Dimensionamento de vaso de pressão utilizando um método numérico de otimização

Abstract

Vasos de pressão são equipamentos presentes em diversos segmentos da indústria devido sua ampla aplicação. Trata-se de um equipamento com elevado grau de responsabilidade e devido à natureza de sua aplicação, faz-se necessário um dimensionamento preciso e capaz de proporcionar a segurança adequada. O trabalho tem por objetivo definir um método numérico de otimização da etapa de dimensionamento de vasos de pressão visando a redução de custo e considerando o espaço do qual o equipamento será instalado. Foi adotado como método de cálculo a norma ASME VIII Div. I, nesta etapa foi possível correlacionar as variáveis de entrada, estipular a função objetivo e determinar as restrições do problema. Com os equacionamentos, as variáveis definidas e a avaliação da influência do custo para o equipamento, foi definida uma curva que descreve a variação do custo em função das diferentes configurações de raio, altura e espessura do equipamento. Ao final pode-se notar que o método proporciona uma redução de até 47% no custo de fabricação do costado do equipamento, além disso, devido a limitação de espessuras de chapas comerciais no mercado, uma variação de 7% no diâmetro do equipamento pode apresentar uma redução de até 43% no custo de fabricação do equipamento.

Pressure vessels are equipment present in several industry segments due to their wide application. This is equipment with a high degree of responsibility and due to the nature of its application, it is necessary to have a precise dimensioning capable of providing adequate security. The objective of this work is to define a numerical method for optimizing the sizing step of pressure vessels in order to reduce costs and considering the space in which the equipment will be installed. The ASME VIII Div. I, in this step it was possible to correlate the input variables, stipulate the objective function and determine the constraints of the problem. With the equations, the defined variables and the evaluation of the influence of the cost for the equipment, a curve was defined that describes the variation of the cost in function of the different configurations of radius, height and thickness of the equipment. In the end, it can be noted that the method provides a 47% reduction in the cost of manufacturing the equipment side, in addition, due to the limitation of commercial plate thicknesses on the market, a 7% variation in the equipment diameter can present a reduction of up to 43% in the cost of manufacturing the equipment.