Vasos de Pressão: Diferenças entre ASME Divisão 1 e Divisão 2 – Qual escolher?

Os códigos da ASME Seção VIII estabelecem os critérios de projeto, fabricação, inspeção e testes de vasos de pressão utilizados em diversas indústrias. Dentro dessa seção, existem duas divisões amplamente aplicadas: a Divisão 1 (regras tradicionais de projeto por fórmula) e a Divisão 2 (regras alternativas baseadas em análise de tensões).

A Divisão 1 é baseada em décadas de experiência com falhas, usando fórmulas empíricas conservadoras e fatores de segurança elevados. Já a Divisão 2 é voltada para otimização estrutural, permitindo espessuras menores por meio de cálculos mais detalhados e critérios modernos de falha, como a teoria de Von Mises. A Aberko, com ampla experiência em projetos conforme o código ASME, orienta seus clientes a escolher a abordagem mais adequada para cada aplicação.

Range de pressão e contexto normativo - vasos de pressão ASME Divisão 1 e Divisão 2

A Divisão 1 aplica-se a vasos com pressão interna superior a 15 psi (aprox. 0,1 MPa) e é amplamente usada em projetos até cerca de 3.000 psi (20,7 MPa). Já a Divisão 2 é indicada para aplicações mais críticas e permite pressões de projeto até 10.000 psi (69 MPa) ou superiores, desde que seguidos os requisitos específicos de análise e validação.

Ambas as divisões fazem parte da Seção VIII do código ASME e compartilham requisitos fundamentais de segurança, mas com diferenças na profundidade dos cálculos, inspeções e documentação exigida. Para pressões extremamente elevadas, utiliza-se a Divisão 3, voltada a vasos hiperbáricos ou nucleares.

Filosofia de Projeto e Fatores de Segurança

A filosofia de projeto é o principal fator que distingue as duas divisões:

• Divisão 1 utiliza fórmulas prescritas com base na teoria de tensão principal máxima, além de fatores de segurança conservadores, como:

  • 3,5 vezes a tensão de ruptura (UTS), quando não há limite de escoamento definido;

  • 1,5 vezes a tensão de escoamento (SMYS), para materiais com SMYS conhecido (conforme UG-23 da ASME VIII-1).

• Divisão 2 adota a teoria de tensão de cisalhamento distorcional (Von Mises) e utiliza fatores de segurança menores, por exemplo:

  • 3,0 para vasos da Classe 1;

  • 2,4 para vasos da Classe 2 (conforme Tabela 5.2 da ASME VIII-2).

Essa diferença permite que a Divisão 2 utilize tensões admissíveis mais altas, resultando em espessuras menores. Em muitos casos, a economia pode ser de 25% a 30% no peso do vaso, especialmente quando se utilizam materiais caros ou geometrias otimizadas.

Cálculos de Espessura e Análise de Tensões

Na Divisão 1, os cálculos de espessura seguem fórmulas simplificadas com base em tensões de membrana. Um exemplo clássico está no parágrafo UG-27, que trata da espessura mínima de cascos sob pressão interna.

Já na Divisão 2, os cálculos envolvem:

• Classificação dos tipos de tensão: membrana primária, de flexão, picos locais etc.;

• Comparação com limites de aceitação conforme Tabela 5.2 da Parte 5;

• Possibilidade de uso de análise por elementos finitos (FEA) conforme Parte 5 e Apêndice 5A.

Exemplo prático: um vaso de pressão de 72” (183 cm) de diâmetro projetado para 3.000 psi em aço SA-516 Gr.70:

• Pela Divisão 1: espessura estimada de 5,93 pol;

• Pela Divisão 2: espessura pode ser reduzida para 4,53 pol, mantendo a segurança conforme os critérios de tensão.

Esse ganho representa economia relevante de material, peso e transporte.

Requisitos de Fabricação, Inspeção e Testes - vasos de pressão ASME Divisão 1 e Divisão 2

A Divisão 2 exige nível superior de controle de qualidade:

• Soldas em bocais e costados devem ser de penetração total (full-penetration);

• Inspeções por radiografia ou ultrassom são obrigatórias em praticamente todas as juntas críticas;

• Teste hidrostático conforme Parte 4.1.6 da ASME VIII-2, limitado a 1,25 × pressão de projeto, com verificação das tensões induzidas durante o teste.

Na Divisão 1, o teste hidrostático é feito a 1,3 × a pressão de projeto e as exigências de ensaio e inspeção são menos rígidas, conforme UG-99.

Além disso, a Divisão 2 exige:

• UDS (User Design Specification);

• Relatório de Projeto com responsabilidade técnica de engenheiro qualificado, validado conforme os critérios da Seção VIII-2.

Já a Divisão 1 não exige documentação tão detalhada, sendo ideal para projetos padronizados de menor risco.

Quando Usar Divisão 1 ou Divisão 2?

A decisão entre as divisões deve considerar custo de engenharia versus custo de material.

Divisão 1 é indicada para:

• Vasos de baixa e média pressão (até ~20 MPa);

• Projetos padronizados com geometrias simples;

• Indústrias como alimentos, bebidas, ar comprimido, utilidades.

Divisão 2 é preferida em:

• Vasos de grande porte e alta pressão (acima de ~40 MPa);

• Uso de materiais caros ou especiais (inoxidáveis, ligas de níquel, titânio);

• Plantas petroquímicas, nucleares, FPSOs ou onde há ciclos de carga severos.

Exemplos:

• Tanques de fermentação em cervejarias: Divisão 1 é suficiente.

• Reatores de hidrogênio em refinarias operando a 50 bar: Divisão 2 é mais vantajosa pela redução de espessura.

A Aberko atua na análise técnica de cada caso, usando ferramentas como COMPRESS, análise FEA e simulações conforme ASME Parte 5, garantindo a escolha mais eficiente para cada necessidade.

Conclusão

A ASME Divisão 1 é ideal para projetos com menor complexidade, oferecendo segurança com cálculos diretos e margens amplas. Já a Divisão 2, com abordagem baseada em análise de tensões, permite projetos mais leves e otimizados — ideais para aplicações críticas, materiais caros ou vasos de grande porte.

Vasos de pressão ASME Divisão 1 ou Divisão 2?

Ambas as abordagens são seguras quando aplicadas corretamente. A Aberko Vasos de Pressão conta com engenheiros especializados, domínio completo das normas ASME e softwares de última geração, garantindo que cada vaso projetado atenda aos requisitos normativos, técnicos e econômicos com excelência.