ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DE DUTOS SOB FADIGA, INTEGRANDO MODELO DE PRESSÃO DE FALHA E CARREGAMENTO ESTOCÁSTICO
Simulação de Monte Carlo; Mecânica da fratura probabilística; Confiabilidade de dutos; Lei de Paris; Incerteza de modelo.
A propagação de trincas por fadiga, impulsionada por flutuações de pressão em oleodutos e gasodutos, continua sendo uma preocupação crítica para a integridade estrutural. Este estudo implementa uma análise de confiabilidade dependente do tempo aplicada à propagação de trincas por fadiga em dutos pressurizados. Para isso, integra a modelagem do crescimento de trincas baseada na lei de Paris, estatísticas empíricas de pressão operacional e a avaliação da pressão de falha segundo métodos baseados na mecânica da fratura. Uma função de estado limite é definida pela comparação, ao longo do tempo, entre a pressão de falha prevista do duto trincado e a pressão operacional, sendo as flutuações de pressão modeladas como variáveis estocásticas independentes, amostradas a partir de distribuições de probabilidade reportadas na literatura, previamente calibradas com base em medições de campo. Como etapa preliminar, diferentes formulações de pressão de falha (Ln-Sec, CorLas e BS 7910) são avaliadas em relação a dados experimentais de ensaios de ruptura disponíveis, a fim de quantificar a acurácia preditiva, o viés do modelo e a eficiência computacional. Com base nesta avaliação, o modelo Ln-Sec é selecionado para as análises de confiabilidade subsequentes. Simulações de Monte Carlo em larga escala, com 10^5 realizações, são realizadas para quantificar o tempo médio até a falha, a evolução geométrica da trinca e as probabilidades de falha dependentes do tempo para diferentes razões de profundidade inicial da trinca (a₀/t) ao longo de aproximadamente 97 anos. Os resultados revelam forte sensibilidade à profundidade inicial do defeito. Para o caso analisado, a probabilidade anual de falha máxima ocorre no primeiro ano para a₀/t = 0,8, no ano 7 para a₀/t = 0,7 e no ano 42 para a₀/t = 0,5. Os achados evidenciam a influência combinada do tamanho inicial do defeito e do carregamento operacional estocástico na confiabilidade de longo prazo de dutos, além de destacarem os riscos associados à propagação de trincas por fadiga em condições reais de operação.