Metodologia para análise de vibrações induzidas pelo vento em chaminés

• Autor(a) principal: Fontanella, Luan Gasparetto
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/127820
• topic: Engenharia mecânica; Vortex shedding; Resonance; Chimneys; Wind-induced vibration; Fatigue

No presente trabalho é realizado um estudo sobre uma chaminé da Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP) da Petrobras que apresentou vibração com grande amplitude de oscilação e trincas de fadiga. O estudo apresenta um caso clássico de vibração induzida pelo vento, em que os vórtices formados em uma chaminé atingem a chaminé à frente e induzem oscilações severas, principalmente quando está apoiada sobre uma base flexível. O trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para análise desse tipo de caso. Conhecido em inglês como vortex shedding, o fenômeno é bastante popular na literatura, porém devido à sua complexidade se torna bastante complicado o cálculo dos esforços atuantes sobre as estruturas e consequentemente ele é muito pouco explorado. A fim de analisar fielmente o fenômeno observado em campo, três configurações da estrutura são estudadas: original, na qual foi observada vibração excessiva; chaminé com a base reforçada com vigas, na qual se buscou aumentar a rigidez total da estrutura; e chaminé com reforço na base e na região onde apresentou trincas. Para tal, são realizadas análises modais para obter as frequências naturais das diferentes configurações da chaminé, análises harmônicas para obtenção das tensões nas estruturas sob vibração, e simulações em CFD para prever o fenômeno de formação e propagação de vórtices e obter uma comparação com os valores fornecidos na literatura. De modo a obter frequências e probabilidades de indução de vórtices sobre a chaminé, uma análise estatística é realizada sobre os ventos predominantes para a região de Canoas-RS, onde a refinaria se encontra. Finalmente, é estimada a vida em fadiga da chaminé com e sem reforço na região onde foram identificadas as trincas.