Investigação computacional do fator de Nepo para previsão de pressão de falha de dutos curvos com defeitos internos de corrosão
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Data de Publicação: | 2023 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/54870 |
Resumo: | Nesta pesquisa foi investigada a variação de pressões de falha de dutos curvos e retos com defeito internos de corrosão, em função de seus parâmetros geométricos. A aplicação de dutos curvos é vasta, ocorrendo majoritariamente na solução logística perante obstáculos físicos. Alguns estudos já foram realizados previamente comparando resultados de pressões de falha obtidos via Método dos Elementos Finitos (MEF) com os obtidos pelo Coeficiente de Lorenz (LC) e indícios encontrados apontaram para possíveis melhorias ao fator. Foram realizadas modelagens e análises via MEF através do software PIPEFLAW, desenvolvido pelo grupo PadMec da UFPE, que foi modificado para automatizar o processo de encurvamento de dutos e de modelagem e análise de múltiplos casos em sequência. Estudos paramétricos, considerando o diâmetro externo da seção transversal, o comprimento, a profundidade e a largura do defeito, foram conduzidos, visando encontrar alguma relação com a previsão do Fator Alvo (TF), que indica a razão entre as pressões de falha de dutos curvos e retos. Inicialmente, foram modelados 40 casos discretizados, 10 para cada variável avaliada, provendo os primeiros indícios de quais parâmetros seriam relevantes. Foram produzidos mais 120 casos aleatórios para a realização de regressões lineares e logarítmicas, que apontaram para a profundidade do defeito (d) como o parâmetro de maior relevância para a previsão do TF para casos Intrados. Foram então produzidos 100 casos discretizados variando a profundidade do defeito e o raio relativo do duto, e foram feitas 5 novas propostas, intituladas Fator de Nepo (NF), para melhorar a previsão do TF, das quais a última apresentou Raíz do Erro Quadrático Médio (RMSE) igual a 34.5e-3 e Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE) igual a 1.0%, contrastando com os resultados do LC que apresentou RMSE igual a 1.8 e MAPE igual a 20%. Tais resultados reforçam a possibilidade da correlação entre o parâmetro profundidade do defeito e a previsão do TF. |
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Alguns estudos já foram realizados previamente comparando resultados de pressões de falha obtidos via Método dos Elementos Finitos (MEF) com os obtidos pelo Coeficiente de Lorenz (LC) e indícios encontrados apontaram para possíveis melhorias ao fator. Foram realizadas modelagens e análises via MEF através do software PIPEFLAW, desenvolvido pelo grupo PadMec da UFPE, que foi modificado para automatizar o processo de encurvamento de dutos e de modelagem e análise de múltiplos casos em sequência. Estudos paramétricos, considerando o diâmetro externo da seção transversal, o comprimento, a profundidade e a largura do defeito, foram conduzidos, visando encontrar alguma relação com a previsão do Fator Alvo (TF), que indica a razão entre as pressões de falha de dutos curvos e retos. Inicialmente, foram modelados 40 casos discretizados, 10 para cada variável avaliada, provendo os primeiros indícios de quais parâmetros seriam relevantes. Foram produzidos mais 120 casos aleatórios para a realização de regressões lineares e logarítmicas, que apontaram para a profundidade do defeito (d) como o parâmetro de maior relevância para a previsão do TF para casos Intrados. Foram então produzidos 100 casos discretizados variando a profundidade do defeito e o raio relativo do duto, e foram feitas 5 novas propostas, intituladas Fator de Nepo (NF), para melhorar a previsão do TF, das quais a última apresentou Raíz do Erro Quadrático Médio (RMSE) igual a 34.5e-3 e Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE) igual a 1.0%, contrastando com os resultados do LC que apresentou RMSE igual a 1.8 e MAPE igual a 20%. Tais resultados reforçam a possibilidade da correlação entre o parâmetro profundidade do defeito e a previsão do TF.CAPESIn this research, the variation of failure pressures of curved and straight pipelines with internal corrosion defects was investigated, considering their geometric parameters. The application of curved pipes is extensive, mainly in logistic solutions when facing physical obstacles. Some studies have already been conducted comparing failure pressure results obtained through the Finite Element Method (FEM) with those obtained by the Lorenz Coefficient (LC), and the findings indicated potential improvements to the factor. Modeling and analysis were performed using FEM through the PIPEFLAW software, developed by the PadMec group at UFPE, which was modified to automate the pipe bending process, and the modeling and analysis of multiple cases in sequence. Parametric studies were conducted, considering the external diameter of the cross-section, length, depth and width of the defect, aiming to find an interrelation with the Target Factor (TF), which indicates the ratio between failure pressures of curved and straight pipes. Initially, 40 discretized cases were modeled, 10 for each evaluated variable, providing initial indications of relevant parameters. Additional 120 random cases were generated for linear and logarithmic regressions, which indicated that the defect depth (d) was the most relevant parameter for predicting the TF for Intrados cases. Subsequently, 100 discretized cases were generated, varying the defect depth and pipe relative radius, and 5 new proposals, called Nepo Factor (NF), were made to improve the prediction of TF. The last proposal showed a Root Mean Square Error (RMSE) of 34.5e-3 and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) of 1.0%, contrasting with the results of the LC, which presented an RMSE of 1.8 and MAPE of 20%. These results reinforce the possibility of a correlation between the defect depth parameter and the prediction of TF.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia civilDutos curvosDefeito de corrosãoPressão de falhaMétodo dos elementos finitosFator de LorenzFator de NepoInvestigação computacional do fator de Nepo para previsão de pressão de falha de dutos curvos com defeitos internos de corrosãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO João Lucas Austregésilo Nepomuceno.pdfDISSERTAÇÃO João Lucas Austregésilo Nepomuceno.pdfapplication/pdf3282548https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/54870/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Jo%c3%a3o%20Lucas%20Austreg%c3%a9silo%20Nepomuceno.pdfd3f0991af5622cab8a52a446b35b39e7MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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