Dissertação
Instrumentação de um tribômetro para ensaios de deslizamento em dutos flexíveis
Instrumentation of a tribometer for testing the slip in flexible pipe
Registro en:
LADEIRA, Guênia Mara. Instrumentation of a tribometer for testing the slip in flexible pipe. 2011. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
Autor
Ladeira, Guênia Mara
Institución
Resumen
The flexible pipes are used extensively as a means of conducting crude oil, gas and water
between the wellheads and oil platform. These pipes are made of layers of polymeric
materials, interspersed with steel straps, forming a composite that combines high corrosion
resistance and flexibility of movements. They absorb the changes imposed by water
currents, but can wear the outer polymeric layer. In order to simulate this tribossistema, the
Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste designed and built a tribometer able to
reproduce middle-scale conditions similar to the wear that occurs on the field. The developed
device consists of a system capable of alternating vertical movements in underwater
environment, and applied on the samples tested loads normal to its surface, whose values
can reach 1000 kN. The automation control and monitoring of process variables is essential
for the correct operation of the equipment. In this dissertation is describes the
instrumentation developed for this tribometer, with preliminary testing of the sensors and the
analysis of mechanical performance and data obtained from the sensors to each subsystem.
Finally, after complete assembly and testing of the tribometer, we could verify that the
performance of mechanical and instrumentation system oscillation attend the function for
which the system was designed. Furthermore, it was observed that the proportional valve
control hydraulic pressure of the compression system is inadequate to sample the range of
applied forces, and must be replaced. After the tube change the system retested. The force
sensors of the compression system are adequate. The sensors, in principle, would measure
the wear of the samples showed shifts in the alternation of the direction of movement of the
flexible duct, and low resolution. Setting up these sensors will be used only to limit the
maximum wear of the samples. The wear characteristics of the samples need to be analyzed
out of the tribometer, with more precise tools. Vibration levels for loads tested were too low,
not acting for the equipment problem. Mestre em Engenharia Mecânica Os dutos flexíveis são utilizados em larga escala como meio de condução de
petróleo, gás e água entre as cabeças dos poços e as plataformas. Os dutos flexíveis são
constituídos por camadas de materiais poliméricos, intercaladas com cintas de aço,
formando assim um compósito que alia alta resistência à corrosão e flexibilidade de
movimentação. Eles absorvem as movimentações impostas por correntes marinhas, mas
podem sofrer desgaste na camada polimérica externa. Com o intuito de simular esse
tribossistema, o Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste projetou e construiu um
tribômetro capaz de reproduzir em escala real condições semelhantes ao desgaste que
ocorre em campo. O equipamento desenvolvido é constituído de um sistema capaz de
realizar movimentos verticais alternados, em ambiente submerso, além de aplicar sobre as
amostras ensaiadas cargas normais à sua superfície, cujos valores podem chegar a 1.000
kN. A automatização com controle e monitoramento de variáveis de processo é fundamental
para o correto funcionamento desse equipamento. Nesta dissertação é descrita a
instrumentação desenvolvida para esse Tribômetro, apresentando os testes preliminares
dos sensores e a análise do desempenho mecânico e dos dados captados dos sensores de
cada subsistema. Finalmente, após a montagem completa e teste do Tribômetro, pôde-se
verificar que a atuação mecânica e a instrumentação do sistema de oscilação atendem à
função para a qual o sistema foi projetado. Além disso, foi observado que a válvula
proporcional de controle da pressão hidráulica do sistema de compressão das amostras está
inadequada à faixa de forças aplicadas, e deve ser substituída. Após a troca da válvula o
sistema novamente testado. Os sensores de força do sistema de compressão estão
adequados. Os sensores que, a princípio, mediriam o desgaste das amostras apresentaram
deslocamentos na alternância do sentido de movimentação do duto flexível, e baixa
resolução. Definindo-se que estes sensores, serão utilizados somente para limitar o máximo
desgaste das amostras. As características de desgaste das amostras necessitam ser
analisadas fora do Tribômetro, com instrumentos mais precisos. Os níveis de vibração para
as cargas testadas foram muito baixos, não representando, problema para o equipamento.