Análise de falha por colapso plástico em reatores de coque com abaulamentos no costado

Abstract

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.O objetivo deste trabalho de pesquisa é desenvolver um procedimento de análise de abaulamentos existentes em costados de reatores de coque baseando-se na falha por colapso plástico devido ao carregamento mecânico atuando na região abaulada. São desenvolvidos modelos de elementos finitos utilizando o programa ANSYS® empregando dois tipos de elementos: casca de 4 nós e sólido paramétrico de 8 nós. A simulação consiste em incrementos seqüenciais nas dimensões de um abaulamento inicial, detectado por inspeção, existente em um reator de coque em operação em uma unidade da PETROBRAS. O incremento é estimado com base em duas medidas efetuadas neste mesmo ponto do tambor em épocas diferentes, considerando-se um crescimento constante por ciclo do abaulamento. A cada nova dimensão calculada para o abaulamento são executadas simulações no ANSYS® e obtidos os valores das deformações e tensões considerando-se as cargas de pressão e peso próprio do equipamento, os valores obtidos são comparados aos dos valores considerados admissíveis em um critério de falha estabelecido. É realizada ainda uma análise com relação às condições de flambagem comparando-se com os critérios de carga máxima compressiva do ASME e a teoria de cilindros submetidos a cargas axiais. Desta forma é estimado um tamanho considerado crítico para o abaulamento. De posse da taxa de incremento, das dimensões do abaulamento existente e deste tamanho crítico calculado é possível fazer-se uma previsão do tempo de campanha admissível para o reator com relação a este critério de falha. O assunto em questão é parte de um trabalho completo sobre modos de falhas em reatores de coque desenvolvido pelo centro de pesquisas da PETROBRAS - CENPE