APLICAES DE MATERIAIS

COMPSITOS ESTRUTURAIS NA

INDUSTRIA DE PETRLEO E GS

Salviano Evaristo da Silva

Rio de Janeiro, 06 de maio de 2015

Prof.: Mariana Banea

SMRIO

Introduo ..................................................................................................................... 5

Materiais Compsitos. .................................................................................................. 5

Aplicaes na Industria de Petrleo e Gs. .................................................................... 6

Risers rgidos de materiais compsitos. ..................................................................... 6

Cilindros revestidos de compsitos para armazenamento de GNV. ............................ 6

Compsitos em grades de plataformas maritimas. ..................................................... 6

Revestimento de peas metlicas na industria petrolfera com cermica. ................... 7

Materiais compsitos em reparos de dutos de ao. ..................................................... 7

Concluso ..................................................................................................................... 9

Bibliografia ................................................................................................................... 9

Resumo

Materiais compsitos so definidos como a combinao de dois ou mais

materiais unidos em escala macroscpica para formar um material til, exibindo

propriedades que nenhum dos componentes exibe independentemente . Tendo em vista

esse aspecto, a aplicao de materiais compsitos em diversos setores da engenharia

tem aumentado substancialmente, com o principal objetivo de aumentar a qualidade dos

materiais e diminuir o custo do projeto.

Introduo

Neste trabalho analisaremos a crescente aplicao de materiais compsitos no

setor do Petrleo e gs, com base em estudos anteriores sobre diversos temas

envolvendo equipamentos do setor que so solicitados sobre ambientes hostis em geral,

e que com o tempo sofrem degradao por corroso, fadiga e que podem vir a falhar

quando submetidos vibrao.

Neste aspecto os materiais compsitos so utilizados devido suas propriedades,

uma vez que suportam com maior eficincia as solicitaes do projeto e diminuem os

custos do mesmo.

Ser vista a utilizao de materiais compsitos em grades de plataformas

martimas, em risers, revestimentos de tanques e de vasos de presso e seu uso para

reparo em tubulaes.

Materiais Compsitos.

Um compsito pode ser considerado como qualquer material multifsico que

exiba uma proporo significativa de ambas as fases que o constituem, de tal modo que

obtida uma melhor combinao de propriedades. A grande vantagem dos materiais

compsitos agregar as melhores propriedades de mais de um tipo de material num s.

Muitos materiais compsitos so compostos por apenas duas fases; uma

chamada matriz, que continua e envolve a outra fase, chamada fase dispersa ou

reforo. Os compsitos podem ser classificados em trs grupos, de acordo com o seu

tipo de reforo. So eles: compsitos reforados por partculas, compsitos reforados

com fibras e os compsitos estruturais.

As fibras num compsito podem estar dispersas como fibras curtas ou como

fibras longas. Quando as fibras possuem comprimento superior ao comprimento crtico

de fibras, so denominadas fibras longas, e quando esse comprimento inferior so

consideradas fibras curtas.

A interface fibra-matriz a responsvel por transmitir para as fibras solicitaes

a que a matriz submetida. Se nao houver uma adeso adequada entre as fibras e a

matriz, dizemos que o reforo no eficaz e a resistncia mecnica pode ser inferior a

do material da matriz utilizado monoliticamente; isto porque a fibra ao invs de

reforar, pode atuar como concentrador de tenses na matriz.

Aplicaes na Industria de Petrleo e Gs.

A partir de agora, analisaremos diversas aplicaes em setores distintos da

industria do petrleo e gs.

Risers rgidos de materiais compsitos.

Os risers rgidos feitos por materiais compsitos tem sido estudados h mais de

20 anos, mas recentemente foram viabilizados para uso industrial. As principais

concluses foram:

Em 2000 MENICONI, et al. Desenvolveram um riser hbrido com fibras de

carbono e vidro e obteve como resposta, grande viabilidade na aplicao desse material,

JOHNSON et al.(2000) estudaram um riser hbrido com fibras de carbono e concluiram

que os risers compsitos apresentaram custo, peso e performance consistentes. Uma

analise numrica comparativa entre risers de metal e de compsitos realizada por

BEYLE et al. (1997) concluiu que as estruturas compsitas diminuiram o fator de

segurana, matendo a capacidade de carregamento da estrutura.

Cilindros revestidos de compsitos para armazenamento de GNV.

No estudo conduzido, foi verificado que os materiais compsitos se mostraram

como uma forma de se reduzir o peso total do cilindro de armazenamento de gs natural

veicular, desde que sejam seguidos adequadamente os diversos parmetros que so

necessrios ao projeto estrutural do vaso e aplicaco do compsito.

Compsitos em grades de plataformas maritimas.

A aplicao de materiais compsitos de fibra de vidro e poliester utilizados nas

grades das plataformas martimas torna-se de notria importncia, j que eles

apresentam as seguintes caractersticas: elevada razo entre resistncia e peso; boa

estabilidade dimensional; amortecimento de vibraes; boa resistncia ao calor,

umidade e corroso; boas propriedades de isolamento eltrico; facilidade de

fabricao; custo relativamente baixo; grande inrcia qumica.

Concluiu-se com base em estudos que os materiais compsitos quando

submetidas a altas temperaturas e ao ambiente salino, tero um bom desempenho se

utilizados nas grades das plataformas martimas. Essa uma alternativa vivel

economicamente, j que o material apresenta uma boa durabilidade, o que trar lucros a

empresa e segurana aos trabalhadores do local.

Revestimento de peas metlicas na industria petrolfera com cermica.

O petrleo cru um produto altamente corrosivo e quimicamente reativo devido

presena de constituintes agregados como SO 2 , por isso, a degradao superficial de

tanques para armazenamento e transporte de petrleo cru, que so feitos de materiais

metlicos, um problema srio na indstria petrolfera. Dessa forma, uma alternativa

para solucionar esse problema utilizar um tipo de revestimento inerte a essa corroso e

ao ataque qumico. Materiais cermicos geralmente apresentam essa caracterstica e

podem ser uma opo de material para esse revestimento.

At o presente, cermicas baseadas em alumina so mais usadas onde se tem

demanda de alta resistncia mecnica e alta tenacidade. A fragilidade intrnseca das

cermicas , todavia um fator fundamental para uso destes materiais em estruturas

mecnicas e aplicaes industriais. Para reduzir essa fragilidade, aumentar a resistncia

mecnica e tenacidade, normalmente as cermicas so reforadas com incorporao de

um ou mais aditivos cermicos (TiO 2 , TiN, ZrO 2).

Materiais compsitos em reparos de dutos de ao.

Uma aplicao recente desses materiais e que vem sendo bastante difundida

como reparo, como forma de manuteno da integridade de estruturas e componentes

garantindo segurana e vida til do sistema reparado. Pesquisas desses materiais como

reparo tem sido desenvolvidas na rea militar e na engenharia civil.

So utilizados compsitos de fibra de vidro para o reparo, o uso de materiais

compsitos para estes reparos apresenta vantagens onde se destacam a facilidade de

aplicao e a no necessidade de processo de soldagem. Com isso, o risco de acidente

mnimo e o procedimento de manuteno pode ser efetuado com o sistema em operao

ou, em casos especiais, necessita-se apenas de uma reduo na presso do sistema. Uma

desvantagem no uso deste tipo de material est no fato de que no caso de defeitos

internos este procedimento ser considerado temporrio. Por outro lado, os materiais

compsitos apresentam propriedades mecnicas suficientes para garantir a integridade

do duto de ao durante sua operao.

Concluso

Cada vez mais aparecem pesquisas com o intuito de diversificar e elevar a

eficincia da aplicao dos materiais compsitos no setor petrolfero, que cada vez mais

exige um comprometimento com a substituio dos metais tendo em vista a reduo do

custo, do peso e melhor eficincia. Os compsitos ganham espao como uma boa

alternativa para tal substituio.

Bibliografia

DE GUAM, Fernando, Anlise estrutural de cilindros revestidos de compsitos para

armazenamento de gnv,2002.

OLIVEIRA, Patrcia, GARAY, Andr, Utilizao de materiais compsitos em grades de

plataformas maritimas, 2012

DA COSTA, sheila alves bezerra, Desenvolvimento e produo de cermica al 2 o 3 -tio

2 reforada com xido de terras raras (cria e lantnia) para revestimento inerte de peas

metlicas da indstria petrolfera,2012

LEITE, Carolina Gonalves Coelho Laurindo, Fabricao de risers rgidos de materiais

compsitos pelo processo de enrolamento filamentar,2009

FUJIYAMA, R. T. SOUSA, A.N. BASTIAN, F.L, Uso de materiais compsitos em

reparos de dutos de ao,2010