informe analisis de flexibilidad_b
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EVALUACION DE FLEXIBILIDAD DE LINEAS DE 6” Y 3”
IG01-01-0100Rev. A
Fecha: 09/10/12
“ESTUDIO DE ESFUERZO Y FLEXIBILIDAD DE LA TUBERÍAS DE GLP”
INFORME DE FLEXIBILIDAD
Aprobado por:
Elaborado por : Hugo Bautista Reyes ________
Encargados de proyecto : Clodoaldo Sivipaucar G. ________
Rafael Calle ________
Cliente : Ing. XXXXXXXX ________
REV. POR REVISADO EMITIDO PARA FECHA CHK’D
A HB CS Revisión Interna 09-10-12
B
C
D
Comentarios:
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TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCION..........................................................................................................3
2 OBJETIVOS..................................................................................................................3
3 CONDICIONES DE ANALISIS.....................................................................................3
4 INFORMACION USADA...............................................................................................4
5 RESUMEN DE LAS GRAFICAS OBTENIDAS............................................................5
5.1 Evaluación de la Tubería:...........................................................................5
6 RESULTADOS............................................................................................................16
7 CONCLUSIONES.......................................................................................................16
8 ANEXO........................................................................................................................17
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1 INTRODUCCION
La empresa REPSOL solicitó una evaluación de flexibilidad de las tuberías de 6” y 3” a la salida de su
estación reguladora de presión, para así poder determinar el mejor diseño y ubicación de los soportes
con el que contará dicha Tubería.
Las consideraciones que se toman para la simulación del sistema cumplen con la especificación de
Diseño de ED-L-07.00-01 para ANALISIS DE FLEXIBILIDAD DE TUBERIAS, proporcionadas por el
cliente.
Para lo cual se evaluó la tubería con el software de análisis por elementos finitos AUTOPIPE –
BENTLEY y de acuerdo este informe se implementóla distribución de los soportes a través de las
trayectorias de las 2 tuberías de 6” y 3”.
2 OBJETIVOS
Evaluar la disposición de los soportes que se instalarán en las líneas de gas de tal manera que
los esfuerzos en la tubería estén dentro de los valores permitidos de acuerdo a la norma
ASME B31.3
Evitar la rotura o excesiva deformación de las tuberías, bridas, pernos, válvulas, accesorios,
soportes, etc. por excesiva tensión o fatiga.
Evitar las fugas en bridas, además de que el esfuerzo en las bridas sean menor a 750
kg/cm2 o 73.55 N/mm2.
Evitar rotura o deformación en conexiones entre tuberías y a equipos.
3 CONDICIONES DE ANALISIS
Las condiciones usadas para la evaluación son:
Temperatura de diseño de la tubería: 65°C
Temperatura ambiente mínima considerada: 15°C
Presión máxima de trabajo 1: 28 Barg.
Consideraciones de Sismo: 0.4g (ver anexo)
Consideraciones de Viento: No Aplica (h<10m; D<400mm)
Tubería de 3” Acero al carbono ASTM A53 sch40
Tubería de 6” Acero al carbono ASTM A53 sch40
Material de los soportes: Acero al carbono A36.
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4 INFORMACION USADA
Las cargas para la evaluación del análisis estructural de los soportes son el resultado de la
información tomada en planta, así como la información proporcionada por los encargados del proyecto.
1. El modelado de la línea de tubería está basada de acuerdo a los planos N°:
a. Plano: 56-L-A0A01130-X-23413-0-A
b. Plano: 56-L-A0A01130-X-23413-0-A
c. Plano: xxxxxxxxxx
d. Plano: xxxxxxxxxx
e. Plano: xxxxxxxxxx
2. Consideraciones de diseño:
El siguiente análisis de Flexibilidad, está basado en:
ASME B31.3 Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping
El código ASME B31 cubre todo lo relativo en materiales, diseño, manufactura, fabricación,
examen, inspección, prueba, instalación y Operación y mantenimiento de sistemas de
tuberías Sujetas a diferente condición de presión y temperatura
La especificación técnica ED-L-07.00-01 Especificaciones de diseño – ANALISIS DE
FLEXIBILIDAD.
Bajo las condiciones de las tuberías el siguiente análisis de flexibilidad debe ser el
METODO-C.
Método C: Análisis visual, cuando el trazado es visiblemente sencillo o con mucha
flexibilidad, apoyándose en tablas de deformaciones o ábacos ya estudiados, que deberán
presentarse para la aprobación por parte de REPSOL.
Combinaciones Usadas:
Combination Method Load Factor D/A/P ----------- -------- ---------- ------ ------- GR Sum Gravity 1.00 Y Y Y T1 Sum Thermal 1 1.00 Y Y Y E1 Sum Earth 1 1.00 Y Y Y E2 Sum Earth 2 1.00 Y Y Y P1 Sum Press 1 1.00 Y Y Y GE1 Sum Gravity 1.00 Y Y Y Earth 1 1.00
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GE2 Sum Gravity 1.00 Y Y Y Earth 2 1.00 GP1 Sum Gravity 1.00 Y Y Y Press 1 1.00 GP1T1 Sum Gravity 1.00 Y Y Y Press 1 1.00
Thermal 1 1.00
3. Software usados:
AUTOPIPE – BENLEY V09.00.00.08: Evaluación de Flexibilidad de la Tubería
SAP2000 Advanced V 14.0.0: Evaluación de la deflexión entre soportes.
AUTOCAD 2008.
MSWORD.
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5 RESUMEN DE LAS GRAFICAS OBTENIDAS.
5.1 Evaluación de la Tubería del Sistema de Cogeneración:
Tubería 3” y 6” sch40 Acero al carbono ASTM A53.Presión1 28 Barg.Temperatura 65°CCombinaciones de Condiciones Usadas
Tipos de los soportes:
Fig1. Se muestra los gráficos de los soportes usados en la evaluación
Fig2. Vistas de la distribución de las juntas, se observa la distribución de las distintas clases de soporte
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Soporte Guía
Soporte Fijo
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que se utiliza a través del recorrido de la tubería de Gas Natural.
Fig3. Vistas de la distribución de las juntas, se observa la distribución de las distintas clases
de soporte que se utiliza a través del recorrido de la tubería de Gas
Fig4. Vistas de la distribución de las juntas, se observa la distribución de las distintas clases de soporte
que se utiliza a través del recorrido de la tubería de Gas Natural.
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Fig5. Ratio de Esfuerzos a la cual está sometida la tubería, se puede apreciar la distribución de ratios de esfuerzos
de acuerdo a la distribución de colores, siendo el Máximo en la tubería igual a 0.79.
Nota:
Ratio máximo de operación permitida = 1.
Ratio=σoperaciónσLimiteElastico
=σ Stressσ Allow
Factorde Seguridad=σ LimiteElasticoσOperacion
=σ Allowσ Stress
σ LimiteElastico : El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material
elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material
experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material
sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.
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Fig6. Ratio de Esfuerzos, detalle de las zonas críticas.
Fig7. Ratio de Esfuerzos, detalle de las zonas críticas.
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Fig.8 Distribución de Esfuerzos de los esfuerzos principales a los cuales está sometido las tuberías, con un
máximo de 201 N/mm2.
Fig.9 Distribución de Esfuerzos de los esfuerzos principales a los cuales esta sometido las tuberías, con un
máximo de 113 N/mm2.
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Fig.10 Distribución de Esfuerzos de los esfuerzos Circunferencial (HOOP) al cual está sometido las tuberías, con
un máximo de 44 N/mm2.
Fig.11 Fuerzas y momentos en los puntos fijos A10
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Fig.12 Fuerzas y momentos en el punto fijo A39
Fig.13 Fuerzas y momentos en los puntos fijos A54, A60 y A66
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Fig.14 Fuerzas y momentos en los puntos fijos D01, A124 y A114
ESFUERZOS MAXIMOS EN LAS BRIDAS DEL SISTEMA
PuntoFx
N/mm2FyN
A00 44 HOOPA16 45 TEMPA17 44 HOOP
20 44 HOOP
21 44 HOOP
23 44 HOOP
24 44 HOOP
26 44 HOOP
27 44 HOOP
C02 44 HOOP
C03 44 HOOP
C05 44 HOOP
C06 44 HOOP
C08 44 HOOP
C09 44 HOOP
D02 32 HOOP
A125 32 HOOP
Esfuerzos en las bridas de las Válvulas halladas en el estudio
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6 RESULTADOS.
De acuerdo al análisis en el Software AUTOPIPE - BENTLEY en el cual podemos observar que: Usando 28 Barg y
65ºC Como Condiciones máximas. La tubería trabaja dentro de los parámetros de elasticidad del material de dicha
tubería.
Teniendo como máximos:
Pto. C09 Máximo
Ratio Máximo de esfuerzos 0.79
Esfuerzo máximo 201. N/mm2
Factor de Seguridad Mínimo 1.27
7 CONCLUSIONES
De Acuerdo al análisis de flexibilidad de la tubería de 3” y 6”se puede concluir que: de acuerdo a la
configuración de soportes fijos y guías. El análisis se realiza para una evaluación del material en la zona
elástica. Teniendo en consideración la totalidad de las combinaciones de cargas que afectan la tubería para
un correcto funcionamiento.
Los esfuerzos circunferenciales (Strees Hoop) son los predominantes en dicha tubería. Esto a razón de tener
una temperatura de diseño bajo (65°C).
Los esfuerzos generados por la el peso y Sismo son mínimos en comparación con los generados por Presión y
Temperatura (ver resultados Anexado).
Las deflexiones entre los soportes para una longitud entre soportes igual a 6m son 10.34 mm para una
tubería de 3” sch40 y 2.4mm para una tubería de 6” sch40 ( ver anexo 2), cumpliendo así la Especificación
REPSOL ( 12.5mm>= L/200)
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8 ANEXO
1. DISTRIBUCION DE ISOACELERACIONES PARA UN 10% DE EXCEDENCIA EN 50 AÑOS
http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis55_p.pdf
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http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis55_p.pdf
2. EVALUACION DE LA TUBERIA SAP- 2000
Deflexion maxima en una tuberia de 3” igual a 10.34mm , esta es menor a 12.5mm ( solicitada por normas
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REPSOL), evaluada con una carga distribuida de 50 kg
Deflexion maxima en una tuberia de 6” igual a 2.3mm , esta es menor a 12.5mm ( solicitada por normas
REPSOL), evaluada con una carga distribuida de 50 kg
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3. RESULTADOS DEL SOFTWARE AUTOPIPE – BENTLEY.
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