Análise de tensões em tubulações com e sem reparo compósito, submetidas a pressões hidrostáticas internas

Abstract

Os principais danos que as tubulações industriais e prediais apresentam, em geral, são trechos amassados e/ou com sulcos superficiais e perda de material por corrosão. A necessidade de reparo surge pela verificação da espessura da parede e extensão do dano ao longo do tubo. Em caso de vazamento, depois de estancar a saída do fluido, uma inspeção mais rigorosa da seção da tubulação danificada pode determinar o melhor tipo de reparo para aquele trecho. É importante ressaltar que a tecnologia de reparo compósito apresenta vantagens para uma situação de dano em tubulações metálicas e poliméricas onde se tornaria oneroso interromper o processo de transporte de fluidos gasosos ou líquidos. O reparo compósito pode ser realizado para qualquer diâmetro, e a metodologia permite que o mesmo seja realizado em local onde há falta de energia elétrica e pouco espaço operacional para a instalação do reparo. O presente trabalho foi desenvolvido com a utilização de tubos íntegros e desbastado, de PVC rígido, tendo como objetivo geral analisar o comportamento mecânico desses tubos com e sem reparos compósitos, submetidos à pressão hidrostática interna. Foram estudados tubos de PVC de parede fina, com uma razão entre o diâmetro (D) e a espessura (t), D/t, igual a 55,6. Os corpos de prova foram instrumentados com extensômetros colados no centro do tubo. Nos ensaios de tubos íntegros, com 5 horas de duração, observou-se o efeito da viscoelasticidade nas medidas de deformações circunferencial e longitudinal. Os tubos íntegros, desbastados e reparados passaram por simulação numérica do programa COMPSHELL, para a estimativa da pressão de falha, utilizando o critério de falha de Tsai-Hill, e os resultados comparados com os dos experimentos. A viscoelasticidade não se evidenciou, no trecho reparado, durante os ensaios de deformações circunferencial e longitudinal em tubos reparados com laminado de matriz epóxi reforçado com fibra de vidro-E, moldados sem vácuo. Todos os resultados experimentais foram confrontados com os previstos pelo programa COMPSHELL, baseado na teoria elástica para tubos de parede fina e a correlação entre eles variou de -129,43 % a +14,89 %. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The main damages that industrial and building pipes present, in general, are sections kneaded, superficial ridges and lost of material by corrosion. The repair necessity appears by the verification of the thickness of the wall and extension of the damage along one of the pipe. In case of leaking, after stanching the exit of the fluid, an inspection more rigorous of the section of the damaged tube it can determine the best type of repair for that section. It is important to stand out that the technology of composite repair presents advantages for a damage situation in metallic and polymeric pipes, where it would become onerous to stop the process of gaseous or liquid fluid transport. The composite repair can be carried out for any diameter, and the methodology allows to it be installed in places, where it there is lack of electric energy and little operational space for the installation of the repair. The present work was developed, with the use of perfect and machined pipes, rigid PVC, having as general objective to analyze the mechanical behavior of these pipes with and without composite repairs, submitted to the internal hydrostatic pressure. The pipes investigated are thin wall PVC tubes, with the ratio between diameter (D) over thickness (t), D/t, equal the 55,6. The specimens were instrumented with strain gages in the center of the pipe. In the tests of perfect pipes, with 5 hours of duration, the effect of the viscoelasticity in the measurements of circumferential and longitudinal deformations was observed. The perfect, machined and repaired pipes were analyzed using in the numerical simulation the program COMPSHELL, adopting the failure criterion of Tsai-Hill, and the results compared with the ones of the experiments. Viscoelasticity was not observed, in the repaired region, during the tests, for the circumferential and longitudinal deformations, in repaired pipes with laminate of matrix epoxy reinforced with E-glass fiber, molded without vacuum. All the results were compared the numerical simulation with the program COMPSHELL, based on the theory elastic for pipes of fine wall, and the correlation between them -129,43 % a +14,89 %.