Projeto Mecânico

ABNT 15280-1/ASME B31.4
Projeto
Condições de Projeto
Regime Permanente
Pressão
Condição Estática
Transiente
Projeto de Dutos
ASME B31.4
Capítulo II – Projeto
Projeto de Dutos
Projeto
Projeto de Dutos
ASME B31.4
Capítulo II – Projeto
Condições de Projeto
Temperatura
Ambiente
- 30 oC < T < 120 oC – Propriedades Mecânicas =
Cuidado especial Temperaturas baixas
Expansão do fluido (aumento da pressão causado pelo
aquecimento do fluido em um componente estático)
Projeto de Dutos
Impacto
Vento
Terremoto
Carregamentos Dinâmicos
Vibração
Recalque do solo
Ondas e correntes
Reação de jato
Carregamento Peso
Carregamento vivo (peso fluido)
Carregamento morto (peso tubo e componentes,
cobertura, revestimento)
Carregamento de contração e expansão térmica
Projeto de Dutos
Carregamento de contração
e expansão térmica
Bloco de ancoragem
Projeto de Dutos
Projeto Mecâncio
Determinar a espessura de parede em função da pressão
Tubo
D/t
Tensão circunferencial ao longo da
espessura de parede
Parede grossa
<20
Variável
Parede fina
>20
Constante
Dutos de transporte 40<D/t<100
Dutos de parede fina – cálculo da espessura pela Fórmula de
P.D
Barlow - σ h =
2.t
Projeto de Dutos
Tensão Circunferencial (Hoop Stress)
P.D
σh = 2.t
P.D
σL = 4.t
t = espessura de parede
P = Pressão interna
D = Diâmetro
σh = Tensão circunferencial (hoop stress)
Projeto de Dutos
P
Projeto Mecânico de Oleoduto
CODE
H oop S tress
Factor
H oop Stress
Factor
(using t code )
(using t nom and O D )
M axim um
In cidental
Pressure
pi .O D *
2 . t nom
0.72
0.72
10%
A SM E B 31.8
pi .O D *
σh =
2 . t nom
0.80
0.80
10% (<=0.72)
4% (>0.72)
IG E /T D /1
σh =
pi . O D *
2 . t m in
0.72
0.65
10%
B S 8010 Sect 2.8
pi . O D *
σh =
2 . t m in
0.72
0.65
10%
B S 8010 P art 3
pi . O D *
σh =
2 . t m in
0.72
0.65
10%
C SA Z662
pi .O D *
σh =
2 . t nom
0.80
0.80
10%
ISO C D 136 23
σh =
p i .( O D − t m in ) *
2 . t m in
0.77-0.83
0.76
10%
N E N 3650
σh =
p i .( O D − t m in ) *
2 . t m in
0.72
0.66
15%
prE N 1594
pi . O D *
σh =
2 . t m in
0.72
0.65
15%
A SM E B 31.4
B arlow E quation
σh =
Projeto de Dutos
P.D
t=
2. σ h
P.D
σh = 2.t
t = espessura de parede
P = Pressão interna
D = Diâmetro nominal
σh = Tensão circunferencial (hoop stress)
Projeto de Dutos
Projeto Mecânico de Oleoduto
Norma ASME B31.4
Para σh =S, onde:
S = 0,72.E.SMYS (tensão admissível do material)
E = fator de eficiência de junta
Fator de projeto = 0,72
P.D
t=
2.S
P.D
t=
2. σ h
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Originado nos anos 30 nos EUA;
Historicamente os testes de fábrica eram feitos a 90% do SMYS;
Os operadores concordaram que um fator de segurança de 1,25 era
razoável;
Nos anos 60 a máxima tensão de projeto de 72%SMYS foi
incorporada nas normas B31.4 e B31.8;
Não tem nenhum significado estrutural é apenas histórico.
Projeto de Dutos
Fator de Eficiência de Junta
Espec.
No.
Classe de Tubo
Fator E
API 5L
Sem costura
1,00
API 5L
Soldado a resistência elétrica
1,00
API 5L
Com solda elétrica autógena de
topo
1,00
API 5L
Soldado a arco submerso
1,00
API 5L
Soldado a topo/ forno
0,60
Projeto de Dutos
Projeto Mecânico de Gasoduto
Norma ASME B31.8
Para σh =S, onde:
S = SMYS
F = Fator de Projeto
E = fator de eficiência de junta
T = Fator de temperatura
P.D
t=
2.S .F .E.T
Projeto de Dutos
Projeto Mecânico de Gasoduto
Norma ASME B31.8
Projeto de Dutos
Fator de Temperatura
Projeto de Dutos
Temperatura
, °C
Fator de
Redução de
Temperatura
T
120 ou
menos
1
150
0,966
180
0,929
200
0,905
230
0,870
Variação do Limite de Resistência em Função da Temperatura
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Classe de Locação
Fator de Projeto F
Classe de Locação 1
0,72
Classe de Locação 2
0,60
Classe de Locação 3
0,50
Classe de Locação 4
0,40
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Projeto de Dutos
Fator de Projeto para Gasodutos
Classe de Locação
1
Instalação
Div. 1
0,80
Div. 2
0,72
2
0,60
3
0,50
4
0,40
0,80
0,60
0,60
0,72
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
0,40
0,40
0,80
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0,40
0,40
0,40
(a) Estradas privadas
(b) Estradas públicas sem melhorias
(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas com superfície dura e ferrovias
0,80
0,80
0,60
0,72
0,72
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0,40
0,40
0,40
Conjuntos pré-fabricados (v. par. 841.121)
Gasodutos em pontes (v. par. 841.122)
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,40
0,40
Tubulação de estação compressora
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
Próximo a concentração de pessoas em Classes de Locação 1 e 2 [v. par. 840.3(b)]
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
Gasodutos
Cruzamentos de rodovias, ferrovias, sem proteção:
(a) Estradas privadas
(b) Estradas públicas sem melhorias
(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas, com superfície dura e ferrovias
Cruzamentos de estradas, ferrovias, com proteção:
(a) Estradas privadas
(b) Estradas públicas sem melhorias
(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas com superfície dura e ferrovias
Invasão paralela de gasodutos em estradas/rodovias:
Projeto de Dutos
Fator de Projeto para Oleodutos
Fator de projeto
Tipo de Instalação
Categoria I
Categoria II
Geral
0,72
0,6
Cruzamento rodoviário ou ferroviário com tubo camisa
0,72
0,6
Cruzamento rodoviário ou ferroviário sem tubo-camisa;
interferência paralela; ponte com tráfego veicular
Travessia
0,6
Bases, Estações e Terminais
Lançadores e recebedores
Tubulação de píer
Para duto em píer, o fator 0,6 deve ser estendido no mínimo até 100 m de afastamento do mar, no rio ou lago
Projeto de Dutos
Sobreespessura de Corrosão
Função do potencial de corrosão
Valor mínimo = 1,3 mm
Produtos claros com adição de inibidor admite-se 0,75 mm
Projeto de Dutos
Espessura mínima de parede
Reduzir ocorrência de:
amassamento e ovalização nas extremidades, decorrentes de
transporte e
manuseio de tubos
Enrugamento durante o curvamento a frio
Projeto de Dutos
Espessura mínima
Norma
NBR15280
Projeto de Dutos
Espessura mínima
de parede Norma
ABNT - 12712
Projeto de Dutos
Passos para o Cálculo da Espessura Final de Parede
1 – Cálculo da espessura em função da pressão, do diâmetro, da tensão
admissível, a qual varia com a temperatura e é reduzida pelo fator de projeto e
de junta
2 – Acrescentar sobreespessura de corrosão
3 – Comparar com valores mínimos de parede
4 – Seleção de espessura comercial imediatamente acima da calculada.
Projeto de Dutos
Projeto de Dutos
Área de Válvula
Mudança de espessura trecho aéreo
Projeto de Dutos
Curvamento a Frio (curva de campo)
Curvas feitas em campo para acompanhar o perfil do terreno, feitas por
dobramento de tubos retos
Projeto de Dutos
Curvamento a Frio (curva de campo)
É um processo de curvamento de tubos retos com emprego de
forças aplicadas por meio de dispositivos hidráulicos (Golpes).
O ângulo central máximo “β” de uma curva de campo é fixado no
conforme fórmula ou tabela a seguir:
1 180
β= ×
R π
Projeto de Dutos
Curvamento a Frio
A diferença entre o maior e o menor dos diâmetros externos,
medidos em qualquer seção do tubo, após o curvamento, não pode
exceder 2,5 % do seu diâmetro externo especificado na norma
dimensional de fabricação
Projeto de Dutos
Em tubos com costura, não é permitida a coincidência da solda longitudinal
com a geratriz mais tracionada ou mais comprimida, devendo o curvamento ser
executado de forma que a solda longitudinal seja localizada o mais próximo
possível do eixo neutro do tubo curvado, com uma tolerância de ± 30°;
Nos curvamentos de tramos que contenham uma solda circunferencial, deve
ser deixado um comprimento reto mínimo de 1 m para cada lado da solda
Circunferencial
Não é permitido
enrugamentos
Projeto de Dutos
Curvas Forjadas
Utilizadas em instalações aéreas, próximo aos
lançadores/recebedores de pigs e estações de
bombeamento.
Curvas padronizadas
1DN, 1,5DN e 3 DN
45º, 90º e 180º
Projeto de Dutos
Curvamento a Quente
(curvas por indução)
Processo de curvamento por indução eletromagnética de alta
frequência, com aquecimento localizado em temperaturas
elevadas, seguido de um curvamento mecânico e resfriamento
forçado
Projeto de Dutos
Curvamento a Quente
Após o curvamento as paredes das regiões tracionadas e
comprimidas devem ser iguais ou superiores às espessuras
mínimas para resistir a pressão interna.
Admite-se que a curva obtida possua a mesma tensão mínima
de escoamento do tubo
ABNT NBR15273
Projeto de Dutos
Curva em Gomos
Não se permite o uso de curva em gomos em duto
Um desvio angular de até 3 °, causado por erro de
alinhamento entre dois tubos soldados, não constitui uma
curva em gomos e, portanto, não requer considerações
particulares para o cálculo da pressão de projeto;
entretanto, no cálculo da tensão de flexão, qualquer desvio
angular entre dois segmentos retos, deve ser considerado
para efeito de concentração de tensões.
Projeto de Dutos