Comportamento mecânico de dutos metálicos reparados com materiais compósitos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006.Várias técnicas têm sido indicadas na restauração de dutos metálicos. O emprego de materiais compósitos tem ganhado popularidade e mostrando-se uma excelente alternativa às ligas metálicas convencionais. Em particular, compósitos com matriz de resina epóxi e reforçados com tecidos de fibras, vem sendo empregados em situações práticas. Baseado nestas alternativas restauradoras objetiva-se avaliar, neste trabalho, o efeito de diferentes fibras do compósito reparador na recuperação mecânica de dutos metálicos avariados, bem como a análise de custo das soluções apresentadas. A análise de tensões e deformações foi efetuada utilizando o Método de Elementos Finitos, submetendo os dutos de aço a pressões internas de 2, 4, 6, 8 e 10 MPa, simulando situações envolvendo o transporte de fluidos. O modelo utilizado foi validado através da análise de convergência dos valores obtidos numericamente com os resultados experimentais apresentados na literatura. Os resultados da análise de deformação para o duto íntegro e dutos restaurados foram comparados entre si, permitindo avaliar as alternativas economicamente mais viáveis que restabeleçam o comportamento mecânico do duto, especificamente na restauração da rigidez de uma região, na qual houve perda de espessura na parede original do duto. Observou-se essa restituição utilizando-se três tipos diferentes de reforço. ___________________________________________________________________________________________________ ABSTRACTDifferent procedures have been adopted for the repair of metallic pipes. The use of composite materials has becoming more popular and being consolidated as an excellent alternative relatively to conventional metallic alloys. In particular, composites of epoxy matrix reinforced with fiber fabrics have been adopted in practical situations. Based on such alternatives, it is the purpose of this work to evaluate the effect of different fibers on the mechanical repair of damaged pipes, as well as to analyze the cost of the presented solutions. The stress and strain analyses were carried out using the Finite Element Method and the pipes were subjected to internal pressures of 2, 4, 6, 8 and 10 MPa, simulating situations involved in the transportation of fluids. The model was validated by means of a convergence analysis of the numerical values, which were compared with experimental results obtained from de literature. The results of the strain analysis of the perfect and repaired pipes were compared among themselves, allowing an evaluation of the most cost effective alternatives, which can restore the mechanical behavior of the pipe, specifically the stiffness of a section in which the thickness of the original wall was reduced. It was observed such restoration using three kinds of reinforcing fibers