Otimização de dutos sujeitos à corrosão, baseado em confiabilidade

Abstract

Nesta pesquisa buscou-se realizar o projeto geométrico de dutos sujeitos ao processo de corrosão, determinando o diâmetro e espessura ótimos e garantindo que critérios de segurança pré-determinados sejam atendidos. Aplicou-se um processo em duplo laço, sendo o laço externo corresponde a etapa de otimização, onde foram aplicadas ferramentas de otimização da plataforma MATLAB. No laço interno, utilizam-se ferramentas de confiabilidade para realizar a análise de segurança do duto, tendo sido aplicado o Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM), determinando a função de falha em termos da resistência, representada como a pressão máxima suportada pelo duto, e da solicitação, representada como a pressão exercida nas paredes internas do duto. A resistência, ou pressão de falha, foi obtido por meio da aplicação de formulações semi-empíricas. Realizou-se, previamente ao dimensionamento dos dutos, um estudo do erro na predição da pressão de falha de seis formulações usualmente aplicadas na confiabilidade (B31G, B31G Modificada, BS-7910, DNV RP-F101, PCORRC, e formulação de Ahammed), comparando-se os valores preditos por elas com os valores oriundos de testes de laboratório. Concluiu-se que a formulação DNV RP-F101 apresentou os resultados mais consistentes entre as formulações analisadas, tendo sido adotada essa formulação para o cálculo da pressão de falha, com aplicação do respectivo Erro do Modelo. Foram realizados os projetos de quatro dutos, embasados em exemplos obtidos na literatura. Analisou-se o dimensionamento para variações temporais de 1, 10, 20, 30, 40 e 50 anos em dois cenários: com o índice de confiabilidade alvo fixo e com o mesmo sendo corrigido em função da probabilidade de falha total que varia de acordo com alterações no lapso temporal. Para efeito de comparação realizou-se o dimensionamento para um exemplo de duto, adotando-se a formulação B31G por ser considerada a mais conservadora.