ASME B31.4 Capítulo II – Projeto
Cond Co ndiç içõe ões s de Proj Projeto eto
Regime Permanente Pressão
Condição Estática Transiente
Projeto de Dutos
ASME B31.4 B31.4 Capítulo II – Projeto
Projeto de Dutos
ASME B31.4 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
Carregamento Ativo em Duto Enterrado
Efeitos
Pressão Interna de Fluido
Tração Circunferencial Tração Longitudinal
Pesos dos Tubos e do Fluido
“Pouco significativos”
Pesos das Válvulas
“Pouco significativos”
Peso da Cobertura
Flexão Transversal
Sobrecarga de Tráfego [nos cruzamentos rodoviários]
Flexão Transversal
Variação de Temperatura
Compressão [ou Tração]
Projeto de Dutos
Carregamento Ativo em Duto Aéreo
Efeitos
Pressão Interna de Fluido
Tração Circunferencial Tração Longitudinal Compressão Radial
Pesos dos Tubos e do Fluido
Flexão Longitudinal Cisalhamento
Pesos das Válvulas, Flanges e Equipamentos
Flexão Longitudinal Cisalhamento
Variação de Temperatura
Tração Compressão Flexão Longitudinal Cisalhamento Torção
Projeto de Dutos
Natureza das Tensões Tensões Primárias – Tensões que não diminuem de intensidade enquanto perduram os carregamentos impostos. Ex: Pressão interna, peso próprio
Tensões Secundárias – Tensões que diminuem gradativamente a cada ciclo de aplicação de carregamento por efeito de deformações permanenetes localizadas. Ex: Variação de temperatura
Tensões localizadas – Caracterizam-se por seu rápido declínio, em todas as direções, a partir do seu ponto de máximo valor. Ex: união tubo-flange, tubo-suporte Projeto de Dutos
Tensão Circunferencial (Hoop Stress) P.D σh = 2.t σL
=
P.D 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
B arlo w E q u atio n
A S M E B 3 1 .4 σ
h
=
A S M E B 3 1 .8 σ
=
σ
=
h
IG E /T D /1 h
B S 8 0 1 0 S ec t 2 .8 σ
h
=
B S 8 0 1 0 P a rt 3 σ
h
=
CSA Z662 σ
h
=
IS O C D 1 3 6 2 3 σ
h
=
N E N 3 6 5 0 σ
h
=
p rE N 1 5 9 4 σ
h
=
p i . O D
H oop S tress Factor
Ho op Stress Factor
(using t code )
(using t n o m a n d O D )
Maximum Incidental Pressure
*
0 .7 2
0 .7 2
10%
*
0 .8 0
0 .8 0
1 0 % (< = 0 .7 2 ) 4 % ( > 0 .7 2 )
*
0 .7 2
0 .6 5
10%
*
0 .7 2
0 .6 5
10%
*
0 .7 2
0 .6 5
10%
*
0 .8 0
0 .8 0
10%
*
0 .7 7 -0 .8 3
0 .7 6
10%
*
0 .7 2
0 .6 6
15%
0 .7 2
0 .6 5
15%
2 . t n o m p i . O D
2 . t n o m p i . O D
2 . t m in p i . O D
2 . t m in p i . O D
2 . t m in p i . O D
2 . t n o m p i .( O D
−
t m in )
2 . t m in p i .( O D
−
t m in )
2 . t m in
p i . O D
*
2 . t m in
Projeto de Dutos
P.D σh = 2.t
t=
t = espessura de parede P = Pressão interna D = Diâmetro nominal σh
= Tensão circunferencial (hoop stress)
Projeto de Dutos
P.D 2. σ h
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
Projeto Mecânico
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 Projeto
Projeto de Dutos
Tensão Admissível do Material
Projeto de Dutos
Fator Eficiência de Junta
Projeto de Dutos
Fator de Eficiência de Junta Espec. No.
Classe de Tubo
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
Fator
E
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=
T = Fator de temperatura
Projeto de Dutos
P.D 2.S.F.E.T
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, Divisão 1
0,80
Classe de Locação 1, Divisão 2
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
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Projeto de Dutos
Fator de Projeto
Projeto de Dutos
Fator de Projeto 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
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 Diâmetro Nominal(in)
6 a 10
12
14 a 16
18 a 22
24 a 32
34 a 36
Espessura(mm)
4,8
5,2
5,6
6,4
7,1
7,9
Espessura (in)
0,188
0,203
0,219
0,250
0,281
0,312
Projeto de Dutos
Espessura mínima de parede Norma Canadense
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
2 – Acrescentar uma sobreespessura de corrosão
3 – Comparar com valores mínimos de parede
4 – Seleção de espessura para uma espessura comercial imediatamente à calculada.
Projeto de Dutos
Projeto de Dutos
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