17 de novembro de 2022

Simulação multifísica de dutos submarinos com defeito por corrosão e reparo por material compósito


Pelo alto custo da substituição completa de dutos danificados (logística, material e parada de produção), reparos localizados são cada vez mais comuns e vantajosos. Algumas das principais técnicas de reabilitação de dutos consiste na reparação da perda volumétrica localizada, seguida da aplicação de um invólucro que serve como repositor da resistência mecânica no local do defeito. Entre as técnicas e materiais mais comuns estão: braçadeiras mecânicas parafusadas e/ou soldadas, reparo por deposição de solda, trepanação ou niple.

Com o avanço da engenharia de materiais após a Segunda Guerra Mundial, novas soluções em materiais surgiram para situações diversas, como a aplicação de materiais compósitos nas indústrias aeroespacial, marinha e automobilística (DAS e NIZAM, 2014). Compósitos são materiais multifásicos, com fases macro-constituites separadas por uma interface (CALLISTER, 2017). A associação de materiais visa a obtenção de diferentes propriedades que nenhum dos componentes individualmente apresenta (MENDONÇA, 2005).

Por serem produtos da junção de materiais quimicamente diferentes, os materiais compósitos são classificados como ortotrópicos, apresentando variação de suas propriedades de acordo com a orientação analisada. A avaliação e controle de tais propriedades permite a produção de materiais finais com melhoria da resistência à corrosão e à fadiga para aplicação de componentes na área aeronáutica, naval, aeroespacial, submarina, automobilística e até na área biomédica, como o uso de implantes ortopédicos.

No restauro de dutos de petróleo e gás com defeito por corrosão, a aplicação de FRPs (fiber reinforced polymer) se mostra como uma potencial vantagem em comparação a outras metodologias de reabilitação, uma vez que não demanda a parada total da estação de refinaria e elimina o risco relacionado à explosão (risco associado ao reparo por deposição de solda ou soldagem de braçadeiras mecânicas), bem como vazamentos e conseguintes contaminações. Os compósitos do tipo FRPs são formados por duas principais fases, sendo uma matriz polimérica, termofixa ou termoplástica, como epóxis, poliésteres insaturados e ésteres de vinil, e uma fase dispersa (reforço) com fibras de carbono, vidro e/ou aramida.