Comentário de Ron Haupt – Membro do Comitê ANSI B31

Os programas contemporâneos de análise de tubulação comercial lidam de forma diferente com o problema do aparente liftoff de uma tubulação em operação em um suporte de haste ou em um suporte vertical unidirecional, como uma tubulação em um suporte de suporte. Alguns programas apresentam mensagens de erro; outros mostram um movimento vertical com um possível aumento na tensão sustentada (peso) (ver NOTA abaixo para CAEPIPE). Uma compreensão adequada das práticas padrão de projeto de tubulação é a chave para a interpretação correta desses resultados de diferentes programas. Essas práticas padrão de projeto de tubulação eram geralmente compreendidas quando as regras de análise sustentada e de flexibilidade foram introduzidas na edição de 1955 do Código ASME B31 para Tubulações de Pressão.

O problema com o liftoff é agravado pela intenção da análise de tubulação que está sendo realizada – seja projetar uma tubulação nova ou reformar a existente, seja analisar o estado em que foi construída. A intenção das diversas seções do Código ASME B31 (B31.1, B31.3, etc.) é fornecer orientação para novas construções. Observe que, desde a publicação da edição de 1935 do ASME B31.1 (que incluía o antecessor do B31.3 como um capítulo, os parágrafos 101.6 e 121.4 e seus parágrafos predecessores), afirma-se:

A tubulação deve ser instalada em ganchos ajustáveis ou em ganchos ou suportes rígidos devidamente nivelados, e molas adequadas…

Os suportes utilizados para suporte de tubulações, NPS 2½ (NPS 2 na edição de 1935) e maiores, devem ser projetados para permitir o ajuste após a montagem, enquanto suportam a carga.

Embora não seja tão explícito, o atual ASME B31.3 Para. 321.1.1 declara:

O layout e o projeto da tubulação e seus elementos de suporte devem ser direcionados para evitar… tensões na tubulação superiores às permitidas por este Código;… desengate involuntário da tubulação de seus suportes;… afundamento excessivo da tubulação em tubulações que exijam declive de drenagem;…

Estes trechos de parágrafo definem a prática padrão em projeto de tubulações. Ou seja, durante a operação, não é intenção do código nem da prática padrão permitir que a tubulação se solte. A tubulação é normalmente projetada para ser suportada na condição operacional. O meio para atingir isso é por meio do ajuste adequado dos suportes durante a operação. Isso é importante em tubulações, pois suportes desajustados permitirão que o tubo ceda e crie locais na tubulação de vapor ou gás condensável onde os condensados podem se acumular ou se concentrar. E é especialmente importante para tubulações que operam acima de 800°F, onde suportes desajustados permitirão que o tubo se deforme permanentemente (fluência) ao longo do tempo.

Pequenas folgas são inevitáveis na construção real devido às tolerâncias de fabricação e instalação e normalmente seriam fechadas por ajustes de suporte. No entanto, desde que o tubo seja impedido de sofrer movimentos laterais significativos, pequenas folgas abaixo do tubo durante a operação (¼ de polegada ou menos em tubulações de tamanho moderado) podem ser toleráveis, pois a análise de peso é um método muito simplificado e conservador que os códigos ASME B31 usam para proteger contra colapso. Tensões causadas pela absorção de uma pequena folga abaixo do tubo podem até ser consideradas tensões do tipo expansão ou recalque da construção e, portanto, não precisam ser consideradas na análise de peso. A análise de peso com a intenção de projetar tubos normalmente considera que todos os suportes de peso desempenham sua função pretendida. Quaisquer lacunas significativas determinadas pela análise podem indicar que um suporte não é necessário, ou que suportes adjacentes precisam ser modificados, ou que um meio alternativo de suporte é necessário, por exemplo, uma mola variável ou constante deve ser usada.

No entanto, se o objetivo de uma análise não for projetar um sistema de tubulação novo ou reformar um antigo, mas sim avaliar um sistema de tubulação construído e mantido, pequenas folgas podem ter maior importância, pois indicam que o sistema de suporte da tubulação pode não estar atuando conforme projetado e mantido. A falta ou o ajuste inadequado dos suportes na condição operacional pode causar levantamento em suportes rígidos. Suportes de mola variáveis ou constantes projetados, ajustados, mantidos ou degradados de forma inadequada também podem causar levantamento.

A interpretação dos resultados da análise de sistemas de tubulação construídos não precisa necessariamente estar em conformidade com as regras dos códigos ASME B31. Lembre-se de que as regras dos códigos B31 são necessárias para novas construções, não para a avaliação de tubulações existentes. Entende-se que um fator de segurança maior é necessário para o processo de projeto, pois a tubulação e seus componentes ainda não estão disponíveis para medição e confirmação de materiais, bem como o conhecimento de como a tubulação será efetivamente utilizada. A interpretação dos resultados da análise de tubulações construídas pode tirar proveito das dimensões e materiais reais da tubulação e de como a tubulação foi operada. O julgamento competente de engenharia, baseado no conhecimento da intenção dos respectivos códigos ASME B31, deve então se tornar parte do processo de avaliação.

Pelos motivos mencionados, é importante distinguir entre o projeto e a análise da tubulação. Ao projetar, certas premissas são normalmente feitas em relação à sustentação da tubulação na condição operacional. Tais premissas podem incluir a tolerância de uma pequena folga em um determinado suporte, mas a compreensão de que a instalação do suporte exigirá ajustes. Alternativamente, uma folga maior no suporte pode exigir a realocação do suporte para ser eficaz ou a seleção de um tipo diferente de suporte, mais tipicamente uma mola constante ou variável. Ao analisar apenas a tubulação existente, não é necessário fazer premissas quanto à atuação dos suportes, e as folgas na análise podem se tornar considerações importantes. Dito isso, no entanto, o analista deve compreender que o modelo de análise de tubulação é uma estimativa muito idealizada da tubulação construída e, para que os resultados da análise sejam significativos, o analista precisa considerar a correlação dos resultados com o desempenho real da tubulação in-situ.

NOTA: Em caso de decolagem, o CAEPIPE mostrará uma lacuna e possivelmente tensões sustentadas aumentadas. O usuário deve interpretar as lacunas de acordo com o projeto da tubulação, seja ela nova ou reformada, ou a análise de uma condição existente.