Tubulaãães de prfv com adiãão de areia quartzosa





























Autor: Gustavo de AraÃjo Barros
[pt] TubulaÃÃes de PRFV com adiÃÃo de areia quartzosa visando sua aplicaÃÃo na indÃstria do petrÃleo
Instituição de Defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Data de Defesa: 2007-01-19
Resumo: [en] Fillers are often added in composites to enhance performance and/or to reduce cost. Fiberglass pipes must meet performance requirements and industrial sand is frequently added for the pipe to be cost competitive. The sand is added to increase pipe wall thickness, thus increase pipe stiffness. The main goal of the present work is to conduct an experimental investigation between pipes fabricated with and without de addition of sand, to be used in the petroleum industry. Pipes were built using E-glass fibers, polyester resin and siliceous sand. The fabrication process used hand lay up and filament winding and was divided in two different parts: the liner and the structural wall. All tested pipes had the same liner, but different structural wall composition, which is the layer where siliceous sand may be added or not. The comparative investigation was developed considering the results of longitudinal tensile tests, hoop tensile tests, hydrostatic pressure leak tests and parallel-plate loading stiffness tests. SEM was used to analyze if the sand caused any damage to the glass fibers, during the fabrication process, because of the fiber-sand contact. The procedure was also used to verify the composite conditions after the hydrostatic pressure leak test. The results proved that the addition of siliceous sand reduced the leak pressure in about 17 %. In the other hand, this loss in pressure was compensated by a stiffness increment of more than 380 %. MEV analyses show that it is possible to find damage on the fiber-sand contact, but on a very small amount. On most cases, the contact occurs without damage evidences. In summary, the addition of sand filler represented a 27.8 % of cost reduction, when compared to a pipe designed with glass fiber and resin only. This cost reduction combined to the good mechanical tests results make siliceous sand filler suitable for fiberglass pressure pipes
[pt] Cargas de adiÃÃo sÃo utilizadas com freqÃÃncia, em materiais compÃsitos, para atingir propriedades mecÃnicas requeridas por normas e para reduÃÃo de custos. As tubulaÃÃes em plÃstico reforÃado com fibras de vidro (PRFV), utilizadas para aplicaÃÃes com altas pressÃes, devem atender a requisitos mÃnimos de projeto estabelecidos em normas. Para tanto, a areia vem sendo utilizada como carga de adiÃÃo, no sentido de manter os tubos em PRFV competitivos no mercado. A areia à adicionada para aumentar a espessura da parede, aumentando com isso a rigidez. Este trabalho teve como principal objetivo analisar a influÃncia da areia nas propriedades mecÃnicas de tubulaÃÃes de PRFV, visando sua aplicaÃÃo na indÃstria do petrÃleo e do gÃs, atravÃs de ensaios comparativos entre tubos com e sem a adiÃÃo de areia. Os tubos foram fabricados com fibras de vidro tipo E na forma de fios contÃnuos e manta, resina poliÃster ortoftÃlica e areia quartzosa. A fabricaÃÃo foi realizada em duas etapas distintas, sendo a primeira camada do tubo denominada de barreira quÃmica (processo de laminaÃÃo manual) e a segunda camada denominada estrutura (fabricada pelo processo de filamento contÃnuo). A areia à adicionada no tubo juntamente com as camadas de filamento contÃnuo e, portanto, à um constituinte da estrutura do tubo. A anÃlise comparativa foi conduzida atravÃs de ensaios de traÃÃo axial e ircunferencial, pressÃo hidrostÃtica e rigidez, alÃm de anÃlises com microscÃpio eletrÃnico de varredura (MEV). Foram avaliadas as forÃas resultantes de ruptura e o mÃdulo de elasticidade circunferencial, alÃm da rigidez. As anÃlises com MEV foram conduzidas para verificar a presenÃa de danos causados as fibras, durante o processo de fabricaÃÃo, e para verificar as condiÃÃes do laminado apÃs os ensaios de pressÃo hidrostÃtica. Os resultados mostraram que a adiÃÃo de areia causou uma reduÃÃo na pressÃo de ruptura do tubo de 17 %. PorÃm esta perda foi compensada pelo grande acrÃscimo na rigidez que foi da ordem de 380 % . As anÃlises no MEV mostraram que ocorrem danos durante o processo de fabricaÃÃo, mas em quantidades muito pequenas. Na maioria dos casos o contato areia/fibras ocorre sem evidÃncias de danos. Em resumo, a areia representa uma reduÃÃo de 27,8 % no custo final do tubo, que somado aos bons resultados obtidos nos ensaios mecÃnicos, faz deste material uma excelente opÃÃo de carga de adiÃÃo para tubulaÃÃes de PRFV utilizadas com altas pressÃes
Titulação: Mestre em Engenharia MecÃnica
Contribuidor(es): Rubens Maribondo do Nascimento
Josà Daniel Diniz Melo
Flaminio Levy Neto
Raimundo Carlos SilvÃrio Freire JÃnior
Assuntos: [en] Composites
[en] Fiberglass pipes
[en] Siliceous sand
[en] Filament winding
[pt] Filamento contÃnuo
[pt] Areia quartzosa
[pt] CompÃsitos
[pt] ENGENHARIA MECANICA
[pt] Tubos de PRFV
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