Projeto, construção e calibração de uma célula de carga especial para ensaios de estanqueidade em juntas metálicas

Abstract

Na indústria de petróleo e gás, a exploração de matéria prima em águas profundas é bastante complexa, principalmente nas uniões entre a cabeça do poço e os tubos de extração de petróleo e gás, pois os mesmos ocorrem em condições críticas tais como: altas pressões, movimentos da maré, impacto de materiais sólidos, entre outras. Nesse cenário, o projeto e entendimento dos mecanismos de juntas de vedação e selos mecânicos é de extrema importância, para prevenir possíveis vazamentos e assim não impactar no meio ambiente. A medição dos esforços necessários para manter a estanqueidade destas uniões faz parte da avaliação da eficiência do selo mecânico. Então, este trabalho apresenta o projeto, a construção e validação uma célula de carga cilíndrica. A análise de elementos finitos é utilizada no projeto com o objetivo de determinar as dimensões da célula de carga. A mesma é fabricada por usinagem e calibrada em relação a uma célula de carga validada pelo INMETRO. Essa célula de carga é utilizada para controlar a carga aplicada entre duas peças metálicas que tem por finalidade vedar a passagem de ar de uma câmara a outra. O trabalho reporta os resultados obtidos durante os ensaios feitos de vedação.

In the oil and gas industry, deep-water exploration of raw materials is quite complex, especially at the joints between the wellhead and the oil and gas extraction pipes, as they occur under critical conditions such as: high pressures, tidal movements, impact of solid materials, among others. In this scenario, the design and understanding of sealing gaskets and mechanical seals mechanisms is of utmost importance to prevent possible leaks and thus not impact the environment. Measuring the forces required to maintain the tightness of these joints is part of evaluating the efficiency of the mechanical seal. So, this paper presents the design, manufacture and validation of a cylindrical load cell. Finite element analysis is used in the design to determine the dimensions of the load cell and its most sensitive regions. It is machined and calibrated against a load cell validated by INMETRO. This load cell is used to control the load applied between two metal parts to seal the air passage from one chamber to another. This work reports the results obtained during the sealing tests.