ANÁLISE DE TENSÕES E FLEXIBILIDADE

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1 ANÁLISE DE TENSÕES E FLEXIBILIDADE

2 OBJETIVOS Definir a forma de suportação da tubulação de forma a: - Evitar que as tensões atuantes e deformações excedam seus valores admissíveis - Evitar que linhas, equipamentos e acessórios sejam danificados por deformações - Evitar que fontes excitadoras (compressores, bombas, etc.) solicitem equipamentos e suportes além de valores admissíveis

3 TIPOS DE CARREGAMENTO CARREGAMENTOS EXTERNOS Requerem a utilização de restrições, sendo que quanto maiores os carregamentos, maiores as restrições Exemplo: peso próprio, vento, etc. CONTRAÇÃO E EXPANSÃO TÉRMICA Quanto maiores as solicitações, menores as restrições

4 ESFORÇOS MECÂNICOS Tubulações comportam-se como elementos estruturais Esforços: - Tração - Compressão - Flexão - Torção ( fadiga ) - Esforços cíclicos Modelagem tubulação como viga

5 ESFORÇOS MECÂNICOS Principais solicitações: - Peso próprio do tubo - Peso do fluido - Peso de válvulas, conexões e demais acessórios - Expansão e contração térmica - Alinhamento forçado - Recalque de fundações - Restrições aos movimentos pelos suportes - Atrito nos suportes Para tubulações enterradas, considerar ainda: - Peso do aterro - Tráfego de veículos - Congelamento do solo

6 ESFORÇOS MECÂNICOS Solicitações menos frequentes: - Reações de juntas de expansão - Ação do vento - Vibrações de máquinas adjacentes - Vibrações de terremotos - Peso da neve Solicitações em situações anormais ou provisórias: - Golpes de aríete - Expansão do líquido por aumento de temperatura - Congelamento de líquido - Aparecimento de vácuo - Pré-aquecimento da tubulação - Limpeza com vapor - Partida e parada do sistema - Emergências

7 ESFORÇOS MECÂNICOS Aspectos importantes das solicitações: - Tempo de atuação - Frequência de ocorrência - Modo de aplicação - Simultaneidade de ocorrência - Probabilidade de ocorrência De acordo com essas características, as normas admitem maior ou menor tensão admissível

8 ESPESSURA DE PAREDE Norma PETROBRAS N-76 Casos não contemplados pela N-76 espessura calculda em função da pressão N-1673 ( N-1673 ) Espessuras mínimas de parede ( pol ) DN ½ a 1 ½ 2 a 6 8 a 10 > 10 Aço-carbono ou aço-liga Sch. 80 Sch. 40 0,250 pol 0,250 pol Aço inoxidável Sch. 40S Sch. 40S Sch. 10S 0,250 pol

9 VÃO ENTRE SUPORTES Norma PETROBRAS N-46 para tubulações de aço com resistência estrutural maior ou igual a do API 5L Gr. B Casos não contemplados pela N-46 vão calculado segundo norma PETROBRAS N-1673, considerando-se - Peso próprio ( maior - Peso do fluido ou da água (o que for - Peso de isolamento, revestimento e sistema de aquecimento - Peso de outras tubulações menores suportadas pela tubulação - Sobrecarga adicional - Peso de acessórios, derivações, etc. - Sobrecarga adicional de 1000 N aplicada no meio do vão

10 Variação de temperatura ( térmica Variação no comprimento (dilatação FLEXIBILIDADE DA TUBULAÇÃO é a capacidade da mesma de absorver dilatações térmicas por meio de deformações em seus diversos trechos Tubulações planas (2D) flexão + compressão Tubulações espaciais (3D) flexão + compressão + torção Em geral, a flexibilidade da linha aumenta quanto mais o seu traçado se afasta da reta que une seus extremos A B A B menos flexível mais flexível

11 CÁLCULO Ref. para cálculo de flexibilidade MECÂNICA DOS SÓLIDOS Trecho de tubulação modelado como viga bi-engastada a L Norma ASME B31.3 S a = f (1,25 S c + 0,25 S h ) Onde S a tensão admissível S c tensão admissível na menor temperatura do ciclo S h tensão admissível na maior temperatura do ciclo f fator de redução para serviços cíclicos