Análise de Flexibilidade - Quando uma análise formal é requerida?

Bom dia a todos. Muitas vezes nos deparamos no dia a dia das indústrias com a necessidade de calcular ou dimensionar sistemas de tubulações que não exigem uma análise de flexibilidade formal. 

Agora você deve estar se perguntado: Quais sistemas não requerem análise formal? As normas estabelecem esses parâmetros. No caso de tubulações de processo, a ASME B31.3 define parâmetros para julgar se o sistema deverá ser analisado formalmente ou não. Ela estabelece no parágrafo 319.4.1 quando não é requerida tal análise. Transcrevo abaixo a tradução deste parágrafo mencionado:

319.4.1 - Não é requerida análise de flexibilidade formal em um sistema de tubulações que:

 (a) duplica ou substitui sem diferenças significativas um sistema que tenha histórico de operação satisfatório.

 (b) pode facilmente ser julgado adequado por comparação com sistemas já analisados anteriormente

 (c) é de tamanho uniforme, não possua mais de dois pontos de fixação, sem restrições intermediárias, e se enquadra nas limitações da equação empírica (16) (Nota de rodapé 9: ATENÇÃO: Nenhuma evidência pode ser apresentada indicando que esta equação irá assegurar resultados precisos ou consistentemente conservativos. Ela não é aplicável a sistemas submetidos a condições cíclicas severas. Deve ser usada com cuidado em configurações como liras com braços desiguais ou trechos quase retos com desníveis tipo "dente de serra" ou para tubos de grandes diâmetros e paredes finas ( i >= 5 ), ou quando deslocamentos externos (não atuantes na direção dos pontos de conexão de ancoragens) constituem grande parte do deslocamento total. Não há nenhuma garantia de que as reações nas conexões serão aceitavelmente baixas, mesmo quando um sistema de tubulação se enquadre nas limitações da equação empírica 16)

Onde:

D  = diâmetro externo da tubulação, mm (pol.)
Ea = Modulo de elasticidade referencial para 21°C (70°F), MPa (ksi)
K1= 208000 Sa/Ea, (mm/m)²
     = 30 Sa/Ea, (pol./pé)²
L   = comprimento desenvolvido da tubulação entre os pontos de ancoragem, m (pés)
Sa = intervalo admissível de tensões de acordo com a equação (1a) da referida norma, MPa (ksi)
u   = distância enter ancoragens em linha reta, m (pé)
y   = resultante dos deslocamentos por deformação a serem absorvidas pelo sistema de tubulação, mm (pol.)

A norma continua estabelecendo quando é requerida a análise formal de um sistema de tubulações no parágrafo 319.4.2 :

 (a) Qualquer sistema de tubulação que não atende os requisitos do parágrafo 319.4.1 deve ser analisado, por métodos simplificados, aproximados ou completos, como for apropriado.

 (b) Métodos simplificados ou aproximados poderão ser aplicados somente em configurações em que foram provadas sua eficácia e precisão

 (c) Métodos completos de análise aceitáveis compreendem análises por métodos analíticos e por tabelas que avaliem forças, momentos e tensões causadas por deslocamentos e deformações (veja parágrafo 319.2.1)

 (d) análise completa deve considerar fatores de intensificação de tensões para quaisquer componentes excetuando trechos retos de tubo. Deverá ser creditado pela flexibilidade adicional destes componentes.

Como vemos, muitas dessas prerrogativas a serem verificadas são de julgamento relativo e muito pessoal, devendo ser utilizadas como guia para definição da necessidade da análise formal com cautela e bom senso. 

Não havendo deslocamentos, ou seja, em tubulações que não apresentam dilatação térmica considerável e/ou deslocamentos externos, e atendendo as condições acima, é plenamente possível o projeto do sistema sem a necessidade de uma análise formal. Salientamos que em casos onde a análise é requerida é fundamental que uma empresa com experiência e capacitação adequada seja contratada para realizar o projeto e análise de flexibilidade. Quando não é requerida análise geralmente não é contratada empresa de engenharia e o projeto acaba sendo assumido internamente pelo setor de engenharia / projetos.

Infelizmente muitas vezes nos deparamos com sistemas que exigiam uma análise formal completa e não foram submetidos à mesma, onde os resultados foram trágicos pelo julgamento incorreto das prerrogativas mencionadas acima. 

Outros sistemas que apresentaram falha foram analisados formalmente, porém diversos pontos da análise foram negligenciados causando inclusive perdas materiais substanciais e mortes, daí a necessidade de verificar se a empresa contratada para analisar o sistema possui experiência e histórico bem sucedido de análises executadas resultando em sistemas operando satisfatoriamente. 

É bom lembrar que muitas empresas generalistas, ou seja, que não são especialistas em análise de flexibilidade, não possuem em seu quadro de funcionários pessoal experiente e dedicado exclusivamente a esta atribuição que é multidisciplinar e requer fundamentalmente conhecimento técnico / teórico profundo, bom senso e muita experiência, inclusive em campo. Erroneamente muitas empresas de engenharia de grande porte tem contratado engenheiros recém formados para essa atribuição, encaminhando-os para treinamento junto ao fabricante do software de análise de flexibilidade adquirido, e desta maneira pensam que tem um profissional qualificado em seus quadros, apto a elaborar análises de flexibilidade de qualidade, porém vemos na prática que tais análises desconsideram e negligenciam diversos fatores que são fundamentais em uma análise formal para obter consistência com a realidade do sistema.

Portanto, cuidado ao verificar a necessidade de analise formal de flexibilidade, e caso a mesma seja necessária, verifique o histórico da empresa inclusive junto a clientes a fim de verificar a confiabilidade dos serviços oferecidos.