Cálculo de resistência - wika.fr ?· Cálculo de resistência Aplicações O cálculo de resistência…

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  • Clculo de resistncia

    Aplicaes

    O clculo de resistncia em um poo de proteo a prova matemtica da capacidade do mesmo em resistir os esforos estticos e dinmicos do processo

    Caractersticas especiais

    Servio de engenharia para dimensionamento de poos de proteo usinados de barra baseado na norma ASME PTC 19.3 TW-2016

    Recomendaes de alteraes estruturais nas especificaes dos poos de proteo nos casos onde os limites de tenses admissveis so excedidos

    Descrio

    O clculo de resistncia pela norma ASME PTC 19.3 TW-2016 utilizado para poos de proteo usinados de barra (sem emendas) na forma cnica, reta ou com rebaixo, por exemplo, nos modelos TW10, TW15, TW20, TW25 e TW30 ou poos de proteo usinados de barra.

    Os dados de processo necessrios para realizar o clculo conforme ASME PTC 19.3 TW-2016 so:

    Unidade SI Inglesa OutrosVelocidade m/s ft/s ---Densidade de meio kg/m lb/ft ---Temperatura C F ---Presso bar psi ---Viscosidade dinmica 1) mm/s ft/1000s cP

    1) Opcional pela ASME PTC 19.3 TW-2016

    A WIKA garante que o clculo foi feito com base na ASME PTC 19.3 TW-2016. O usurio final responsvel pela conformidade dos dados de processo usados no clculo. Geralmente nenhuma garantia pode ser oferecida pela WIKA pelos resultados do clculo conforme a ASME PTC 19.3 TW-2016. Os resultados tm apenas um carter informativo.

    Para mudanas nas especificaes onde as tenses admissveis esto excedidas, as seguintes informaes adicionais sero tambm necessrias:

    Dimetro interno do bocal Altura do bocal (comprimento protegido) Dimetro interno e a espessura da parede da tubulao

    WIKA folha de dados IN 00.15

    Informao tcnica

    Representao grfica por elementos finitos (FEA), dos esforos na ponta e na base do poo de proteo

    Pgina 1 de 7WIKA folha de dados IN 00.15 04/2016

  • r = fs/fn

    Seo 6-8.2:

    Seo 6-8.3 e 6-8.4:

    Todos os outros casos:

    Gases de baixa densidade NSC > 2,5 e Re < 105 0,8

    0,80,60,4

    0,4

    Condio cclica de estresse

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    ASME PTC 19.3 TW-2016 dividida pelos resultados dos clculos dinmico e esttico.

    Para gases de baixa densidade, o limite da frequncia tipicamente rmx. = 0,8. Para outros meios gasosos, a utilizao no intervalo de r = 0,4 a 0,6 da ressonncia em linha no permitida. Para meios lquidos, na maioria das aplicaes, a razo mxima entre as frequncias, rmx. igual a 0,4. Pois este caso temos a ao da frequncia de ressonncia em linha.

    A anlise dos resultados dinmicos feita atravs do fator de amortecimento NSC (O nmero de Scruton NSC tem a relao direta com a razo permissvel rmx., sendo a razo da frequncia de excitao fs e a frequncia natural fn). Simplificado, para meios gasosos encontra-se normalmente NSC > 2,5; e em meios lquidos normalmente o valor de NSC < 2,5.

    O nmero de Scruton NSC no clculo depende do fator intrnseco de amortecimento, a densidade do material do poo de proteo, o meio de processo e o dimetro da ponta e da base do poo de proteo.

    Para que a relao de frequncia r < 0,8 seja usada tambm como limite permissvel para meios lquidos, necessrio que seja verificada as tenses admissveis no material do poo com as tenses reais em caso de ressonncia. Adicionalmente, uma avaliao da resistncia do material do poo de proteo deve ser realizada com relao aos esforos de fadiga flexo na rea da base do poo de proteo.

    Ressonncia em linha:r = 0,5 (drag-oscilao)

    Ressonncia principal:r = 1 (lift-oscilao)

    rmx rmx

    0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

    Informao bsica sobre a ASME PTC 19.3 TW-2016

    Os resultados estticos da ASME PTC 19.3 TW-2016 so gerados a partir da mxima presso admissvel de processo (dependendo da temperatura de processo e da geometria do poo de proteo) e da tenso de flexo na rea de base do poo de proteo. A tenso de flexo causada pela vazo incidente no poo de proteo, e est dependendo da altura do bocal do flange de espera.

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    Ao exceder a frequncia limite mxima rmx. para a ressonncia in-line ou ressonncia principal, as alteraes construtivas abaixo podem ser uma soluo:

    a) Reduo do comprimento de insero o mtodo mais efetivo (e o mtodo recomendado pela ASME PTC 19.3 TW-2016) para melhoria da razo de frequncia r.

    b) Aumento do dimetro da base do poo de proteoAumentando o dimetro de base, a frequncia natural fn aumentada, a razo da frequncia r otimizada.

    c) Aumento do dimetro da ponta do poo de proteoAumentando o dimetro da ponta, a frequncia de excitao fs reduzida, otimizando a razo da frequncia r.

    d) Utilizao de colar O colar ou outros mtodos de apoio esto fora do escopo da norma ASME PTC 19.3 TW-2016. O uso de colares geralmente no recomendado, uma vez que, um apoio rgido somente ocorrer se na instalao um ajuste com interferncia entre o colar e o bocal for obtido (ver itens 6-7 da ASME PTC 19.3 TW-2016). Sob especifica solicitao por parte do cliente, os poos de proteo podero ser construdos com colar. O poo de proteo ser projetado de acordo com os critrios de clculo da norma ASME PTC 19.3 TW-2016, porm isto no faz parte do escopo da ASME PTC 19.3 TW-2016. Entretanto, o usurio torna-se responsvel da instalao do poo de proteo com interferncia no bocal, o que significa que normalmente este colar deve ser ajustado. Generalmente a garantia da utilizao do colar no oferecida pela WIKA!

    e) ScrutonWell

    A construo ScrutonWell pode ser fornecida em poos de proteo usinados de barra com conexo flangeada, Vanstone ou para conexo ao processo soldada ou rosqueada. Esta construo reduz a amplitude de oscilao em mais de 90 % 1) e, ao mesmo tempo, permite uma instalao fcil e rpida do poo de proteo sem necessidade de retrabalhos caros em campo. O ScrutonWell WIKA foi aprovado em testes de laboratrio pelo Instituto de Mecnica e Dinmicas de Fludos da Universidade de Freiberg, Alemanha.

    Para informaes detalhadas, por favor, veja folha de dados SP 05.16.

    Clculo do ScrutonWell baseado na ASME PTC 19.3 TW-2016

    Presso mxima permissvel Tenso de flexo mxima permissvel A parte dinmica do clculo de resistncia no

    necessria, devido ao amortecimento da oscilao em mais de 90 %

    Recomendaes de mudanas construtivas no poo de proteo, caso a razo permissvel rmx. seja excedida.

    Poo de proteo modelo TW10 ScrutonWell

    ASME PTC 19.3 TW-2016 no aplicvel para poos de proteo fabricados de tubo. Por favor, entre em contato com seu representante WIKA para obter informaes para mtodos de clculo para este tipo de construo.

    1) Journal of Offshore and Mechanics and Artic Engineering Nov 2011, Vol 133/041102-1, editora: ASME

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    Clculo de resistncia conforme

    ASME PTC 19.3 TW-2016

    Revestimentos com camada de

    Stellite, superfcies rugosas, colar, construo helicoidal, furo

    com rebaixo ou outras construes especiais?

    no

    Poo de proteo no est conforme o escopo da PTC 19.3

    TW-2016

    Clculo de resistncia conforme

    ASME PTC 19.3 TW-2016

    Resultado aprovado?

    Comprimento sugerido (L) >

    comprimento do bocal + espessura de parede do tubo + 2"

    (50 mm)

    no

    sim

    sim

    no

    Aumenta dimetro da ponta e/ou da base e

    recalcular

    Altere o comprimento para Lopt e recalcular

    Final do clculo de resistncia

    Poo de proteo aprovado

    sim

    sim

    no

    no

    Por favor, entrar em contato com um

    especialista da WIKA.

    sim

    Resultado aprovado?

    Resultado aprovado?

    AVISO!Em caso de falha na soluo, por favor, entrar em contato com um especialista da WIKA.

    Este diagrama de fluxo mostra passo a passo, a sequncia de procedimentos para execuo de um clculo de resistncia conforme ASME PTC 19.3 TW-2016 de maneira simplificada. Este diagrama relaciona-se apenas a falhas pela razo entre as frequncias. Consulte a instruo de operao WIKA para ver a lista completa com as demais causas de falha.

    Devido as variaes nas construes de poos de proteo em combinao com vrios parmetros de processo, nem todos os clculos de resistncia podem ser aplicados neste procedimento.

    Se este procedimento no for suficiente para soluo do dimensionamento do poo, por favor, entrar em contato com um especialista da WIKA para suporte, pois uma anlise especial em sua aplicao deve ser necessria.

    Sequncia de procedimentos para clculo de resistncia conforme norma ASME PTC 19.3 TW-2016

    Colarou

    ScrutonWell

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    Determinando a posio do primeiro colarO colar no poo de proteo calculado conforme a seguir: Comprimento de bocal - 25,4 mm (1 polegada)

    Exemplo:Comprimento de bocal 355,6 mm (14 polegadas). O colar de apoio localizado a 330,2 mm (13 polegadas) da face do flange.

    A altura do bocal definida do dimetro externo da tubulao at a parte externa da conexo (face do flange ou soquete de solda, etc.).

    Nmero e posio do colarSe a distncia do primeiro colar da face do flange menor que 127 mm (5 polegadas), somente ser necessrio a utilizao de um colar.

    Se a distncia do primeiro colar maior que 127 mm (5 polegadas), a utilizao de um segundo colar ser necessria e este dever ser posicionado na metade da distncia entre o primeiro colar e a face do flange. Por favor, entre em contato com seu representante WIKA para bocais com comprimentos maiores que 762 mm (30 polegadas).

    Exemplo n 1 - Dois colaresO comprimento do bocal de 356 mm (14 polegadas). O primeiro colar colocado a 356 mm (14 polegadas) 25,4 mm (1 polegada) = 330 mm (13 polegadas). Como esta distncia maior que 127 mm (5 polegadas), um segundo colar ser necessrio. A posio deste colar ser calcul