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As tubulações de exploração de petróleo transportam basicamente fluidos como petróleo, gases e água. Junto com os fluidos, são transportadas partículas em suspensão que acabam impactando nas paredes dos dutos em especial nas junções denominadas cross-blocks. Em função das peculiaridades dos fluidos associados à grande pressão e vazão, as paredes dos dutos acabam sendo erodidas durante o processo. Esse fenômeno pode limitar a vida dos componentes e demandar inspeções de manutenção para garantir uma operação segura. Se o fluido nos dutos fosse somente água, as regiões de impacto das partículas seriam mais fáceis de prever. Mas como o petróleo é um fluido não-Newtoniano, é necessária uma ferramenta de solução de escoamento como o CFD++, da Metacomp Technologies, para analisar a erosão e os pontos críticos de diminuição das paredes em três dimensões.
A ATS desenvolveu uma metodologia de cálculo de taxa de erosão baseada na literatura especializada, que foi validada com dados experimentais. Basicamente, é considerado o ângulo e a velocidade de impacto calculado com o CFD++, e a taxa de erosão é pós-processada com o Tecplot 360 por meio de macros de automação. Essa metodologia foi aprovada pela The Constellation, Halliburton e CENPES, o centro de pesquisa da Petrobrás.
Por meio de análise acoplada entre Fluido e Estrutura (FSI - Fluid Structure Interaction) é possível observar se dutos e juntas são capazes de suportar altas pressões depois de anos de erosão. A ATS executa a análise com auxílio dos softwares CFD++ e FEMAP-Nastran. Ambos têm alta confiabilidade quando trabalhados de modo acoplado e fornecem resultados muito próximos dos fenômenos reais. Durante anos, a ATS melhorou a metodologia da análise e trabalhou na validação dos resultados, comparando-os a artigos científicos consagrados e nos testes desenvolvidos pelos clientes, sempre com resultados considerados excelentes.
Através da análise FSI foi possível demonstrar que análises convencionais que levam em conta velocidade média para o cálculo de erosão, podem ser ultraconservadoras e muitas vezes não fornecem uma identificação de como melhorar a geometria ou material mais adequado. O cálculo da ATS acompanhou a variação da taxa de erosão durante a vida do componente, considerando 5, 10 e 20 anos de operação.
Ao realizar essas atividades em conjunto aos clientes garantimos uma experiência em desenvolver estudos fluido-estrutura obedecendo os critérios da norma ASME VIII - Boiler & Pressure Vessel Code e a ANSI/API Specification 6A.
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