IG01-01-0100 Rev. A Fecha: 09/10/12
EVALUACION DE FLEXIBILIDAD DE LINEAS DE 6” Y 3”
“ESTUDIO
DE ESFUERZO Y FLEXIBILIDAD DE LA L A TUBERÍAS DE GLP” INFORME DE FLEXIBILIDAD FLEXIBILIDAD
Aprobado por: Elaborado por
:
Hugo Bautista Reyes
________
Encargados de proyecto
:
Clodoaldo Sivipaucar G.
________
Rafael Calle
________
Ing. XXXXXXXX
________
Cliente
:
REV.
POR
REVISADO
EMITIDO PARA
FECHA
A
HB
CS
Revisión Interna
09-10-12
CHK’D
B C D
Comentarios:
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TABLA DE CONTENIDO
1 2 3 4
INTRODUCCION ........................................................................................................3 OBJETIVOS ...............................................................................................................3 CONDICIONES DE ANALISIS ...................................................................................3 INFORMACION USADA .............................................................................................4 5 RESUMEN DE LAS GRAFICAS OBTENIDAS. ..........................................................6 5.1 Evaluación de la Tubería: ........................................................................ 6 6 7 8
RESULTADOS. ........................................................................................................14 CONCLUSIONES .....................................................................................................14 ANEXO .....................................................................................................................15
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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.
3
Evitar rotura o deformación en conexiones entre tuberías y a equipos.
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:
Tubería de 3” Acero al carbono ASTM A53 sch40
Tubería de 6” Acero al carbono ASTM A53 sch40
Material de los soportes:
No Aplica (h<10m; D<400mm)
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.
2.
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
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
Sum Gravity Earth 1
1.00 Y Y Y 1.00
GE1
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GE2
Sum
Gravity Earth 2
1.00 Y Y Y 1.00
GP1
Sum
Gravity Press 1
1.00 Y Y Y 1.00
GP1T1
3.
Sum
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Gravity 1.00 Y Y Y Press 1 1.00 Thermal 1 1.00
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
5.1
RESUMEN DE LAS GRAFICAS OBTENIDAS. Evaluación de la Tubería del Sistema de Cogeneración: Tubería 3” y 6” sch40 Acero al carbono ASTM A53. Presión1 28 Barg. Temperatura 65°C Combinaciones de Condiciones Usadas
Tipos de los soportes:
So orte Fi o
So orte Guía 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 que se utiliza a través del recorrido de la tubería de Gas Natural. TERMODINAMICA SA
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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
operación
Limite _ Elastico
Stress
Allow
Factor _ de _ Seguridad
Limite _ Elastico
Operacion
Limite
_ Elastico
Allow
Stress
: 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 defor mado 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
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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
Punto
Fx N/mm2
Fy N
A00
44
HOOP
A16
45
A17 20
44 44
TEMP 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
HOOP
Esfuerzos en las bridas de las Válvulas halladas en el estudio
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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:
7
Pto. C09
Máximo
Ratio Máximo de esfuerzos
0.79
Esfuerzo máximo
201. N/mm2
Factor de Seguridad Mínimo
1.27
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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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
REPSOL), evaluada con una carga distribuida de 50 kg TERMODINAMICA SA Jr. Victor Reynel 1045, Lima 1 – Perú T.(511)3366850 F.(511)3366801
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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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