos de segurança, este percentual
não deve ultrapassar um valor entre 25 e 30%, especialmente
se as conseqüências de qualquer falha tendem a ser de suma
importância na segurança da planta.
Outro fator a ser considerado é o local de aplicação dos poços:
quando estes são instalados em zonas de segurança máxima e
em locais onde a ruptura possa despejar no ambientes produtos
inflamáveis, corrosivos ou venenosos, ou seja, locais em que
a ruptura de um poço possa causar um desastre imensurável,
os valores devem estar adequados a percentuais da segurança
desejada.
Algumas aplicações tem maior risco provocado pela freqüência
induzida por vórtice do que outros. Se a taxa de fluxo de
fluido é elevada e o efeito de amortecimento do fluido é baixo
(principalmente os gases) é interessante efetuar o cálculo
baseado na norma ASME PTC 19.3. Se os cálculos demonstrarem
que a sua construção não suportaria o processo, existem outras
possibilidades na geometria de sua construção.
A Geometria desempenha um papel fundamental: um poço mais
curto ou hastes com diâmetro mais grosso podem ser uma solução.
Os colares construídos na bainha também podem alterar a freqüência
de ressonância da bainha. Nestas formas construtivas, o encaixe
da haste tem a medida com pouca folga no tubo perpendicular
do processo onde está se instalando o poço e a desvantagem
desta construção é que os colares de velocidade podem ter
um custo elevado.
Um fornecedor deve ser capaz de realizar os cálculos necessários
para garantir que um poço é seguro para uso. O usuário ou
projetista deve fornecer informações sobre o liquido, incluindo
a temperatura e pressão, o volume específico, a velocidade,
densidade, diâmetros interno e externo do tubo de processo
e o diâmetro do tubo de derivação em seu diâmetro interno.
O tubo de derivação deve ser sempre em costura para prover
todas as formas construtivas do poço.
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A
construção do poço não deve ser
uma preocupação
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Os
sensores de temperatura e seus poços de proteção fazem parte
integrante de uma planta. Estes equipamentos, alem de fundamentais
no controle a que se propõe, enfrentam diariamente algumas
das condições mais difíceis encontradas na indústria. Nas
aplicações, especialmente nos setores de petróleo e gás, as
conseqüências de um projeto mal executado seriam desastrosas,
por isso vale a pena ter todo cuidado na escolha de seu fornecedor
e exigir a garantia de que todas as normas de fabricação destes
equipamentos sejam plenamente cumpridas.
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