ANÁLISE DE TENSÕES EM TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ENGENHARIA MECÂNICA ELEMENTOS FINITOS PARA ANÁLISE ESTRUTURAL

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ANÁLISE DE TENSÕES EM TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS

GABRIEL LUCIUS DE CASTRO SILVA – 2009018855

PEDRO HENRIQUE COSTA ROCHA – 2010019177

VICTOR LUIZ LOPES PEREIRA – 2009019347

Belo Horizonte

2015

RESUMO[pic 3][pic 4]

Em um sistema de tubulações industriais, é frequente a existência de fluidos conduzidos a temperaturas diferentes da temperatura ambiente a qual a planta foi montada. Essa variação de temperatura provoca uma expansão ou contração dos diversos trechos que compõem o sistema, como função direta do coeficiente de expansão térmica do material empregado nos tubos.

Se os deslocamentos decorrentes das expansões ou contrações térmicas do material forem restringidos de maneira inadequada, poderá ser verificada a geração de tensões elevadas nos tubos, além de forças e momentos nas restrições, suportes e conexões com equipamentos. Mesmo que essas tensões não sejam capazes de levar diretamente o material da tubulação à ruptura, o comportamento cíclico da variação térmica pode originar falhas por fadiga ou vazamentos no sistema ao longo do tempo.

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise de tensões em um sistema de tubulação de distribuição de vapor sujeito a grandes variações térmicas. Para essa análise, será utilizado o software Bentley AutoPipe V8i.

Os programas de análise de tensões em tubulações são versões específicas de programas de análise estrutural, com a diferença que incorporam uma interface voltada para a introdução de dados relacionados com modelos de sistemas de tubulação. Além disso, os resultados obtidos são confrontados de forma direta com os limites estabelecidos pelas normas reguladoras da área, em geral, as da família ASME B31.

Palavras-Chave: Elementos finitos, tubulações industriais, análise de tensões, flexibilidade.

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SUMÁRIO[pic 5]

RESUMO        

1        INTRODUÇÃO        

2        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        

2.1        Efeitos da variação de temperatura        

2.2        Melhoria de flexibilidade das tubulações        

3        SOFTWARE UTILIZADO        

3.1        Bentley AUTOPIPE V8i        

3.2        Análise estática        

4        METODOLOGIA        

4.1        Introdução do modelo        

4.2        Opções gerais        

4.3        Propriedades da tubulação – Trecho A00 @ A04        

4.4        Condições operacionais – Trecho A00 @ A04        

4.5        Válvula de controle        

4.6        Propriedades da tubulação – Trecho A04 @ A10        

4.7        Propriedades da tubulação – Segmentos B, C, D        

4.8        Condições operacionais – Segmentos B, C, D        

4.9        Suporte tipo guia        

4.10        Carregamento concentrado        

4.11        Deslocamento nas ancoragens        

4.12        Carregamento para abalos sísmicos        

4.13        Parâmetros para análise estática        

4.14        Resultados das iterações da análise estática        

5        RESULTADOS        

5.1        Tensões admissíveis        

5.2        Tensões máximas resultantes        

5.3        Escala gráfica de tensões        

5.4        Deformações máximas resultantes        

5.5        Escala gráfica de deformações        

5.6        Resultados – Simulação inicial        

5.7        Adequação da flexibilidade do sistema        

5.8        Tensões admissíveis        

5.9        Tensões máximas resultantes        

5.10        Escala gráfica de tensões        

5.11        Deformações máximas resultantes