APLICAÇÃO DE DUTOS SANDUÍCHE À EXPORTAÇÃO DE GÁS

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    08-Jan-2017

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<ul><li><p>APLICAO DE DUTOS SANDUCHE EXPORTAO DE GS EM GUAS ULTRA-PROFUNDAS </p><p>Cleferson Carlos Trajano Onias </p><p>PROJETO DE GRADUAO SUBMETI-DO AO CURSO DE ENGENHARIA DE PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE INTE-GRANTE DOS REQUISITOS NECESS-RIOS A OBTENO DO GRAU DE EN-GENHEIRO DE PETRLEO. </p><p>Orientador: Prof. Ilson Paranhos Pasqualno, D.Sc. </p><p>RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL </p><p>Novembro de 2012 </p></li><li><p>ii </p><p>APLICAO DE DUTOS SANDUCHE EXPORTAO DE GS EM GUAS ULTRA-PROFUNDAS </p><p>Cleferson Carlos Trajano Onias </p><p>PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA DE PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNI-VERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE INTE-GRANTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO DE PETRLEO. </p><p>Aprovado por: </p><p>_______________________________________________ </p><p> Prof. Ilson Paranhos Pasqualino, D.Sc. </p><p> (Orientador) </p><p>_______________________________________________ </p><p> Prof. Murilo Augusto Vaz, D.Sc. </p><p> (Avaliador) </p><p>_______________________________________________ </p><p> Eng. Daniel Francisco Maia Vasconcelos, Statoil. </p><p> (Avaliador) </p><p>RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL </p><p>Novembro de 2012 </p></li><li><p>iii </p><p>Carlos Trajano Onias, Cleferson Aplicao de dutos sanduche exportao de gs </p><p>em guas ultra-profundas. Rio de Janeiro/ Escola Po-litcnica ,2012. </p><p> xiv, 109 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Ilson Paranhos Pasqualino D.Sc. Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/ </p><p>Curso de Engenharia de Petrleo, 2012. Referncias Bibliogrficas: p. 77-78. 1. Duto Sanduche. 2. Tubos. 3. Presso de Colapso. </p><p>4. Gasoduto. 5. guas Profundas. I. Paranhos Pasqua-lino, Ilson. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia de Petrleo. III. Ttulo. </p></li><li><p>iv </p><p>Uma mente que se abre a uma nova idia jamais retorna ao seu tamanho original </p><p>Albert Einstein</p></li><li><p>v </p><p>Agradecimentos Este trabalho eu dedico a toda minha famlia e amigos que sempre me apoiaram nos momen-tos mais difceis. Agradeo senhora Dona Maria por todo o empenho dedicado a mim nestes anos todos, gostaria que estivesse aqui neste momento. </p><p>A meu pai e me por todos os valores que me ajudaram a construir-me como a pessoa que sou hoje. Tenho muita sorte de ter pais to fantsticos como vocs. A meu av Edgar e minha av Yda pelo carinho e ateno. Jamais conseguirei retribuir-lhes tudo isto. A meus irmos pela confiana que sempre depositaram em mim e as vrias risadas que me fizeram dar. </p><p>Ao meu orientador Ilson pela pacincia e confiana em ajudar-me a tocar este projeto, imagi-no. Ao meu professor Theodoro pelo excelente curso de estruturas ministrado, foi muito dif-cil eu sei mais no teria entendido metade deste difcil tema sem a base de conhecimento que me foi dada em seu curso. A todos os meus professores em geral pela formao e UFRJ simplesmente por ser o que . </p><p>A todos os meus amigos e colegas de faculdade eu desejo muito boa sorte e agradeo do fun-do do meu corao por ter esta oportunidade de conhecer pessoas brilhantes como todos vo-cs. No haveria espao para agradecer a todas as pessoas que foram importantes para isto neste momento, mas todos que no citei sabem o quanto so insubstituveis para mim. </p></li><li><p>vi </p><p>SUMRIO </p><p>NOMENCLATURA .................................................................................... VIII </p><p>LISTA DE FIGURAS ..................................................................................... X </p><p>LISTA DE TABELAS .................................................................................. XII </p><p>RESUMO ..................................................................................................... XIII </p><p>ABSTRACT ................................................................................................. XIV </p><p>1. INTRODUO ............................................................................................ 1 1.1 OBJETIVO ...................................................................................................................... 1 1.2 METODOLOGIA .............................................................................................................. 1 1.3 RESULTADOS ESPERADOS .............................................................................................. 3 </p><p>2. DUTOS SUBMARINOS .............................................................................. 3 2.1 DUTOS PAREDE SIMPLES ............................................................................................... 3 </p><p>2.1.1. Presso de Colapso ................................................................................................ 4 2.1.2. Presso de Propagao .......................................................................................... 8 </p><p>2.2 DUTOS PIPE-IN-PIPE .................................................................................................... 14 2.2.1. Presso de Colapso e Propagao de Dutos Pipe-in-Pipe ...................................... 15 </p><p> 2.2.2. Anlise Numrico-Experimental de Dutos Pipe-in-Pipe ....................................... 16 2.3 MTODOS DE LANAMENTO DE DUTOS ........................................................................ 18 </p><p>2.3.1. Mtodo S-Lay ....................................................................................................... 19 2.3.2. Mtodo J-Lay ....................................................................................................... 20 2.3.3. Mtodo Reel-Lay .................................................................................................. 21 2.3.4. Mtodo de Arraste Controlado .............................................................................. 22 </p><p>2.4 CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE DUTOS SIMPLES ................................................. 24 2.4.1. Clculo da Presso de Colapso.............................................................................. 24 2.4.2. Critrios de Seleo .............................................................................................. 25 2.4.3. Sobre a Presso de Propagao ............................................................................. 27 </p><p>3. DUTOS SANDUCHE ............................................................................... 28 3.1 PROCESSO DE FABRICAO.......................................................................................... 28 3.2 PRESSO DE COLAPSO ................................................................................................. 31 3.3 PRESSO DE PROPAGAO........................................................................................... 36 3.4 MATERIAIS ANULARES ................................................................................................ 40 </p><p>3.4.1 Parmetros de Seleo ........................................................................................... 41 3.4.2 Efeito do Gradiente Trmico.................................................................................. 43 3.4.3 Aplicao do Mtodo de Anlise ........................................................................... 44 </p></li><li><p>vii </p><p>3.5 PRINCIPAIS REDUTORES DE PERFORMANCE .................................................................. 48 3.5.1 Efeito de Danos ..................................................................................................... 49 3.5.2 Efeito do Gradiente Trmico.................................................................................. 51 3.5.3 Efeito da Aderncia ............................................................................................... 54 </p><p>4. EXPOSIO DO CENRIO PRTICO ................................................. 58 4.1 SOBRE O GASODUTO LULA-MEXILHO ........................................................................ 58 4.2 PLANEJAMENTO DA ROTA ............................................................................................ 59 </p><p>4.2.1 Limites do Gasoduto .............................................................................................. 59 4.2.2 Faixas de Lminas dgua ...................................................................................... 60 4.2.3 Especificaes Tcnicas ........................................................................................ 61 </p><p>5. DIMENSIONAMENTO DE DUTOS ........................................................ 63 5.1 DIMENSIONAMENTO DE DUTOS PAREDE SIMPLES ......................................................... 63 5.1.1 Clculo de Espessura de Tubo ............................................................................... 63 </p><p>5.1.2 Seleo de Dutos Parede Simples....................................................................... 64 5.2 DIMENSIONAMENTO DE DUTOS SANDUCHE ................................................................. 65 5.2.1 Clculo de Presso de Colapso .............................................................................. 65 </p><p> 5.2.2 Seleo da Geometria de Tubo.............................................................................. 68 </p><p>6. ESTUDO TCNICO E ECONMICO .................................................... 70 6.1 ESTIMATIVA DE CUSTO DO EMPREENDIMENTO ............................................................. 70 6.2 CONSIDERAES FINAIS E COMPARAO ..................................................................... 71 6.3 SUGESTES.................................................................................................................. 73 </p><p>7. CONCLUSO ............................................................................................ 75 </p><p>8. REFERNCIAS ......................................................................................... 77 </p><p>APNDICE A: CLCULOS DE PRESSO DE COLAPSO DE DUTO PAREDE SIMPLES PARA ESPESSURAS DE AO DIVERSAS ............. 79 </p><p>APNDICE B: CLCULOS DE PRESSO DE COLAPSO DE DUTO SANDUCHE DAS GEOMETRIAS ANALISADAS ADESO PERFEI-TA.................................................................................................................... 81 </p><p>APNDICE C: CLCULOS DE PRESSO DE COLAPSO DE DUTO SANDUCHE DAS GEOMETRIAS ANALISADAS ADESO PARCIAL ......................................................................................................................... 86 </p><p>APNDICE D: DADOS DE ENTRADA PARCIAL .................................... 91 </p></li><li><p>viii </p><p>Nomenclatura D Dimetro ................................................................................. [mm, in] D0 Dimetro Mdio Inicial........................................................... [mm, in] DS Dimetro de Basto Macio ................................................... [mm, in] Di Dimetro Interno ..................................................................... [mm, in] L Comprimento .......................................................................... [m] t Espessura ................................................................................ [mm, in] t0 Espessura Mdia Inicial .......................................................... [mm, in] ti Espessura do Tubo Interno ..................................................... [mm, in] te Espessura do Tubo Externo .................................................... [mm, in] ta Espessura Anular .................................................................... [mm, in] tn Tenso Normal no Adesivo .................................................... [MPa] ts,t Tenso Cisalhante/Tangencial ................................................ [MPa] E Mdulo de Elasticidade .......................................................... [MPa, psi] E Mdulo Tangente Ps-Escoamento ........................................ [MPa, psi] Ei Mdulo de Elasticidade do Adesivo i ..................................... [MPa, psi] T Tenso Axial ........................................................................... [MPa, psi] P Presso .................................................................................... [MPa, psi] Pc, Pco Presso de Colapso ................................................................. [MPa, psi] PI Presso de Iniciao ................................................................ [MPa, psi] PCT Presso de Colapso Sobre Trao ........................................... [MPa, psi] Pp, Ppr Presso de Propagao ............................................................ [MPa, psi] PPT Presso de Propagao Sobre Trao ..................................... [MPa, psi] PP2 Presso de Propagao de PIP ................................................ [MPa, psi] PPS Presso de Propagao de PIP com Basto Macio ............... [MPa, psi] Psub Peso Submerso ........................................................................ [kg/m] Ptot Peso Total de Tubo ................................................................. [kg/m] Ps Peso Mtrico de Ao ............................................................... [kg/m] Coeficiente de Poisson ........................................................... [adimensional] 0 Limite de Escoamento a 0,2% de offset ................................. [MPa, psi] u Tenso de Ruptura .................................................................. [MPa, psi] R Raio de Tubo .......................................................................... [mm, in] Coordenada Polar Angular...................................................... [rad] o Ovalizao Inicial ................................................................... [%] o Excentricidade Inicial ............................................................. [%] wo Deslocamento Radial Inicial ................................................... [mm, in] o Volume Inicial ........................................................................ [mm, in] J2 Teoria de Plasticidade Empregada ......................................... [NA] Desvio do Comportamento Linear Elstico Ps-Tangente ..... [adimensional] h Mxima Razo de Escoamento por Tenso Permitido ........... [adimensional] fab Coeficiente Especfico de Processo de Fabricao ................. [adimensional] gw Fator de Permetro de Solda ................................................... [adimensional] Pel Presso de Flambagem Elstica .............................................. [MPa, psi] i Fator Peso ............................................................................... [adimensional] </p></li><li><p>ix </p><p>Ppl Presso de Flambagem Plstica .............................................. [MPa, psi] Pmin Presso de corte mnima ......................................................... [MPa] fo Fator de Ovalizao Inicial ..................................................... [%] d Carga Compressiva de Desing ................................................ [adimensional] i Deformao Caracterstica na Direo i ................................. [adimensional] p Fator de Efeito de Press...</p></li></ul>