Ingenerias

Información Tecnológica Análisis de Tensiones mediante Elementos Finitos de una Válvula Esférica Vol. 21(5), 39-44 (2010)
doi:10.1612/inf.tecnol.4368it.09

Gualda

Análisis de Tensiones mediante Elementos Finitos de una Válvula Esférica durante la Prueba Hidrostática, y su Verificación Experimental
Néstor J. Gualda, Héctor C. Sanzi, y Luis Ortiz Grupo Ingeniería Estructural GIIE,Universidad Tecnológica Nacional FRH, Paris 532 Haedo, Buenos Aires-Argentina (e-mail: tecsaing@tecsaing com.ar)
Recibido Oct. 02, 2009; Aceptado Ene. 04, 2010; Versión Final recibida Feb. 10, 2010

Resumen En este trabajo se presenta el análisis de tensiones y deformaciones en el cuerpo de una válvula esférica de diámetro 8” serie 600, durante la prueba hidrostática, utilizando el método de elementosfinitos. Se verifica el modelo con datos experimentales de tensiones, utilizando indicadores de deformación SG (Strain Gauges). Para el análisis mediante el método de elementos finitos se utilizó el programa Cosmos/M e información obtenida durante el análisis experimental. Las pruebas experimentales se realizaron en un banco de ensayo tipo prensa, colocando indicadores de deformación en el cuerpo dela válvula en determinados puntos de interés. Los valores de deformación obtenidos permitieron validar la aplicación del método de elementos finitos. Palabras clave: análisis de tensiones, elementos finitos, válvula esférica, prueba hidrostática, indicadores de deformación

Stress Analysis by means of Finite Elements of a Ball Valve during the Hydrostatic Test, and its Experimental VerificationAbstract The stress and deformation analysis in the body of a ball valve of diameter 8", class 600, during the hydrostatic test, using the finite elements method is done. The results are verified through experimental stress analysis method, using strain gauges. For the finite elements method the software Cosmos/M and information obtained during the experimental analysis were used. Theexperimental tests were carried out in a press type test machine, placing strain gauges in the body of the valve at certain points of interest. The values of deformation obtained allowed validating the application of the finite elements method. Keywords: stress analysis, finite elements, ball valve, hydrostatic test, strain gauges Información Tecnológica Vol. - 21 Nº 5 - 2010 39

Análisis de Tensionesmediante Elementos Finitos de una Válvula Esférica INTRODUCCIÓN

Gualda

El diseño de cuerpos de válvulas de formas complejas, no responde a procedimientos simples de cálculo. Si bien los códigos de diseño, (por ejemplo ASME B16.34, 2004) establecen el espesor requerido del cuerpo o carcasa de las válvulas, aquellas de formas complejas, gran tamaño y/o sometidas a elevadas presiones (serie 600 ymayores), requieren de un estudio más riguroso y detallado, para asegurar su integridad. Es importante entonces, realizar un análisis previo a la prueba hidrostática, que permita su optimización, para evitar perjuicios económicos a sus fabricantes por deficiencias en los diseños. Realizaremos simulación computacional mediante el MEF (Chandrupatla, 1999) para el cuerpo de una válvula esférica,considerando las variables geométricas, físicas del material, y cargas, logrando un diseño adecuado que permita su homologación en el banco de pruebas. En esta presentación se ha seleccionado una válvula de bloqueo del tipo esférica, de diámetro nominal DN 8”, Serie 600, pasaje reducido, cuerpo enterizo, esfera guiada, fabricada según normas (ASME B16.34, 2004; API 6D, 2008). La válvula en general,sus principales componentes, y un detalle dimensional del cuerpo se muestran en la Fig. 1.

Fig. 1: Válvula del tipo esférica - Principales componentes y dimensiones generales del cuerpo. El banco de ensayos utilizado para realizar la prueba hidrostática, mostrado en la Fig. 2, es básicamente una prensa hidráulica, de cuatro columnas, y de 100 Tn de capacidad. Dicho banco posee dos platos con...