CAREN 01 140 MEC MC 001 MC_TUBERÍA_Carilafquen_Rev__0






















CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
CARILAFQUÉN MALALCAHUELLO



INGENIERÍA BÁSICA
MEMORIA DE CÁLCULO TUBERÍA FORZADA

CAREN–01–140–MEC–MC–001




















0
Mayo/17
Emitido para Construcción
Y.G.V.
S.A.A.
H.R.J.

B
Abril/16
Emitido para Comentarios
Y.G.V.
S.A.A.
H.R.J.

A
Mar/04
Coordinación Interna
Y.G.V.
S.A.A.
H.R.J.

Revisión
Fecha
Emitido para
Preparó
Revisó
Aprobó
AprobóEEC
CAREN-01– CENTRALES HIDROELÉCTRICAS CARILAFQUÉN-MALALCAHUELLO
ÍNDICE
DESCRIPCIÓN Página
1 OBJETIVO 1
2 ALCANCE 1
3 BASES DEL DISEÑO 1
3.1 Normas 1
3.2 Metodología 1
3.3 Tensiones Admisibles 3
3.4 Cálculo de tensiones 4
4 CÁLCULOS/RESULTADOS 5
4.1 Cálculo espesores mínimos 5
4.2 Tensión circunferencial en tramo enterrado debido la presión interna más golpe de ariete. 5
4.3 Verificación deltramo enterrado. 6
4.4 Tensión circunferencial en tramo expuesto debido a la presión interna incluido el golpe de ariete 6
4.5 Tensión debida a la flexión entre apoyos 7
4.6 Verificación tensión crítica de pandeo 7
4.7 Tensión axial por peso propio 8
4.8 Tensión por cambio de temperatura y roce en las sillas 8
4.9 Tensiones por junta de dilatación_roce empaquetaduras 9
4.10 Tensión por junta dedilatación_presión hidrostática 9
4.11 Tensión axial total 10
4.12 Tensión equivalente de von mises 10
4.13 Tensión apoyos caso normal 11
4.14 Tensión en apoyos_caso eventual_sismo 29
4.15 Tensión total en anillo_caso normal + sismo 45

1 OBJETIVO
El objetivo de este documento es verificar de manera analítica el diseño mecánico/estructural de la tubería perteneciente a la Central HidroeléctricaCarilafquén.

2 ALCANCE
El alcance de este documento corresponde a un análisis estructural de la tubería que se extiende desde la Chimenea de equilibrio hasta el empalme de las derivaciones. Se hará hincapié en las solicitaciones más relevantes en este tipo de sistemas. Una vez capturadas las solicitaciones, se procederá a verificar si las dimensiones asignadas a los diferentes elementos sonadecuadas.

3 BASES DEL DISEÑO
3.1 Normas
Las normas a utilizar son las siguientes:
Recomendaciones del Bureau of Reclamation, y del CECT “Comité Européen de la Chaudronnerie et de la Tolerie” para el diseño, manufactura y montaje de tuberías de acero soldadas para Centrales Hidroeléctricas u otras publicaciones.
Stress Análisis of Wye Branches, Bureau of Reclamation
ASTM: American Standard MaterialsCódigo ASME para todo lo referente al control de calidad
NCh 303 - of. 59. Tubos de Acero Soldados al Arco Sumergido.

3.2 Metodología
Se proyecta una tubería de acero API 5L X52helicoidal, enterrada, con diámetro interno 1,6 m. Aguas abajo del tramo enterrado se proyecta una tubería aérea fundada sobre el terreno, de acero ASTM A572 grado 50 con costura longitudinal y diámetros internos de 1,5 m y1,4 m.
La tubería que va por la superficie del terreno será modelada como un tramo de viga continua entre machones y apoyada sobres sillas. Se considerarán las siguientes condiciones de borde:
Machones: apoyo empotrado.
Sillas intermedias: apoyos deslizantes una vez vencido el roce.
Juntas de dilatación: Rótulas que sólo traspasan corte.

Para el cálculo de la tensión producida por flexión seconsiderará separaciones de 14,64entre ejes de apoyos.
Para el cálculo de la fuerza de roce entre el apoyo en la silla y la placa base se considera un coeficiente 0,15
Se considerará una presión máxima aproximada y equivalente a la diferencia de cotas entre el nivel máximo de la chimenea de equilibrio y el eje de la tubería que entra a la casa de máquinas, con esto se genera una carga estáticaaproximada de 462 m.c.a. La sobrepresión debida al golpe de ariete se estima como un 25% de la carga estática, disipándose linealmente hasta anularse en la chimenea de equilibrio. Finalmente la tubería está expuesta a una presión máxima aproximada de 578m.c.a
Para las juntas de dilatación se recomienda tomar un valor de 750 kgf por metro lineal de circunferencia para calcular la fuerza de roce.
Se...