Estudo do comportamento mecânico de uniões de tubulações de FRP sujeitas ao golpe de aríete

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Queiroz, Guilherme Alvarenga
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7971
Resumo: Fiber Reinforced Polymer pipes, or simply FRP pipes, have an excellent strength to weight ratio. They are commonly installed in corrosive environments for fluid transportation such as produced water, potable water, salt water, chemical products and low pressure firefighting lines. Fabrication of this kind of piping is very diversified and demands a series of bonding and lamination techniques combining polymeric resins, fiberglass or carbon fiber. Being a relatively recent technology, still establishing itself on the market, technical information is scarce when compared to more traditional materials. Therefore new procedures and methodologies are needed to aid research and characterization of such lines. In every process plant and hydraulics system occurs an undesirable effect called water hammer (WH). WH occurs when there is a rapid variation of the flow rate, due to the closing of a valve or start of a pump, causing pressure variation. This work is not aimed at investigating the maximum pressure, but rather to analyze FRP piping when submitted to WH and its behavior during failure. Test conditions were, piping with 10 in diameter and maximum working pressure of 20 bar. The water hammer occurred at an interval between 1 and 2 seconds, in which the pressure was up to 5x higher than the maximum working pressure. To accomplish this a partnership between Laboratory of Adhesion and Adherence and a private company was established to develop the equipment fit to purpose. Various failure modes could be observed during testing, from small debonding and points of weepage, to complete shearing of the joints. Failure analysis is of key importance to the integrity of the system, helping prevent from small leaks to damage to equipment, property and occupational hazards.
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Fabrication of this kind of piping is very diversified and demands a series of bonding and lamination techniques combining polymeric resins, fiberglass or carbon fiber. Being a relatively recent technology, still establishing itself on the market, technical information is scarce when compared to more traditional materials. Therefore new procedures and methodologies are needed to aid research and characterization of such lines. In every process plant and hydraulics system occurs an undesirable effect called water hammer (WH). WH occurs when there is a rapid variation of the flow rate, due to the closing of a valve or start of a pump, causing pressure variation. This work is not aimed at investigating the maximum pressure, but rather to analyze FRP piping when submitted to WH and its behavior during failure. Test conditions were, piping with 10 in diameter and maximum working pressure of 20 bar. The water hammer occurred at an interval between 1 and 2 seconds, in which the pressure was up to 5x higher than the maximum working pressure. To accomplish this a partnership between Laboratory of Adhesion and Adherence and a private company was established to develop the equipment fit to purpose. Various failure modes could be observed during testing, from small debonding and points of weepage, to complete shearing of the joints. Failure analysis is of key importance to the integrity of the system, helping prevent from small leaks to damage to equipment, property and occupational hazards.Os tubos de materiais compósitos ou tubos de FRP (Fiber Reinforced Polimer- Polímeros reforçados com fibra) possuem uma excelente relação resistência/peso e normalmente são instalados em ambientes corrosivos transportando fluídos como água produzida, água potável, água salgada, produtos químicos e linha de incêndio a baixa pressão. A fabricação desta tubulação é muito diversificada e exige uma série de técnicas de colagem e laminação combinando resinas poliméricas, fibra de vidro ou fibra de carbono. Por ser uma tecnologia relativamente recente e ainda pouco estabelecida no mercado, há escassez de informação disponível quando comparado a materiais tradicionais. Assim, faz-se necessário a criação de metodologias e procedimentos para auxiliar na pesquisa e caracterização destas linhas. Em toda planta de processo e sistemas hidráulicos ocorre um fenômeno indesejável chamado golpe de aríete (GA). O GA se forma a partir da rápida variação de vazão, podendo ser de um fechamento de válvula ou partidas de bombas causando uma alteração na pressão. Este trabalho tem como objetivo investigar a atuação das tubulações de FRP em processo de GA analisando o seu comportamento durante a falha. Foram utilizadas tubulações de 10 a uma pressão máxima de trabalho de 20bar e então disparado, no tempo de 1 a 2 segundos, um súbito golpe de aríete com o propósito de aumentar em até 5x a pressão. Para tanto, foi desenvolvido um projeto pela equipe do Laboratório de Adesão e Aderência, em parceria com uma empresa, para desenvolver um equipamento nacional especializado para tal finalidade. Foi observado nos testes a ocorrência de diferentes tipos de falhas como pequenos descolamentos, pontos de exsudação ou até mesmo o desprendimento total das uniões. A análise do rompimento é de suma importância para a segurança do sistema, ajudando a prevenir desde um pequeno vazamento a danos físicos, materiais e riscos ocupacionais aos trabalhadores.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_GuilhermeAlvarengaQueiroz.pdf: 9306467 bytes, checksum: 66d004b433a72ec930a3ea76fedcd051 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:43Z (GMT). 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