Avaliação comparativa de dutos não metálicos RTP e dutos metálicos via análise de elementos finitos e de sensibilidade

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorSilva, Antonio Henrique Monteiro da Fonseca Thomé da-
Autor(es): dc.contributorDomingues, Stella Maris Pires-
Autor(es): dc.contributorSouza, Juliana Primo Basílio de-
Autor(es): dc.creatorOliveira, Barbara Abreu de-
Autor(es): dc.creatorSantos, Caio de Souza-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:38:54Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:38:54Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-13-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-13-
Data de envio: dc.date.issued2020-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/23195-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/774659-
Descrição: dc.descriptionO duto termoplástico reforçado, conhecido como RTP, é uma tecnologia disruptiva que oferece uma alternativa ao metal em aplicações nos setores de energia, industriais e de óleo e gás. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo computacional para análise de tensões e deformações em dutos RTP submetidos a carregamentos em aplicações do segmento onshore. Ao longo do desenvolvimento do trabalho, serão comparados tubos metálicos rígidos com tubos flexíveis RTP. Nas análises, o HDPE e o PA6 serão considerados para o liner e capa externa dos tubos RTP, e os materiais AISI 304L e o SAE 1020 serão utilizados para os tubos metálicos. Para cada uma delas, serão simulados esforços de tração, flexão e pressão para cada tipo de material, e, por fim, será observado graficamente como cada um deles vai responder a diferentes tipos de carregamentos. O modelo computacional baseia-se no Método dos Elementos Finitos e foi desenvolvido usando o software ANSYS® 2021. Além disso, o trabalho utilizou recursos de gerenciamento de projetos e a abordagem de planejamento de experimentos, para que fosse possível desenvolver o entendimento sobre o potencial que a tecnologia é capaz de atingir. A partir da análise com elementos finitos, verificou-se que os materiais mais rígidos se apresentaram com menores deformações nos testes realizados, apresentando tensões mais elevadas correspondentes aos maiores valores de rigidez, mesmo sendo o produto RTP mais espesso que o produto metálico. Na análise de sensibilidade, foi comprovado estatisticamente que tanto a carga aplicada quanto o tipo de material foram fatores de entrada significativos sendo que a maior influência na variável de resposta foi obtida em face do tipo de material, observando-se dois grandes grupos de materiais: materiais metálicos e materiais não metálicos, lembrando que polietileno e poliamida são materiais mais baratos (materiais commodities) e o aço inoxidável acaba sendo um pouco mais caro que o aço carbono. Em face do desempenho térmico e hidráulico, os dutos RTPs apresentaram-se com melhores resultados esperados quanto à condutividade térmica e perda de carga do fluido a ser transportado, apesar dos dutos metálicos apresentarem uma maior resistência térmica, permitindo um maior envelope de operação. Para construção e montagem, os dutos RTPs embora apresentem vantagens no OPEX, ainda presentam desafios no ponto de vista do CAPEX. E, finalizando com o gerenciamento de projetos, realizado através de uma Matriz SWOT, foram esquematizadas forças e fraquezas, como reduzido OPEX e elevado CAPEX, oportunidades e ameaças, como aumento da procura de tecnologias alternativas para as metálicas convencionais presentes no mercado e utilização histórica dos metais em processos de construção e montagem (Normas e práticas consolidadas), para os dutos RTPs que se confirmaram como uma tecnologia disruptiva e de grande potencial para a indústria-
Descrição: dc.descriptionThe reinforced thermoplastic pipe, known as RTP, it is a disruptive technology that offers an alternative to metal in applications in the energy, industrial, and oil and gas segment. Within this context, this work aims to develop a computational model for the analysis of stresses and strains in RTP pipelines subjected to loading in onshore segment applications. Throughout the development of the work, rigid metallic tubes will be compared with flexible RTP tubes. In the analyses, HDPE and PA6 will be considered for the liner and outer jacket of RTP tubes, and AISI 304L and SAE 1020 will be used for metallic tubes. For each of them, tensile, bending, and pressure loads will be simulated for each type of material, and finally, it will be graphically observed how each one of them will respond to different types of loading. The computational model is based on the Finite Element Method and was developed using the student version of ANSYS® 2021 software. From the finite element analysis, it was found that the rigid materials presented smaller deformations in the tests performed, presenting higher stresses corresponding to the highest values of stiffness, even though the RTP product is thicker than the metallic product. In the sensitivity analysis, it was statistically proven that with the load values used (90%, 100%, and 110%), the variation of materials has played a more significant role comparing two large groups: metallic materials and non-metallic materials. It is worth saying that polyethylene and polyamide are cheaper materials (commodity materials) and stainless steel ends up being a little more expensive than carbon steel. Given the thermal and hydraulic performance, the RTPs pipelines presented the best-expected results in terms of thermal conductivity and loss of charge of the fluid to be transported, despite the metallic pipelines presenting a higher thermal resistance, making repair processes easier. For construction and assembly, although RTPs ducts present OPEX advantages, they still present challenges from the CAPEX point of view. And, with a project management point of view, carried out through a SWOT Matrix, were pointed out strengths, weaknesses, such as decreased OPEX e high CAPEX, opportunities, and threats such as increased demand for an alternative to conventional metal technologies present on the market and historical use of metals in construction and assembly processes (Consolidated standards and practices), for RTP pipelines that are confirmed as a disruptive technology with great potential for the industry-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectRTP-
Palavras-chave: dc.subjectElementos finitos-
Palavras-chave: dc.subjectDOE-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia mecânica-
Palavras-chave: dc.subjectDuto-
Palavras-chave: dc.subjectCiência dos materiais-
Palavras-chave: dc.subjectModelagem computacional-
Palavras-chave: dc.subjectEstatística-
Palavras-chave: dc.subjectFinite elements-
Título: dc.titleAvaliação comparativa de dutos não metálicos RTP e dutos metálicos via análise de elementos finitos e de sensibilidade-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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