Projeto de Dutos

ABNT 15280-1/ASME B31.4Projeto

� Condições de Projeto

�PressãoRegime Permanente

Condição Estática

Transiente

Projeto de Dutos

ASME B31.4

Capítulo II – Projeto

Projeto de Dutos

Projeto

Projeto de Dutos

ASME B31.4Capítulo 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

�Carregamentos Dinâmicos

� Carregamento Peso

�Carregamento de contração e expansão térmica

Impacto

Vento

Terremoto

Vibração

Recalque do solo

Ondas e correntes

Reação de jato

Carregamento vivo (peso fluido)

Carregamento morto (peso tubo e componentes, cobertura, revestimento)

Projeto de Dutos

Carregamento de contraçãoe expansão térmica

Bloco de ancoragem

Projeto de Dutos

Projeto Mecâncio

� Determinar a espessura de parede em função da pressão

� Dutos de transporte 40<D/t<100

� Dutos de parede fina – cálculo da espessura pela Fórmula de

Barlow -

Constante>20Parede fina

Variável<20Parede grossa

Tensão circunferencial ao longo da espessura de parede

D/tTubo

t

DPh .2

.=σ

Projeto de Dutos

Tensão Circunferencial (Hoop Stress)

t = espessura de parede

P = Pressão interna

D = Diâmetro

σh = Tensão circunferencial (hoop stress)

t.2D.P

=σh

t.4D.P

=σLP

Projeto de Dutos

Projeto Mecânico de OleodutoCO DE Barlow Equation H oop Stress

Factor(using tcode)

H oop StressFactor(using tnom and O D)

M axim umIncidentalPressure

ASM E B31.4σ h

i

nom

p OD

t=

.

.

*

2

0.72 0.72 10%

ASM E B31.8σ h

i

nom

p OD

t=

.

.

*

2

0.80 0.80 10% (<=0.72)4% (>0.72)

IGE/TD/1σ h

ip OD

t=

.

.

*

m in2

0.72 0.65 10%

BS 8010 Sect 2.8σ h

ip OD

t=

.

.

*

m in2

0.72 0.65 10%

BS 8010 Part 3σ h

ip OD

t=

.

.

*

m in2

0.72 0.65 10%

CSA Z662σ h

i

nom

p OD

t=

.

.

*

2

0.80 0.80 10%

ISO CD 13623σ h

ip OD t

t=

−.( )

.min

*

min2

0.77-0.83 0.76 10%

NEN 3650σ h

ip OD t

t=

−.( )

.min

*

min2

0.72 0.66 15%

prEN 1594σ h

ip OD

t=

.

.

*

m in2

0.72 0.65 15%

Projeto de Dutos

t = espessura de parede

P = Pressão interna

D = Diâmetro nominal

σh = Tensão circunferencial (hoop stress)

t.2D.P

=σhσh.2D.P

=t

Projeto de Dutos

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

σh.2D.P

=tS.2D.P

=t

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 Eficiência de Junta

0,60Soldado a topo/ fornoAPI 5L

1,00Soldado a arco submersoAPI 5L

1,00Com solda elétrica autógena de

topoAPI 5L

1,00Soldado a resistência elétricaAPI 5L

1,00Sem costuraAPI 5L

Fator EClasse de TuboEspec.

No.

Projeto de Dutos

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 = Fator de temperaturaTEFS

DPt

....2

.=

Projeto de Dutos

Projeto Mecânico de Gasoduto

Norma ASME B31.8

Projeto de Dutos

Fator de Temperatura

0,870230

0,905200

0,929180

0,966150

1120 ou menos

Fator de Redução de Temperatura

T

Temperatura, °C

Projeto de Dutos

Variação do Limite de Resistência em Função da Tempe ratura

Projeto de Dutos

Fator de Projeto

0,40Classe de Locação 4

0,50Classe de Locação 3

0,60Classe de Locação 2

0,72Classe de Locação 1

Fator de Projeto FClasse de Locação

Projeto de Dutos

Fator de Projeto

Projeto de Dutos

Fator de Projeto

Projeto de Dutos

Instalação Div. 1 Div. 2 2 3 4Gasodutos 0,80 0,72 0,60 0,50 0,40

Cruzamentos de rodovias, ferrovias, sem proteção:

(a) Estradas privadas 0,80 0,72 0,60 0,50 0,40(b) Estradas públicas sem melhorias 0,60 0,60 0,60 0,50 0,40(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas, com superfície dura e ferrovias 0,60 0,60 0,50 0,50 0,40

Cruzamentos de estradas, ferrovias, com proteção:

(a) Estradas privadas 0,80 0,72 0,60 0,50 0,40(b) Estradas públicas sem melhorias 0,72 0,72 0,60 0,50 0,40(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas com superfície dura e ferrovias 0,72 0,72 0,60 0,50 0,40

Invasão paralela de gasodutos em estradas/rodovias:

(a) Estradas privadas 0,80 0,72 0,60 0,50 0,40(b) Estradas públicas sem melhorias 0,80 0,72 0,60 0,50 0,40(c) Estradas, rodovias ou ruas públicas com superfície dura e ferrovias 0,60 0,60 0,60 0,50 0,40

Conjuntos pré-fabricados (v. par. 841.121) 0,60 0,60 0,60 0,50 0,40Gasodutos em pontes (v. par. 841.122) 0,60 0,60 0,60 0,50 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

Classe de Locação1

Fator de Projeto para Gasodutos

Projeto de Dutos

Fator de Projeto para Oleodutos

0,60,72Cruzamento rodoviário ou ferroviário com tubo camisa

Para duto em píer, o fator 0,6 deve ser estendido no mínimo até 100 m de afastamento do mar, no rio ou lago

Tubulação de píer

Lançadores e recebedores

Bases, Estações e Terminais 0,6

Travessia

Cruzamento rodoviário ou ferroviário sem tubo-camisa; interferência paralela; ponte com tráfego veicular

0,60,72Geral

Categoria IICategoria I

Fator de projetoTipo de Instalação

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

Projeto de Dutos

Espessura mínima

Norma

NBR15280

Projeto de Dutos

Espessura mínima

de parede Norma

ABNT - 12712

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 e

de junta

2 – Acrescentar sobreespessura de corrosão

3 – Comparar com valores mínimos de parede

4 – Seleção de espessura comercial imediatamente acima da calculada.

Projeto de Dutos

Projeto de Dutos

Área de Válvula

Mudança de espessura trecho aéreo

Projeto de Dutos

Curvamento a Frio (curva de campo)

Curvas feitas em campo para acompanhar o perfil do terreno, feitas pordobramento de tubos retos

Projeto de Dutos

Curvamento a Frio (curva de campo)

� É um processo de curvamento de tubos retos com emprego de forças aplicadas por meio de dispositivos hidráulicos (Golpes).

� O ângulo central máximo “β” de uma curva de campo é fixado no conforme fórmula ou tabela a seguir:

πβ 1801 ×=

R

Projeto de Dutos

Curvamento a Frio

� A diferença entre o maior e o menor dos diâmetros externos,

medidos em qualquer seção do tubo, após o curvamento, não pode

exceder 2,5 % do seu diâmetro externo especificado na norma

dimensional de fabricação

Projeto de Dutos

� Em tubos com costura, não é permitida a coincidência da solda longitudinal

com a geratriz mais tracionada ou mais comprimida, devendo o curvamento ser

executado de forma que a solda longitudinal seja localizada o mais próximo

possível do eixo neutro do tubo curvado, com uma tolerância de ± 30°;

� Nos curvamentos de tramos que contenham uma solda circunferencial, deve

ser deixado um comprimento reto mínimo de 1 m para cada lado da solda

Circunferencial

� Não é permitido

enrugamentos

Projeto de Dutos

Curvas Forjadas

� Utilizadas em instalações aéreas, próximo aos

lançadores/recebedores de pigs e estações de

bombeamento.

Curvas padronizadas

� 1DN, 1,5DN e 3 DN

� 45º, 90º e 180º

Projeto de Dutos

Curvamento a Quente

(curvas por indução)

� Processo de curvamento por indução eletromagnética de alta frequência, com aquecimento localizado em temperaturas elevadas, seguido de um curvamento mecânico e resfriamento forçado

Projeto de Dutos

Curvamento a Quente

� Após o curvamento as paredes das regiões tracionadas e comprimidas devem ser iguais ou superiores às espessuras mínimas para resistir a pressão interna.

� Admite-se que a curva obtida possua a mesma tensão mínima de escoamento do tubo

�ABNT NBR15273

Projeto de Dutos

Curva em Gomos

� Não se permite o uso de curva em gomos em duto

� Um desvio angular de até 3 °, causado por erro de alinhamento entre dois tubos soldados, não constitui umacurva em gomos e, portanto, não requer consideraçõesparticulares para o cálculo da pressão de projeto; entretanto, no cálculo da tensão de flexão, qualquer desvioangular entre dois segmentos retos, deve ser consideradopara efeito de concentração de tensões.