A concepção e construção de estruturas de suportes de tubulação que suportam tubulações de processo em refinarias de petróleo em funcionamento, particularmente em regiões altamente sísmicas, apresentam desafios de engenharia formidáveis.Os métodos tradicionais de construção de concreto fundido no local enfrentam restrições rigorosas na indústria petroquímica devido a processos complexos de autorização no localEste artigo explora uma solução inovadora: uma estrutura híbrida de suportes de tubos de concreto pré-fabricados com suportes de aço,detalhando a sua filosofia de design, especificações técnicas e implementação prática em ambientes operacionais complexos.
Considerações críticas no projeto de racks de tubos petroquímicos
Os requisitos únicos das instalações petroquímicas impõem exigências múltiplas e rigorosas ao projeto dos estantes de tubulação:
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Segurança e conformidade regulamentar:As instalações petroquímicas operam sob protocolos de segurança rigorosos, onde a obtenção de licenças de trabalho para a construção no local é demorada e complexa.A pré-fabricação reduz significativamente o trabalho no local, contornando estes desafios permitindo ao mesmo tempo melhorar a eficácia do projecto.
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Sensibilidade do calendário:Os atrasos dos projectos nas instalações petroquímicas implicam custos excepcionalmente elevados.
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Desafios especiais do oleoduto de processos:Certas condutas, como os sistemas de gás de chamas que contêm condensados altamente corrosivos, exigem fluxo gravitacional e não podem utilizar suportes deslizantes convencionais.Esses tubos geram forças de ancoragem substanciais durante a expansão térmica, exigindo estruturas de suporte especializadas que resistam ou limitam efetivamente o deslocamento para proteger as conexões do equipamento.
Um estudo de caso específico do projecto demonstra estes desafios:
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Configuração estrutural:Colunas de concreto pré-fabricadas de 300 metros de comprimento que suportam tubulações de processo.
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Características de carga:As condutas ancoradas nos pontos finais do caminho geram cargas térmicas horizontais de aproximadamente 60 kN (13,5 kip).
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Altura da estrutura:Os requisitos do processo ditam uma estrutura de 11 metros de altura.
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Especificações do gasoduto:Tubulações primárias com diâmetros externos de 10, 20 e 60 polegadas (250, 510 e 1.520 mm), cada uma requerem válvulas de porta de segurança com peso de até 140 kN (31,5 kip) para o maior diâmetro.
Sistema de fundação: adaptação à complexidade do subsolo
As instalações petroquímicas em operação normalmente possuem redes de serviços subterrâneos complexas.
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Minimizar a pegada:Fundamentos independentes compactos para evitar obstruções subterrâneas.
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Flexibilidade de conceção:Configurações altamente adaptáveis que permitem ajustes no estágio final.
Projeto sísmico: Sinergia entre pré-fabricação e suporte de aço
A análise do desempenho sísmico seguiu as normas ASCE 7-10 e INPRES-CIRSOC 103:
| Direção |
Sistema |
R*† |
Duxtilidade do deslocamento† |
Fator de sobreforça |
Período (sec) |
| Transversal |
Estruturas de betão pré-fabricadas |
5.0 |
5.0 |
3.0 |
0.268 |
| Longoitudinal |
Estruturas de aço especial com travagem centrífica |
4.5 |
4.5 |
2.5 |
0.502 |
Resistência a cargas laterais: Design do quadro de pré-cristal doctile
O sistema de resistência à carga transversal empregou estruturas de concreto pré-fabricadas seguindo os princípios de projeto de capacidade:
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Seleção do mecanismo de plástico:Mecanismos cinematicamente admissíveis que maximizam a ductilidade global.
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Definição de dobradiça de plástico:Identificação explícita de zonas de dobradiças de plástico.
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Proteção da zona elástica:As partes não articuladas concebidas com uma resistência superior às forças de articulação reforçadas por força excessiva.
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Feixe de coluna forte-fraco:Configuração que priorize a dissipação estável de energia.
Os emplaçamentos de rebar foram estrategicamente colocados no meio do feixe, longe das zonas de dobradiças plásticas, seguindo práticas sísmicas comprovadas de regiões de alto sismo como o Havaí e a Nova Zelândia.
Resistência à carga longitudinal: Vantagens do suporte de aço
O sistema longitudinal utilizou estruturas especiais de aço com braços concêntricos de acordo com a ANSI/AISC 341-05:
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Projeto de ligação:Conexões com parafusos que permitam tolerâncias de instalação através de furos de grandes dimensões.
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Transferência de força:Placas de aço incorporadas e colagem de embalagem seca garantindo uma transferência de carga confiável.
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Projeto de componentes elásticos:As vigas e os suportes concebidos utilizando forças sísmicas com força excessiva.
Implementação da construção
O sistema pré-fabricado demonstrou uma excelente capacidade de construção com apenas pequenos ajustes no posicionamento do aparelho de elevação durante a instalação.
Conclusões: Vantagens do sistema híbrido
As principais conclusões desta aplicação de alta sismologia incluem:
- A metodologia de concepção da capacidade é essencial para o desempenho sísmico.
- Os emplaçamentos de barras de reforço de mediano comprimento melhoram efetivamente o desempenho da conexão.
- O reforço de aço proporciona benefícios técnicos e de cronograma.
- Os métodos de concepção convencionais são suficientes para os componentes de betão armado em estruturas de apoio.
- Os princípios de projeto de suportes de aço traduzem-se com sucesso em sistemas híbridos.
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