Análise de corrosão e erosão em equipamentos
s processos de erosão e corrosão são uns dos principais desafios dos sistemas de produção da indústria de processos em geral, esses fenômenos podem levar à redução do tempo de vida útil de sistemas de tubulações e equipamentos e, portanto, são vitais em estudos de gestão de riscos.
A erosão é conhecida como um dos principais problemas dos sistemas de produção de petróleo e gás. Os mecanismos potenciais que podem levar a danos significativos por erosão são: erosão por partículas, por gotas de líquido, erosão-corrosão e por cavitação. O primeiro, é aceito como fonte mais comum de problemas de erosão em sistemas de produção, especialmente a erosão causada por partículas de areia.
A corrosão é um processo espontâneo e complexo, no qual um material é convertido, por meio de reações químicas de oxirredução, em uma forma mais estável. É um problema grave em todos os tipos de indústrias, causando grande prejuízo em equipamentos, o que pode levar a perdas de eficiência dos mesmos e acidentes.
Existem diversas formas de corrosão, entre elas podemos citar: corrosão uniforme, corrosão galvânica, corrosão localizada e corrosão-erosão, sendo que a corrosão localizada é a mais difícil de detectar e, portanto, causa danos consideráveis nas indústrias.
A fluidodinâmica computacional (CFD) como ferramenta de projeto vem ganhando força com o aumento do poder computacional disponível e a eficiência dos códigos empregados. O uso de simulações numéricas permite a redução dos custos experimentais na construção de protótipos e realização de testes, assim como permite obter muitos detalhes da hidrodinâmica no interior dos dispositivos a qual seria difícil de ser obtida com métodos experimentais.
Utilizando os programas de CFD da ANSYS é possível calcular as trajetórias das partículas utilizando modelos adequados. As interações partícula-parede são definidas por meio do coeficiente de restituições para as direções normal e tangencial. Quando partículas individuais sofrem impacto sobre uma parede, o dano causado é calculado utilizando um modelo de danos por impacto. Dessa forma, pode-se dizer que CFD é uma ferramenta indicada para prever locais de erosão e as formas de desgaste causadas. É particularmente vantajosa para geometrias complexas, como válvulas, na qual as trajetórias das partículas são muito complicadas.
Já os processos de corrosão podem ser simulados por meio do modelo de reações eletroquímicas implementado na versão 17.0 do ANSYS, com o qual é possível prever a taxa de corrosão em uma determinada superfície. O usuário precisa fornecer ao programa as espécies envolvidas nas reações com suas respectivas cargas, alguns parâmetros da cinética das reações, além de especificar quais reações ocorrem no cátodo e no ânodo.
A Fluidodinâmica Computacional (CFD) tem grande potencial para ser utilizada em estudos de erosão e corrosão e apoiar a avaliação de soluções que possam aliviar e impedir tais problemas.
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