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ANÁLISIS A FATIGA MEDIANTE ELEMENTOS FINITOS DE EQUIPOS DE PROCESO

OBJETIVO

Para este proyecto, un importante fabricante de equipos de proceso y recipientes a presión solicitó a CADE la validación a fatiga del diseño de un reactor a instalar en una planta petroquímica.

La validación del diseño mecánico, previamente desarrollado por el fabricante, se llevó a cabo conforme a lo prescrito en ASME VIII Div.2 («Fatigue Assessment – Elastic Stress Analysis And Equivalent Stresses»), partiendo de las especificaciones de diseño del usuario final y del tecnólogo del proceso. Se consideraron además las condiciones de diseño respecto al servicio cíclico (Tª+P). Se empleó para la realización del análisis la herramienta de simulación por elementos finitos ANSYS.

Validation of preassure equipment - validación de equipos a presión

METODOLOGÍA Y ANÁLISIS

Para llevar a cabo la validación de diseño, CADE realizó una evaluación inicial (Fatigue Screening) según las prescripciones del código de diseño empleado para determinar si, en función de los materiales, las condiciones de diseño y el número de ciclos esperados, resultaba necesario o no la realización de un análisis a fatiga en detalle.

Los resultados que se obtuvieron de este cribado inicial, determinaron la necesidad de realizar un análisis a fatiga en detalle del equipo, para lo cual se desarrollaron los siguientes tipos de análisis:

  • Análisis térmico transitorio considerando los ciclos de cargas termicas y mecanicas.
  • Análisis estructural estático, para determinar las tensiones alternas (Sa) derivadas de los ciclos de operación y regeneración del equipo.

 

Dichas tensiones alternas permitieron validar el diseño del equipo frente al fallo a fatiga para las especificaciones de diseño dadas, determinando además, el daño y número de ciclos máximos admisibles del equipo.

EXPERIENCIA

CADE cuenta con una trayectoria de más de 15 años en el diseño y validación de equipos de proceso, recipientes a presión, intercambiadores de calor y tanques de almacenamiento, entre otros equipos. CADE cuenta con capacidades y herramientas específicas de diseño térmico, hidráulico y mecánico, así como de análisis y simulación avanzadas (FEM/CFD) para los códigos y estándares más habituales en Oil&Power (TEMA, API, ASME VIII div. 1&2, AD2000, EN13445, etc.). Entre sus clientes habituales se encuentran fabricantes de equipos, ingenierías, Companías EPC o propiedades de planta.
Autor: Adrian García Moyano
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