
Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado
Centro: Tecnológico
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Dimensão Institucional: Pós-Graduação
Dimensão ODS: Ambiental
Tipo do Documento: Dissertação
Título: MODELAMENTO E SIMULAÇÃO POR MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS DO AQUECIMENTO POR INDUÇÃO APLICADO A OPERAÇÕES DE SOLDAGEM INSERVICE
Orientador
- REGIS HENRIQUE GONCALVES E SILVA
Aluno
- JOAO CAIRO PEREIRA ALCANTARA
Conteúdo
A exploração da tecnologia de indução como processo de aquecimento para dutos em situação de reparo in-service foi realizada em duas etapas, mediante experimentos e por meio de simulações computacionais. os experimentos de aquecimento por indução foram realizados em duto de api 5l grade b e uma fonte de 35 kw de potência, com uma fase em que o tubo estava sem fluxo e outra com a presença de escoamento interno de água. a bobina de indução foi construída com cabos flexíveis e foram utilizadas três configurações de espiras. os ciclos térmicos dos experimentos foram adquiridos por termopares fixados no duto, e monitorados mediante imagens termográficas. o comportamento elétrico da fonte de aquecimento foi monitorado e esses valores foram utilizados como dados de entrada das simulações executadas. a partir das características dos experimentos foram desenvolvidos modelos computacionais utilizando o software comsol multiphysics®, utilizando os módulos de induction heating e noisothermal flow. a simulação do escoamento interno de fluido no duto utilizou o modelo de turbulência k-e. os aquecimentos realizados com tubo ausente de escoamento foram capazes de proporcionar a temperatura desejada (400º c) no centro da bobina em no máximo 7 minutos. observou-se que entre os arranjos utilizados o com menor número de espiras é o mais indicado para operações de soldagem. nos tubos com fluido em escoamento observou-se a ocorrência de uma distribuição heterogênea de temperatura, que foi tipificada como consequência de uma convecção natural ocasionada pelo fluido, e da formação de vapor de água durante a operação. os resultados obtidos pelos modelos de simulação mostram razoável exatidão quando comparados aos ensaios de tubo ausente de fluxo, principalmente em relação aos valores registrados pelos termopares dispostos próximos ao centro da bobina de indução. ainda nas simulações, foi observado o fato de que para operações em altas frequências a malha necessita possuir elementos menores que a penetração da corrente induzida. os modelos que incluíram o escoamento na parte interna do duto foram capazes de simular adequadamente as distribuições de temperatura presentes nos experimentos, incluindo a presença de hotspot na parte superior do duto. os valores de temperaturas simulados demonstram que o modelo tem razoável exatidão na previsão de temperaturas, apesar de apresentar uma queda na eficiência quando comparados aos valores experimentais adquiridos pelo termopar posicionado no centro da bobina. os coeficientes de convecção medidos durante os experimentos nos modelos de simulação foram comparados com coeficientes presentes em demais trabalhos que abordam soldagem in-service e concluiu-se que os valores proporcionados nos experim entos em bancada são de forma majoritária superior aos em campo.
Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.7278
ODS 1 | ODS 2 | ODS 3 | ODS 4 | ODS 5 | ODS 6 | ODS 7 | ODS 8 | ODS 9 | ODS 10 | ODS 11 | ODS 12 | ODS 13 | ODS 14 | ODS 15 | ODS 16 |
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3,47% | 3,86% | 4,99% | 4,05% | 3,70% | 22,62% | 8,93% | 4,32% | 8,82% | 4,39% | 5,88% | 3,87% | 8,48% | 4,12% | 4,59% | 3,89% |
ODS Predominates


3,47%

3,86%

4,99%

4,05%

3,70%

22,62%

8,93%

4,32%

8,82%

4,39%

5,88%

3,87%

8,48%

4,12%

4,59%

3,89%