As válvulas industriais são produtos de fabricação complexa, apresentando grande variedade de combinações de projeto envolvendo materiais, formas geométricas, vedações e conjuntos de acionamento mecânico diferentes. No que diz respeito ao projeto do corpo e castelo do equipamento, a NBR 15827 referencia a norma norte-americana ASME Seção VIII Divisão 2. As análises elásticas atualmente disponíveis na norma ASME, apresentam limitações na sua utilização. Essas limitações estão associadas, principalmente, à necessidade do uso do método de Linearização de Tensões quando são utilizados elementos finitos sólidos, na modelagem computacional de equipamentos com geometria complexa e parede espessa. Quando tais limitações são identificadas, recomenda-se o uso dos métodos inelásticos de carga limite e análise elastoplástica. As diretrizes para análises inelásticas, apresentadas na ASME Seção VIII Divisão 2 Parte 5, são gerais e não tratam sobre as particularidades que devem ser observadas na formulação do modelo e interpretação dos resultados obtidos de caos específicos. Neste trabalho foram avaliados os principais métodos de cálculo utilizados para o desenvolvimento do projeto por análise do corpo e castelo de válvulas industriais, com o objetivo de identificar a aplicabilidade e limitações desses métodos, a partir de uma avaliação crítica das recomendações presentes nas normas e literatura. Com os resultados obtidos, foi constatado que a utilização da Linearização de Tensões, para vasos de parede espessa, pode trazer riscos para o projeto do equipamento, principalmente no tocante à interpretação dos valores das tensões de pico obtidos nas análises. Na avaliação dos métodos inelásticos, foi constatado que tais métodos são capazes de trazer mais racionalidade ao projeto do corpo e castelo das válvulas. Nesse contexto foi também realizada uma comparação entre os resultados obtidos na análise de carga limite e análise elastoplástica, evidenciando que a opção por um desses métodos deve ser feita, levando também em consideração a condição de serviço do equipamento, principalmente no tocante às deformações obtidas na análise. Para a validação dos modelos numéricos criados, foi desenvolvida uma análise experimental de tensões através de extensometria.
Industrial valves are complexly manufactured products, featuring a wide variety of design combinations involving different materials, geometric shapes, seals and mechanical drive assemblies. Regarding the design of the body and bonnet of the equipment, NBR 15827 reference the American Standard ASME Section VIII Division 2. The elastic analyzes currently available in the ASME standard, have limitations in their use. These limitations are mainly associated with the need of Stress Linearization method when using solid finite elements in the modeling of complex geometry and thick wall equipment. When such limitations are identified, the use of inelastic limit load and elastoplastic analysis methods is recommended. The guidelines for inelastic analysis, presented in ASME Section VIII Division 2 Part 5, are global and do not address the particularities that should be observed in the formulation of the model and interpretation of the results obtained. Another point of uncertainty is related to the choice of using limit load or elastoplastic analysis, whether one can be used instead of the other, if they are complementary or if the application of these methods also has some limitation. In this work, the main computational methods used for the project development by analysis of the body and bonnet of industrial valves were evaluated, with the objective of identifying the applicability and limitations of these methods, from a critical evaluation of the recommendations present in the codes and literature. As a result, it was found that the use of Stress Linearization for thick-walled vessels may cause risks to the equipment design, especially regarding the interpretation of the peak stress values obtained in the analyzes. In the evaluation of inelastic methods, it was found that such methods, can bring more rationality to the design of the valve body and bonnet. In this context, a comparison was also made between the results obtained in the limit load analysis and the elastoplastic analysis, showing that the choice of one of these methods should be made, not only to achieve higher operating pressure values, but also to assess the service operability, especially regarding the deformations obtained in these analysis. For the validation of the numerical models created, an experimental analysis of stresses was developed.
