A análise forense de um tanque de aço para armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) revelou uma protuberância anômala em sua superfície. A hipótese principal aponta para uma deformação plástica induzida por um ciclo de carga térmica excessivo durante uma fase de compressão rápida. Para confirmá-la, implementa-se um fluxo de trabalho duplo: escaneamento 3D comparativo com Geomagic Control X e simulação por elementos finitos com ANSYS Mechanical, permitindo discernir entre deformação elástica recuperável e dano permanente no material.
Fluxo de trabalho forense: da nuvem de pontos ao modelo de fadiga 🔍
O processo inicia com a captura da geometria real do tanque por meio de um scanner Leica Cyclone, gerando uma nuvem de pontos de alta densidade. Esta é importada para o Geomagic Control X para realizar uma análise de desvio superficial contra o modelo CAD nominal. As zonas com desvios superiores a 0,5% da espessura da parede são identificadas como candidatas a deformação plástica. Posteriormente, extrai-se a malha da zona deformada e transfere-se para o ANSYS Mechanical. Lá, aplicam-se as condições de contorno do ciclo térmico real (gradiente de temperatura e pressão interna) para simular o comportamento do aço sob a norma de fadiga ASME BPVC. A simulação calcula as tensões equivalentes de Von Mises e as deformações plásticas acumuladas, contrastando os resultados com as medições reais do escaneamento para validar a hipótese.
Fadiga térmica e reutilização do ativo ⚙️
A correlação entre a protuberância medida e o campo de deformação plástica simulado confirma que o aço ultrapassou seu limite elástico durante o ciclo de compressão rápida. Esta constatação descarta a reutilização do tanque sem um tratamento de recozimento ou substituição direta, pois a fadiga térmica reduziu sua vida útil residual. A integração de escaneamento 3D e simulação FEM não apenas diagnostica a falha, mas estabelece um protocolo de inspeção preditiva para futuros ciclos de carga em sistemas CAES.
Como a integração de escaneamento 3D e simulação FEM pode revelar a sequência exata de eventos de deformação plástica que levaram à protuberância anômala em um tanque CAES de aço?
(PS: A fadiga dos materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)