Conceito de Caldeiras

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Variável livre: material.

Deste modo é garantido que a menor das trincas tenha comprimento maior do que a espessura da parede do vaso (vazar antes de sofrer fratura). O vazamento será fácil de detectar aliviando a pressão gradativamente e, por consequência, com segurança. Com esses critérios resultam em índices de material diferente. Sendo eles:

A tensão caldeira de parede de fina com raio r é:

[pic 9]

A espessura da parede t, foi escolhida de modo que, à pressão de operação , essa tensão é menor que a resistência ao escoamento da parede, juntamente com o fator de segurança. [pic 10]

A maior tensão suportada pelo material é:

[pic 11]

Sendo:

: tenacidade à fratura.[pic 12]

Entretanto este projeto não é a prova de falhas, pois caso a inspeção não seja correta por alguma razão, aparecendo uma trinca de comprimento maior do que a estimada, certamente ocorrerá falha no vaso. Por isso tem-se maior segurança impondo uma condição de que a trinca não se propagará, mesmo que a tensão chegue até a de escoamento, assim o vaso sofrerá somente deformação estável podendo ser detectado.

O tamanho tolerável da trinca, no qual garante a integridade do vaso, foi definida por:

[pic 13]

A parede do vaso também deve ser fina, garantindo leveza e economia de material.

[pic 14]

A pressão máxima é suportada com maior segurança pelo material que tem maior valor de:

[pic 15]

Considerando que a parede mais fina é a que tem maior resistência ao escoamento, , assim deve-se maximizaremos:[pic 16]

[pic 17]

Os critérios de seleção foram explorados de acordo com o diagrama de tenacidade à fratura, K1c, em relação ao limite elástico (resistência ao escoamento para metais).[pic 18]

Cartas de Ashby

[pic 19]

Assim sendo, o material que atende todos os critérios de seleção é o aço de baixa liga.