A influência da curvatura na resistência mecânica de dutos curvos a quente

Abstract

No presente trabalho estudou-se a influência da curvatura do eixo de dutos curvos na resistência mecânica de dutos curvos com defeitos de corrosão simples. Enquanto que o estudo de dutos retos é um dos mais explorados e realizados, o estudo de dutos curvos ainda é escasso e há poucos materiais, especialmente nacionais, que tratem da temática. A sua aplicação é diversa, presente em conexões hidráulicas, como joelhos de 90°, e em trechos de topografia complicada, fazendo-se necessário o uso desse tipo de duto. A modelagem e análise foram realizadas através do Método dos Elementos Finitos (MEF), método indicado por ter reduzido conservadorismo e alto grau de precisão na obtenção de resistência residual de dutos corroídos. O software utilizado, PIPEFLAW, foi responsável pela modelagem automática de dutos retos, cujos comprimentos variam de 1500mm até 4500mm, os quais foram encurvados em 90° através da realocação dos nós dos elementos das malhas dos modelos gerados, procedimento este que fora realizado automaticamente por código produzido em Python. Fez-se necessário calcular um comprimento auxiliar do defeito para assegurar a conservação de seu volume, evitando assim resultados equivocados. Além dessa correção, fez-se necessário também corrigir a direção das condições de contorno, manualmente, que, inicialmente, estavam configuradas para o caso de um duto reto. Foram gerados cinco casos para dutos com defeitos intrados, cinco para dutos com defeitos extrados e um caso para um duto reto, para servir de referência. Todos os 11 modelos gerados e analisados mantiveram os mesmos parâmetros geométricos da seção transversal e do defeito, variando apenas o comprimento do duto e, consequentemente, a curvatura. Os resultados obtidos mostraram um decréscimo na resistência mecânica para dutos com defeitos intrados (perda máxima de 12%) e um acréscimo para dutos com defeitos extrados (ganho máximo de 9%). O método utilizado foi comparado com o método do Fator de Lorenz e obteve resultados similares, porém menos conservadores, ratificando assim a influência da curvatura na resistência mecânica de dutos curvos corroídos.