Análise estrutural de tubulações Pipe-in-Pipe (2014)
- Authors:
- USP affiliated author: BROGGI, RODRIGO - EP
- School: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subject: TUBULAÇÕES
- Language: Português
- Abstract: No presente trabalho são estudadas, sob o aspecto da resistência estrutural, tubulações conhecidas como risers na indústria do petróleo. Especificamente será enfatizado um tipo de configuração chamado pipe-in-pipe que vem ganhando importância e interesse no âmbito da exploração offshore principalmente graças à sua eficiência no isolamento térmico. Sob algumas hipóteses iniciais é possível dividir o estudo em duas etapas onde os efeitos que derivam do peso próprio imerso da estrutura e do carregamento imposto pela corrente marítima são desacoplados dos efeitos das pressões e da distribuição de temperatura: na primeira etapa, os carregamentos são abordados de modo global usando as equações de catenária e com essa técnica é possível determinar as trações resultantes em uma seção transversal genérica, desprezando a resistência à flexão da tubulação. Nessa parte se concentram as não-linearidades do problema que derivam das condições de contorno, das relações cinemáticas e do carregamento proveniente das correntes marítimas. Dada a não-linearidade do modelo, é feito um estudo sobre a sensibilidade de resposta às variações dos diversos parâmetros de cálculo para entender a importância relativa de cada um no problema geral. A segunda parte é elaborada localmente de modo a poder conservar as hipóteses de axissimetria e de pequenas deformações. Um estudo comparativo é feito para avaliar a importância relativa dos efeitos decorrentes do gradiente de temperatura, fenômeno que é frequentemente desprezado na literatura. A abordagem matemático-numérica se baseia em modernas técnicas e métodos quais formulações fracas ou variacionais para a resolução das equações a derivadas parciais que derivam da mecânica dos sólidos e das relações cinemáticas, constitutivas e de equilíbrio. Essa abordagem éideal para aplicação de métodos numéricos como o método dos elementos finitos (FEM) e o método de Newton, principais instrumentos da teoria de análise numérica usados neste estudo. Foram desenvolvidos códigos em linguagem C++ com o auxílio da biblioteca libmesh para elementos finitos. Essa escolha foi feita pela eficiência que deriva das linguagens compiladas de relativo baixo nível, pela versatilidade em comunicação com diversos programas e extensões e pela facilidade de paralelização e refinamento de malha (AMR - Adaptive Mesh Refinment). Além disso foram escritos alguns shell scripts e gnuplot scripts para o gerenciamento dos executáveis e para o pós-processamento em sistemas UNIX. Quanto aos resultados, além da grande coerência com a literatura, foi possível atingir um ótimo rendimento do ponto de vista numérico pelo fato de concentrar as não-linearidades na etapa global (que é intrinsecamente 1D). Ainda no âmbito do problema global, foi descoberto um método inédito e robusto que combina as características dos métodos clássico e misto do método dos elementos finitos para um melhor rendimento sob o ponto de vista da eficiência numérica e da confiabilidade de convergência. Também foi possível verificar que o gradiente térmico tem um papel importante no estudo desse tipo de estrutura sendo responsável por uma série de modificações em relação à resposta em sua ausência.
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ABNT
BROGGI, Rodrigo. Análise estrutural de tubulações Pipe-in-Pipe. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/bfdcd528-2e2f-411a-ab25-51113b490b6d/RODRIGO%20BROGGI%20TCCPME14.pdf. Acesso em: 20 abr. 2024. -
APA
Broggi, R. (2014). Análise estrutural de tubulações Pipe-in-Pipe (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/bfdcd528-2e2f-411a-ab25-51113b490b6d/RODRIGO%20BROGGI%20TCCPME14.pdf -
NLM
Broggi R. Análise estrutural de tubulações Pipe-in-Pipe [Internet]. 2014 ;[citado 2024 abr. 20 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/bfdcd528-2e2f-411a-ab25-51113b490b6d/RODRIGO%20BROGGI%20TCCPME14.pdf -
Vancouver
Broggi R. Análise estrutural de tubulações Pipe-in-Pipe [Internet]. 2014 ;[citado 2024 abr. 20 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/bfdcd528-2e2f-411a-ab25-51113b490b6d/RODRIGO%20BROGGI%20TCCPME14.pdf
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