Estudo numérico e experimental de assinaturas de torque de acionamento em válvulas de esfera industriais - predição de condições de operação eavaliação de falhas em serviço

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Argüello, Facundo Baltazar
• Orientador(a): Clarke, Thomas Gabriel Rosauro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Ciência dos materiais; Válvulas (Engenharia); Torque; Análise de elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Floating Ball Valves; Finite Element Analysis; Constitutive Modelling; Polytetrafluoroethylene; Signature Torque Curves
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/193433

Válvulas são componentes essenciais nas indústrias e seus diversos processos produtivos. Cumprem um papel chave na regulação e controle do fluxo de fluidos nas mais variadas condições e meios. Dentro deste cenário, sendo muitas vezes as responsáveis pelo controle refinado dos processos, sua confiabilidade e correto desempenho ao longo de seu tempo de vida útil projetada é uma questão primordial de forma a garantir a disponibilidade, produtividade, economia e segurança dos sistemas de produção. Diversas técnicas e metodologias tanto de inspeção como de monitoramento foram e continuam sendo desenvolvidas com o intuito de diagnosticar, prever e quantificar o desempenho de tais equipamentos em condições de operação e desta forma detectar e identificar comportamentos anormais, defeitos, ou degradações e permitir prever, com antecedência, sucessos e falhas que afetem seu desempenho e funcionalidade. Cada uma destas técnicas, empregadas muitas vezes de forma combinada, baseia-se em variáveis ou parâmetros específicos do equipamento como critério de avaliação do desempenho. Um destes parâmetros é o esforço necessário para o comando ou acionamento de uma válvula, representando não somente uma medida necessária quanto a projeto, seleção e dimensionamento, tanto dela como de seu acionador, mas também uma variável diretamente relacionada ao estado de seus componentes mecânicos internos, mostrando-se consequentemente como uma característica indicativa de sua condição. Através destes conceitos se prevê desenvolver ferramentas e recursos que auxiliem na prevenção e identificação de problemas e falhas, possibilitando melhoras na eficiência e segurança dos processos em que atuam. Este trabalho está centrado no estudo das características operacionais de um projeto de válvulas de esfera do tipo flutuante, prevista com vedações poliméricas, projetadas e destinadas para aplicação na indústria de petróleo e gás. Foram conduzidos ensaios experimentais de assinaturas de torque de acionamento de protótipo, cujos resultados foram ulteriormente empregados na construção e calibração de modelos de elementos finitos do processo de acionamento destas. Tais modelos foram capazes de prever corretamente as respostas de assinatura e comportamento do protótipo para os diversos parâmetros de operação. Posteriormente, o estudo teórico e analítico sobre casos de falha em válvulas e os fenômenos de desgastes associados a estes, junto à construção de novos modelos numéricos com parâmetros alterados representando a presença de defeitos, possibilitaram a previsão de assinaturas de válvulas sobre condições de falha. Os resultados obtidos nas precedentes análises permitiram a construção de perfis característicos de assinatura de torque de operação. Estes constituíram finalmente o fundamento deste trabalho, comprovando a 8 aptidão da utilização de assinaturas como parâmetro de diagnóstico e avaliação do desempenho de válvulas industriais e permitindo propor uma metodologia para a caracterização e identificação da condição de válvulas em serviço, assim como a detecção e identificação de falhas, defeitos e condições anormais de operação.