Máquina para ensaios de fadiga em arames de tubulações flexíveis

Abstract

Na prospecção de petróleo em águas profundas, as tubulações que ligam os poços às plataformas submarinas (risers) estão submetidas a esforços cada vez maiores, devido a crescentes pressões e esforços dinâmicos, ocasionados pelas maiores profundidades de extração. A repetibilidade destas solicitações pode ocasionar falhas por fadiga. Por essa razão, torna-se cada vez maior a importância do conhecimento do comportamento mecânico destas tubulações. O presente trabalho objetiva apresentar o projeto de uma máquina para realizar ensaios de fadiga em arames das armaduras de tração externa de tubulações flexíveis. O objetivo é de poder realizar ensaios de quatro corpos de prova simultaneamente. O mecanismo utilizado neste equipamento para obter uniformidade nas cargas, será através de um sistema mecânico de eixos excêntricos que convertido em movimento alternativo produzirá esforços cíclicos de flexão no corpo de prova através da variação da amplitude. Para o monitoramento do carregamento aplicado durante o ensaio os corpos de prova serão instrumentados com extensômetros e estes conectados a um sistema de aquisição de dados para fazer interface com o computador. Através deste sistema será possível monitorar os níveis de carregamento ao longo de todo o ensaio, bem como detectar o momento da falha do corpo de prova. Ao final, serão abordados testes de validação do equipamento.

In the prospection of oil in deep waters, the pipes that connect the wells to underwater platforms (risers) are increasingly subjected to greater efforts, due to expanded pressure and dynamic efforts caused by greater extraction depths. The repetition of these requests may cause fatigue failures. Therefore, the knowledge of the mechanical behavior of these pipes has become more and more important. The present work aims to present the design of a machine in order to carry out fatigue tests in the wires from the external traction reinforcement of flexible risers. The objective is the possibility of realizing tests with four specimens, simultaneously. The mechanism utilized in this equipment for obtaining uniformity in the loads will occur through a mechanical system of eccentric axes, which converted to an alternative movement, will produce cyclic efforts of flexion in the specimen by the variation of amplitude. Thus, the specimens will be instrumented with extensometers for monitoring uploads applied during their test; and the extensometers will be connected to a system of data acquisition in order to interface with the computer. In addition, through this system, it will be possible to monitor loading levels during the whole test, as well as to detect the moment of the failure of the specimen. Finally, some tests of equipment validation will be approached.