Utilização da simulação numérica no processo de desenvolvimento de um flange API17D
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/23548 |
Resumo: | 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. |
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Utilização da simulação numérica no processo de desenvolvimento de um flange API17DConexões flangeadasMétodo dos elementos finitosProjeto para manufatura e montagem (DFMADuto marítmoAcoplamentoProjeto de maquinaManufatura (Mecanica)Flanged connectionsFinite element methodDesign for manufacturing and assembly (DFMA).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.The failures that occur in the subsea pipeline flanges can cause economic losses, cause accidents, personal injuries and can also cause environmental disasters. Thus, there is a clear need for studies on flanged connections in order to maintain operational continuity safely. The main problem with flanges is leaks. Therefore, the present work has as general objective the proposal of a redesign in the architecture of a flange of API 17D class based on the DFMA methodology supported by numerical simulation. For this, a bibliographic research was carried out on the Design for Manufacture and Assembly (DFMA), associated with flanged connections and with the application of the Finite Element Method that are the basis of the numerical simulation. Then, a working method from one of the DFMA researchers was adapted, which guided the steps to be followed in the work. The method steps led to the elaboration of the flange measurements, based on the API 17D standard. The views served as the basis for building a 3d model, developed in SolidWorks. After that, the model was imported to ANSYS where the materials, the contact conditions, the pressures and the forces that would act on the flange were designated. The pressure load simulation caused by the fluid obtained a value of 20.26 MPa and the pretension forces, which depend on the material of the cases, were calculated and applied, in the amount of 122 kN. The results of the simulations showed that the outer edge of the joint did not contain pressures equal to or very close to zero, implying the possibility of loss of cases. In this way, the DFMA principles were applied, which had the role of structuring the flange architecture change.Universidade Federal FluminenseRio das OstrasSilva, Uilson Alves daAmaral, Mateus CarvalhoChaves, Luiz Antônio de OliveiraNarcizo, Ramon BaptistaLeite, Leonardo Amaral dos Santos Barroso2021-10-14T17:55:35Z2021-10-14T17:55:35Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfLEITE, Leonardo Amaral dos Santos Barroso. Utilização da simulação numérica no processo de desenvolvimento de um flange API17D. 2021. 78 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Produção, Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal Fluminense, Rio das Ostras, 2021.https://app.uff.br/riuff/handle/1/23548Aluno de Graduaçãohttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-10-14T17:55:35Zoai:app.uff.br:1/23548Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202021-10-14T17:55:35Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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