Utilização da simulação numérica no processo de desenvolvimento de um flange API17D

Abstract

As falhas que ocorrem nos flanges de dutos submarinos podem provocar prejuízos econômicos, ocasionar acidentes, danos pessoais e também podem causar desastres ambientais. Dessa forma, se torna notória a necessidade de estudos sobre conexões flangeadas com objetivo de manter a continuidade operacional com segurança. O principal problema no caso dos flanges são os vazamentos. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo geral a proposição de um redesenho na arquitetura de um flange da classe API 17D com base na metodologia do DFMA apoiado na simulação numérica. Para isso, realizou-se uma pesquisa bibliográfica sobre o Design for Manufacture and Assembly (DFMA), associados às conexões flangeadas e com aplicação do Método dos Elementos Finitos que são a base da simulação numérica. Em seguida, foi adaptado um método de trabalho de um dos pesquisadores do DFMA, que norteou os passos a serem seguidos no trabalho. As etapas do método levaram a elaboração das medidas do flange, baseada na norma API 17D. As vistas serviram como base para a construção de um modelo 3d, elaborado no SolidWorks. Após isso o modelo foi importado para o ANSYS onde foi designado os materiais, as condições de contatos, as pressões e as forças que atuariam no flange. A simulação de carga de pressão ocasionada pelo fluido obteve o valor de 20,26 MPa e as forças de pretensão, que dependem do material dos estojos, foram calculadas e aplicadas, no valor de 122 kN. Os resultados das simulações mostraram que a borda externa da junta não continha pressões iguais ou muito próximas de zero, implicando na possibilidade de perda de estojos. Dessa forma, foram aplicados os princípios do DFMA, que tiveram o papel de estruturar a mudança de arquitetura do flange.