Análise da confiabilidade de oleodutos corroídos utilizando o Método de Monte Carlo : um estudo de caso

Abstract

Resumo: A avaliação quantitativa do risco em oleodutos submetidos à corrosão tem sido objeto de extensas pesquisas, principalmente por empresas ligadas ao setor, entre elas, a Petrobras. Este trabalho estima a pressão de falha e, conseqüentemente a probabilidade de falha, em oleodutos danificados utilizando o método de Monte Carlo e comparando os resultados obtidos com outros meios de avaliação estrutural. O método de simulação de Monte Carlo emprega sequências de números aleatórios e suas distribuições de probabilidade para estimar parâmetros de uma população. Também são apresentadas variações da técnica de simulação pura, isto é, técnicas de redução da variância e redução na quantidade de números randômicos gerados observando-se considerável ganho computacional. Conceitos de inferência estatística permitem que seja realizada a análise da variância dos resultados obtidos nesta simulação. A revisão bibliográfica também apresenta outros processos para obter-se a probabilidade de falha dos oleodutos, ou seja, modelos numericos por Elementos Finitos e os métodos semi-empíricos, aplicados pelas normas ASME B31G, 085dL, Effective Area, RPA, PCORRC e BS-7910. Na formulação da cinemática das deformações são consideradas as características geométricas da corrosão e as especificações do material do oleoduto, isto é, a profundidade do defeito, o diâmetro da tubulação, o comprimento do defeito, a pressão do fluido, a tensão de escoamento do material do duto e a espessura da parede da tubulação. As distribuições de probabilidade que se ajustaram aos dados foram a Normal (Gaussiana) e a log-normal e a validade do ajuste foi verificada pelos testes de aderência. O programa experimental é desenvolvido em ambiente Matlab.

Abstract: The quantitative evaluation of the risks involved in pipelines submitted to corrosion hadbecome object of extensive researches, mainly by companies related to the industry,amongst them, Petrobras. This study appraises the failure pressure and, hence thefailure probability in damaged pipelines through the Monte Carlo method andcomparing the achieved results with other structural evaluation methods. The MonteCarlo simulation method consists on random number sequences and their subsequentprobability distributions to estimate parameters of a given population. Also, puresimulation technique variation are presented, in other words, variance reductiontechniques and a reduction of the amount of random numbers generated meaningsubstantial computational gains. Statistical inference concepts allow for a varianceanalysis of the results accomplished in this simulation. The bibliographical review alsopresents other processes to attain pipelines’ failure probability, that is, numeric modelsfor Finite Elements and the semi empirical methods applied according to ASME B31G,085dL, Effective Area, RPA, PCORRC and BS-7910 standards. On the deformitycinematic formulation, corrosion geometrical characteristics are taken in accountalongside with the pipeline material’s specifications, that is, failure depth, pipingdiameter, failure length, fluid’s pressure, duct’s material flow tension and piping’s wallthickness. The probability distributions adjusted to the data were Normal (Gaussian)and log-normal and the adjustment’s legitimacy has been verified by the adherencetests. The experimental program is developed on a Matlab environment.