EN 13445
A norma europeia para vasos de pressão não sujeitos à chama
A EN 13445 é a norma europeia harmonizada que fornece regras abrangentes para o projeto, fabricação e inspeção de vasos de pressão não sujeitos à chama que operam acima de 0,5 bar. Reconhecida em todo o Espaço Económico Europeu, é o principal meio para demonstrar a conformidade com a Diretiva de Equipamentos sob Pressão (DEP) 2014/68/UE.
Calcular com NextGenO que é a EN 13445?
A EN 13445 é uma série de normas europeias publicada pelo CEN (Comité Europeu de Normalização) que define os requisitos para vasos de pressão não sujeitos à chama fabricados em aços, ligas de níquel e outros materiais metálicos.
Publicada pela primeira vez em 2002 para substituir diversas normas nacionais em toda a Europa, a EN 13445 unificou as práticas de projeto de vasos de pressão sob um único enquadramento harmonizado. Aplica-se a vasos não diretamente expostos a chamas ou gases de combustão, abrangendo uma vasta gama de equipamentos industriais, incluindo permutadores de calor, reatores, colunas, tanques de armazenamento e reservatórios de ar.
A norma está estruturada em onze partes. As Partes 1 a 5 constituem o núcleo, abrangendo requisitos gerais, materiais, projeto, fabricação e inspeção. As Partes 6, 8, 10 e 11 estendem a norma a materiais adicionais (ferro fundido, alumínio, níquel, titânio), enquanto as Partes 7 e 9 são Relatórios Técnicos CEN sobre a avaliação de conformidade com a DEP e a conformidade com a ISO 16528.
Dados principais
- Publicada por: CEN (TC 54)
- Primeira edição: 2002
- Âmbito: Vasos de pressão não sujeitos à chama > 0,5 bar
- Harmonizada com: DEP 2014/68/UE
- Materiais: Aços, ligas de níquel, alumínio, titânio, ferro fundido
- Substitui: Códigos nacionais (BS 5500, CODAP, AD Merkblatt, VSR, etc.)
As onze partes da EN 13445
Parte 1 Generalidades
Contém informações gerais sobre o âmbito da norma, bem como termos, definições, grandezas, símbolos e unidades aplicados ao longo de toda a norma.
Parte 2 Materiais
Trata da filosofia geral sobre materiais, agrupamento de materiais e comportamento a baixa temperatura. Limitada a aços com ductilidade suficiente e, para componentes na gama de fluência, ductilidade de fluência suficiente. Também fornece requisitos gerais para condições técnicas de fornecimento e marcação de materiais.
Parte 3 Projeto
Fornece as regras para projeto e cálculo sob pressão interna e/ou externa, cargas locais e ações além da pressão. Disponibiliza o projeto por fórmulas (DBF), o projeto por análise (DBA) e o projeto por experimentação (DBE). Também estabelece requisitos para análise de fadiga. Esta é a secção central de cálculo utilizada diariamente pelos engenheiros de vasos de pressão.
Parte 4 Fabricação
Especifica os requisitos para o fabrico de vasos de pressão não sujeitos à chama e suas ligações a componentes não sujeitos a pressão, incluindo rastreabilidade de materiais, tolerâncias de fabricação, requisitos de soldadura, juntas permanentes além da soldadura, ensaios de produção, conformação, tratamento térmico, reparações e operações de acabamento.
Parte 5 Inspeção e ensaios
Abrange as atividades de inspeção e ensaio para verificação de conformidade, incluindo revisão do projeto, END, controlo documental, rastreabilidade de materiais, preparação de juntas e soldadura. O grupo de ensaio determina o nível de END e o coeficiente de junta utilizado no projeto. Os END seguem a EN ISO 5817, nível de qualidade ‘C’ para carregamentos não cíclicos e ‘B’ para carregamentos cíclicos.
Parte 6 Ferro fundido nodular
Regras especiais para materiais, projeto, fabricação, inspeção e ensaios de vasos de pressão fabricados em ferro fundido nodular. As regras das Partes 2–5 aplicam-se com as adições e exceções indicadas nesta parte.
Parte 7 Avaliação de conformidade DEP CEN/TR
Relatório Técnico CEN que fornece orientações sobre como utilizar os procedimentos de avaliação de conformidade da Diretiva de Equipamentos sob Pressão.
Parte 8 Alumínio e ligas de alumínio
Regras especiais para materiais, projeto, fabricação, inspeção e ensaios de vasos de pressão fabricados em alumínio e ligas de alumínio. As regras das Partes 2–5 aplicam-se com as adições e exceções indicadas nesta parte.
Parte 9 Conformidade ISO 16528 CEN/TR
Relatório Técnico CEN que detalha a conformidade da série EN 13445 com a ISO 16528-1 “Caldeiras e vasos de pressão — Parte 1: Requisitos de desempenho”.
Parte 10 Níquel e ligas de níquel
Regras especiais para materiais, projeto, fabricação, inspeção e ensaios de vasos de pressão fabricados em níquel e ligas de níquel. As regras das Partes 2–5 aplicam-se com as adições e exceções indicadas nesta parte.
Parte 11 Titânio e ligas de titânio Novo — 2024
A mais recente adição à série EN 13445 (setembro de 2024). Regras especiais para materiais, projeto, fabricação, inspeção e ensaios de vasos de pressão fabricados em titânio e ligas de titânio.
Cláusulas de projeto EN 13445-3
A Parte 3 é o coração da EN 13445, fornecendo regras detalhadas de projeto por fórmulas para componentes de vasos de pressão. A tabela seguinte lista todas as principais cláusulas e anexos de projeto, indicando quais cálculos são suportados pelo software NextGen.
| Cláusula | Descrição | NextGen |
|---|---|---|
| Cláusula 5 | Critérios básicos de projeto — condições de carga, pressão de projeto, temperatura, fatores de segurança | |
| Cláusula 6 | Valores máximos de tensão admissível — tensão nominal de projeto para todos os grupos de materiais | |
| Cláusula 7 | Envolventes sob pressão interna — secções cilíndricas, esféricas e cónicas | |
| Cláusula 8 | Envolventes sob pressão externa — análise de encurvadura, dimensionamento de anéis de reforço | |
| Cláusula 9 | Aberturas em envolventes — reforço de tubuladura, eficiência de ligamento, aberturas múltiplas | |
| Cláusula 10 | Fundos planos — fundos planos circulares e não circulares, com e sem tirantes | |
| Cláusula 11 | Flanges — flanges integrais, soltas e invertidas com interação de junta | |
| Cláusula 12 | Fundos abaulados aparafusados — fundos de fecho carregados por pressão e aparafusados | |
| Cláusula 13 | Espelhos de permutadores de calor — configurações de espelho fixo, cabeça flutuante e tubos em U | |
| Cláusula 14 | Juntas de expansão — vida à fadiga, constante elástica e análise de estabilidade | |
| Cláusula 15 | Vasos de secção retangular — regras de projeto para secções transversais não circulares | |
| Cláusula 16 | Cargas adicionais não devidas à pressão — vento, sismo, peso próprio e forças de tubagem | |
| Cláusula 17 | Avaliação simplificada de fadiga — critérios de triagem e avaliação conservadora de fadiga | |
| Cláusula 18 | Avaliação detalhada de fadiga — curvas S-N, contagem de ciclos, dano acumulado | |
| Cláusula 19 | Projeto para fluência — regras de projeto dependentes do tempo a alta temperatura | |
| Cláusula 20 | Regras de projeto para paredes planas reforçadas | |
| Cláusula 21 | Fundos planos circulares com nervuras de reforço radiais | |
| Cláusula 22 | Análise estática de vasos verticais altos sobre saia |
Anexos
| Anexo | Descrição | NextGen |
|---|---|---|
| Anexo E | Desvio da forma circular — método de avaliação da falta de circularidade | |
| Anexo F | Pressão externa admissível para vasos com desvios de circularidade | |
| Anexo G | Regras alternativas de projeto de flanges — método simplificado para flanges normalizadas | |
| Anexo J | Projeto alternativo de espelhos de permutadores de calor — métodos de cálculo adicionais | |
| Anexo S | Extrapolação de tensão de fluência — previsão de resistência dependente do tempo |
Verificações adicionais
Para além das cláusulas centrais da EN 13445-3, o NextGen também suporta cálculos segundo normas relacionadas frequentemente utilizadas em conjunto com a EN 13445:
- EN 1591-1 — Flanges e suas juntas (cálculo baseado na junta)
- EN 1092-1 — Flanges de aço (designadas por PN)
- EN 1759-1 — Flanges de aço (designadas por Classe)
- Boletins WRC — Cargas locais em tubuladuras (WRC 107/537)
- EN 13480 — Tubagem industrial metálica
- EJMA — Normas da Expansion Joint Manufacturers Association
- TEMA — Normas da Tubular Exchanger Manufacturers Association
- ASME PCC-1 — Diretrizes para montagem de juntas aparafusadas de fronteira de pressão
- PD 5500 — Especificação para vasos de pressão não sujeitos à chama (norma britânica)
- Nozzle PRO — Análise de tubuladuras baseada em FEA
Conformidade DEP e EN 13445
A Diretiva de Equipamentos sob Pressão (DEP) 2014/68/UE é legislação obrigatória em todos os Estados-membros da UE e do EEE. A EN 13445, como norma harmonizada ao abrigo da DEP, confere uma presunção de conformidade com os requisitos essenciais de segurança da diretiva.
Quando um vaso de pressão é projetado e fabricado de acordo com a EN 13445, o fabricante beneficia de uma presunção de conformidade com a DEP. Isto significa que se presume que o vaso cumpre os Requisitos Essenciais de Segurança (RES) da diretiva sem necessidade de prova adicional, simplificando significativamente o processo de avaliação de conformidade.
Como a EN 13445 sustenta a conformidade com a DEP
- Anexo I (RES 1 – Geral): As Partes 1, 3 e 5 estabelecem a metodologia de projeto, fatores de segurança e requisitos de inspeção alinhados com as disposições gerais do Anexo I da DEP.
- Anexo I (RES 4 – Materiais): A Parte 2 assegura que apenas materiais que cumpram as propriedades mecânicas e requisitos de ensaio especificados na EN sejam utilizados.
- Anexo I (RES 3 – Fabricação): A Parte 4 aborda os requisitos de soldadura, conformação e tratamento térmico correspondentes aos RES de fabricação da DEP.
- Anexo I (RES 5 – Entrada em serviço): A Parte 5 define as pressões de ensaio hidrostático e os critérios de aceitação consistentes com os requisitos de entrada em serviço da DEP.
Classificação DEP
A DEP classifica os equipamentos sob pressão em quatro categorias (I a IV) com base no tipo de fluido, pressão máxima admissível (PS) e volume (V) ou dimensão nominal (DN). Quanto mais elevada a categoria, mais rigoroso é o procedimento de avaliação de conformidade.
| Categoria | Módulos de avaliação |
|---|---|
| I | Módulo A (controlo interno de produção) |
| II | Módulos A2, D1, E1 |
| III | Módulos B+D, B+F, B+E, B+C2, H |
| IV | Módulos B+D, B+F, G, H1 |
A EN 13445 está listada no Jornal Oficial da União Europeia como norma harmonizada ao abrigo da DEP 2014/68/UE.
EN 13445 em comparação com outros códigos
Os engenheiros necessitam frequentemente de escolher entre ou comparar códigos internacionais de vasos de pressão. A tabela abaixo destaca as principais diferenças entre a EN 13445, a ASME VIII e a AD 2000 Merkblatt.
| Aspeto | EN 13445 | ASME VIII Div. 1 & 2 | AD 2000 Merkblatt |
|---|---|---|---|
| Organismo emissor | CEN (Europeu) | ASME (EUA) | VdTÜV (Alemanha) |
| Âmbito geográfico | Países UE / EEE | Mundial (dominante nas Américas e Ásia) | Alemanha, Europa Central |
| Harmonização DEP | Sim — Listada no Jornal Oficial da UE | Parcial — Aceite com lacunas | Sim — Listada no Jornal Oficial da UE |
| Abordagem de projeto | Abordagem semi-analítica avançada: DBF + DBA, próxima da mecânica estrutural moderna | Div. 1: DBF tradicional / Div. 2: DBF + DBA (elástico, elastoplástico, fadiga) / Div. 3: pressão muito elevada | DBF fortemente prescritivo com elevados coeficientes de segurança |
| Fator de segurança (tração) | 2,4 sobre Rm | 3,5 sobre Rm (Div. 1) / 2,4 (Div. 2) | 2,4 sobre Rm |
| Análise de fadiga | Abrangente (Cláusulas 17 & 18) | Apenas Div. 2 (detalhada) | AD 2000 S1/S2 (simplificada) |
| Projeto para fluência | Cláusula 19 + Anexo S | Div. 1 & Div. 2 (Parte 5) via admissíveis dependentes do tempo ASME IID | AD 2000 S6 |
| Sistema de materiais | Normas EN (EN 10028, EN 10222, etc.) com rastreabilidade DEP (certificados EN 10204) | Especificações ASME SA/SB — base de dados extensa para indústria petroquímica e química | Materiais EN + DIN (W.Nr.) com restrições mais rigorosas em alguns aços |
| Conservadorismo da tensão admissível | Geralmente menos conservador — espessuras otimizadas, componentes mais leves | Div. 1: conservador (paredes mais espessas) / Div. 2: comparável à EN 13445 | Conservador — elevadas margens de segurança, componentes frequentemente mais pesados |
| Cargas externas | Cláusula 16: vento, sismo, peso próprio, forças de tubagem — com referências ao Eurocódigo | Div. 2 (4.1): disposições gerais; cargas locais via códigos auxiliares WRC | AD S3/S4: vento e cargas adicionais (simplificado) |
| Vasos retangulares | Cláusula 15 | Div. 1 (Parte UNC) & Div. 2 (4.12) | AD B5, B5/1 |
| Juntas de expansão | Cláusula 14 | Div. 1 (Parte UEB) & Div. 2 (4.19) | AD B13 (apenas camada única) |
| Complexidade e melhores casos de utilização | Complexa e detalhada — ideal para projetos personalizados, verificações avançadas e otimização de peso. Requer software de cálculo avançado. | Div. 1: fácil de aplicar, referência global para projetos internacionais. Div. 2: mais exigente mas poderosa para projetos otimizados. | Mais simples de aplicar — preferida em contextos regulatórios alemães e para equipamentos normalizados. |
| Licença / acesso | Compra junto dos membros do CEN | Subscrição ou compra do BPVC | Compra junto da Beuth Verlag |
Pontos fortes da EN 13445
Abordagem semi-analítica avançada próxima da mecânica estrutural moderna. Tensões admissíveis menos conservadoras permitem espessuras otimizadas e vasos mais leves. Cláusulas dedicadas para vasos retangulares, juntas de expansão e paredes planas reforçadas. Metodologias abrangentes de fadiga, fluência e cargas externas com integração do Eurocódigo. Conformidade direta com a DEP. Ideal para projetos personalizados e otimização de peso — o software NextGen torna estes cálculos avançados rápidos e acessíveis.
Quando utilizar a ASME
A norma de referência global para projetos internacionais, especialmente na América do Norte, Médio Oriente e Ásia. Exigida pelo NBIC para vasos registados em jurisdições dos EUA. A Div. 1 é amplamente utilizada e fácil de aplicar; a Div. 2 oferece análise elástica e elastoplástica avançada comparável à DBA da EN 13445; a Div. 3 abrange aplicações de pressão muito elevada.
Quando utilizar a AD 2000
Abordagem fortemente prescritiva preferida em contextos regulatórios alemães e por fabricantes com tradições DIN. Mais simples de aplicar para equipamentos normalizados, com elevadas margens de segurança que resultam em componentes robustos mas mais pesados. Frequentemente utilizada como alternativa ou complemento à EN 13445 na Europa Central.
Calcular EN 13445 com NextGen
O Sant'Ambrogio NextGen é uma aplicação profissional de desktop para cálculos de vasos de pressão com suporte completo para a EN 13445 e normas relacionadas.
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