Palavras-chaves
- Autoafrouxamento de parafusos;
- Vibração axial;
- Métodos dos elementos finitos.
Descrição
A indústria do petróleo utiliza uma variedade extensa de equipamentos mecânicos e estruturais que estão sujeitos a vibrações constantes, como bombas, compressores, geradores, turbinas, estruturas submetidas a carregamentos alternados naturais e tubulações afetadas por vibrações induzidas por fluxo. Essas vibrações podem levar à perda de pré-carga em conexões feitas através de estojos e porcas, resultando em falhas estruturais ou funcionais.
Embora normas de montagem estabeleçam valores seguros de pré-carga e limites máximos de vibração, é crucial compreender a dinâmica do afrouxamento dessas conexões em relação a variáveis como pré-carga inicial, propriedades do material, geometria dos estojos e amplitude de vibração, a fim de identificar cenários críticos e priorizar inspeções onde a vibração é inevitável.
Apesar de existirem na literatura equações que descrevem o afrouxamento de conexões aparafusadas sob cargas de cisalhamento, reconhece-se que cargas axiais também contribuem para o fenômeno de autoafrouxamento. Portanto, há a necessidade de desenvolver uma metodologia abrangente que quantifique a perda de pré-carga em estojos considerando todas as variáveis pertinentes. A proposta envolve a realização de uma matriz completa de ensaios experimentais para medir a perda de pré-carga ao longo de ciclos de variações de tensões axiais, contemplando diferentes materiais, geometrias, pré-cargas iniciais e amplitudes de vibração. Além disso, modelos de elementos finitos serão utilizados para simular e validar os ensaios, e equações analíticas serão desenvolvidas para prever a perda de pré-carga, permitindo uma correlação entre os resultados numéricos, analíticos e experimentais.
Em síntese, o desenvolvimento dessa metodologia permitirá uma compreensão aprofundada do comportamento de perda de pré-carga em estojos sob condições de vibração, contribuindo para a identificação de cenários mais críticos e auxiliando na priorização de inspeções e manutenções preventivas.
A integração dos resultados experimentais, numéricos e analíticos resultará em uma ferramenta valiosa para a indústria do petróleo, melhorando a confiabilidade e a segurança dos equipamentos. Assim, será possível minimizar os riscos associados ao afrouxamento de conexões e prevenir falhas estruturais ou funcionais que podem ter consequências significativas em termos operacionais e de segurança.
Benefícios e aplicações do projeto na indústria:
- Estudo numérico/analítico/experimental para desenvolvimento de metodologia capaz de quantificar a perda de pré-carga de estojos sob cargas de vibração em função da pré-carga, das propriedades do material, da geometria dos estojos e da amplitude de vibração.