Memoria de calc

MEMORIA DE CALCULO DE CABEZAL DE 6 IN.

PABLO TORRES 16/01/2012

1-INTRODUCCIÓN El presente documento tiene la finalidad de verificar los esfuerzos que se generan en prueba hidrostática en cabezal de 6 IN para prueba de líneas de bombeo en Proyecto CAZERONES, el cual se obtendrán resultados mediante modelamiento en elementos finitos a través del programa INVENTOR para establecer las cargasmáximas de trabajo y obtención de Factor de seguridad. 2- BASES DEL DISEÑO 2.1- SISTEMA DE UNIDADES. Las unidades empleadas para el análisis son dadas en la siguiente tabla:

Masa: Tiempo: Distancia: Esfuerzos: Fuerza:

Kg S mm Mpa N

2.2- METODO DE CÁLCULO. En general se emplea el método de las tensiones admisibles o elásticos, según Norma API 650, para el diseño de estructural de estanquesde almacenamiento de combustible y agua.

2.3-MATERIALES. El material considerado para el análisis es ASTM – A36, cualquier refuerzo que se efectué debe ser de la calidad igual o superior, con las siguientes propiedades.

Tabla1: Cuadro de Propiedades mecanicas de A-36.

Tabla2: Cuadro de Esfuerzo según norma ASTM según pruebas hidroestatica.

2.4 TENSIONES ADMISIBLES. Para los elementostraccionados por esfuerzos de prueba hidrostática, se estiman al 69% del valor de esfuerzo de Fluencia del Acero con calidad A-36, por lo que el valor de tensión para el diseño es de 171 Mpa para estanques y accesorios en general (Según Norma API 650). 2.6- TIPOS DE CARGAS 2.6.1 – Presión estáticas puntuales. Los valores de estas presiones corresponden a la carga nominal que va estar sometida ala estructura en su punto de trabajo. 2.6.2- Presiones dinámicas. Estos valores son variables que están en función de Presión nominal y la aceleración, el cual se considera como Golpe de Ariete.

3- ANALISIS Y DISEÑO. El diseño es aportado por el área de Ingeniería de Montec, donde se evaluara el diseño del cabezal bajo la presión de prueba de diseño.

Fig1: Diseño de cabezal de 6 IN eidentificación de tapas, donde se concentrarán la presión de prueba de 1350 PSI.

Fig. 2: El análisis estructural se enfoca específicamente en los puntos de fijación en cañería (PTO A) mediante soldadura y en la resistencia mecánica de la tapa bajo la presión de diseño como de prueba de 1350 PSI (PTO B).

3.1. TABLA DE COMPONENTES DE CABEZAL DE 6 IN: Se realiza verificación de los componentes delcabezal en función de la carga de prueba de Diseño, correspondiente a 1350 PSI (9,30 MPa), a través de las propiedades mecánicas. Cabe destacar para la selección de piping o recipientes a presión, se considera elemento infinitesimal a la tracción. Como modo de selección en primera instancia el esfuerzo de fluencia del acero A-36 corresponde a 250 Mpa y la carga de prueba asciende a una magnitud de9,30 MPa. Por lo cual la selección de la cañería va estar en función al espesor y del tipo sin costura.

ITEM 1

DESCRIPCIÓN Cañería 1 ½” SCH 80; API 5L

ASTM A-53 PRESIÓN A PRUEBA 1900 PSI ( 13,1 MPa)

PRESIÓN DE PRUEBA 1350 PSI ( 9,30 MPa)

OBSERVACIÓN CUMPLE CONDICIÓN DE TRABAJO ( 40 % + ) CUMPLE CONDICIÓN DE TRABAJO ( 30 % +)

2

Cañería 6” SCH 40; API 5L

1780 PSI ( 12,2 MPa)1350 PSI ( 9,30 MPa)

Tabla 1: Verificación de Componentes en función de Presión de Prueba.

3.2 Desarrollo de Modelamiento de Estructura.

Fig3: Se realiza modelamiento en 3D de Cabezal para realizar análisis de elemento finitos.

Fig4: En modelamiento se identifica puntos de restricción de Tapa en Cañería de 6 IN calidad API 5L STD SCH-40.

Fig5: Aplicación de la Presión dePrueba (1350 PSI) en Tapa de Acero A-36 de 1 IN de espesor con refuerzos.

3.3 ANALISIS DE ELEMENTOS FINITOS. Para el desarrollo del análisis se considero presión de prueba de 1350 PSI el cual es equivalente a 9.30 MPa: A continuación se listan los resultados del análisis de elementos finitos:
R ANALISIS DE RESULTADOS

X

Fig6: El desplazamiento en X :Max: 0.005475 mm Min: -0,000128mm

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