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Título: Uma avaliação numérica de métodos semi-empíricos de cálculo de pressão de falha de dutos corroídos
Título(s) alternativo(s): A numerical investigation of semi-empirical methods of calculation of failure pressure of corroded pipelines
Autor(es): Fernandes, Thiago Moreno
Orientador(es): Abdalla Filho, João Elias
Palavras-chave: Oleodutos de petróleo
Localização de falhas (Engenharia)
Pressão - Testes
Método dos elementos finitos - Programas de computador
Corrosão e anticorrosivos
Engenharia civil
Petroleum pipelines
Fault location (Engineering)
Pressure - Testing
Finite element method - Computer programs
Corrosion and anti-corrosives
Civil engineering
Data do documento: 16-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: FERNANDES, Thiago Moreno. Uma avaliação numérica de métodos semi-empíricos de cálculo de pressão de falha de dutos corroídos. 2019. 76 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: Um dos modos de transporte mais utilizados para o escoamento de petróleo e seus derivados são os dutos metálicos. O principal desafio das operadoras de redes dutoviárias é garantir a segurança do sistema com a maximização da sua capacidade de produção. Inspeções periódicas são fundamentais para avaliar a integridade das tubulações. A corrosão é um dos maiores problemas causadores de falhas em estruturas de oleodutos e gasodutos. Métodos analíticos semi-empíricos foram desenvolvidos para calcular a pressão de ruptura de dutos sujeitos à corrosão externa e são utilizados amplamente devido à sua facilidade e rapidez. Os métodos numéricos, particularmente o Método dos Elementos Finitos, têm gerado resultados confiáveis em relação aos testes experimentais e aos métodos semi-empíricos, além de que permite avaliar situações mais complexas como interações de defeitos de corrosão ou carregamentos combinados, porém, não são tão empregados devido à necessidade de profissionais especializados para a sua utilização, bem como a sua análise mais demorada. Este trabalho investiga o conservadorismo de métodos semi-empíricos de cálculo de pressão de falha de dutos com defeitos curtos de corrosão por meio de simulações computacionais. Modelos numéricos são desenvolvidos e comparados com testes experimentais para validar as simulações. Uma série de defeitos é modelada por meio da variação do comprimento do defeito e da sua profundidade. É considerada a não linearidade física e geométrica do material. Constata-se que os resultados de pressão de falha obtidos por meio do método dos elementos finitos tendem a acompanhar o conservadorismo de métodos semi-empíricos para quaisquer comprimento e profundidade de defeitos curtos de corrosão. Cada método semiempírico apresenta um conservadorismo em função da geometria do defeito de corrosão.
Abstract: One of the most common modes of transport of the oil flow and its derivatives are the metal pipes. The main challenge of the pipeline network operators is to ensure the safety of the system with the maximization of its production capacity. Periodic inspections are essential to assessing pipeline integrity. Corrosion is one of the main problems that causes failures in pipeline structures. Semi-empirical analytical methods have been developed to calculate the rupture pressure of pipes subjected to external corrosion and are largely used due to its simplicity and speed. Numerical methods, particularly the Finite Element Method, have generated reliable results in relation to experimental tests and semi-empirical methods, besides allowing to evaluate more complex situations such as interactions between corrosion defects or combined loads, however, they are not largely employed as they require capable professionals and take a long time. This work aims to investigates the conservatism of the semi-empirical methods of calculation of failure pressure of pipelines with short corrosion defects by means of computational simulations. Numerical models are developed and compared with experimental tests to validate the simulations. A series of defects is modeled by varying the length of the defect and its depth. The physical and geometrical nonlinearity of the material is considered. It is noted that the results of the failure pressure obtained via the finite element method trend to approach the conservatism of the semi-empirical methods for any length and depth of the short corrosion defects. Each semi-empirical method presents a conservatism in function of the geometry of the corrosion defect.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12248
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