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ANÁLISIS DE ESTRÉS DE TUBERÍAS MEDIANTE FEA PARA CONSIDERACIÓN DE EFECTO CREEP

El propietario de una planta de producción de acero en DURGAPUR (India), solicitó a CADE la evaluación de vida remanente de ocho sistemas de tubería de gas en el ciclo de generación (60 MW), incluyendo igualmente la evaluación de sus sistemas de soportación (muelles) y de sus conexiones con equipos.

Para este objetivo, se llevaron a cabo tanto análisis de flexibilidad como análisis de tensiones para la evaluación de los siguientes modos de fallo: colapso plástico, ratcheting y creep-fatiga. El estudio además, consideró otros problemas de la instalación directamente relacionados con la antigüedad de la planta (corrosión, deformaciones-ovalizaciones y grietas).

METODOLOGÍA Y ANÁLISIS

Con el objeto de simular la condición real del sistema, se consideró en el estudio de fluencia térmica (creep), un modelo de material del tipo strain hardening, para implementar el efecto de las creep strains. Además, se consideraron propiedades inelásticas del material (plasticidad), definiendo dichas propiedades como variables, en función de la temperatura, todo ello con el objetivo de obtener unos resultados más precisos y realistas.

La evaluación del efecto creep, se realizó siguiendo las indicaciones de la norma API579-1/ASME FFS-1, y aplicando la metodología de análisis FEM (análisis por elementos finitos). La secuencia de análisis incluyó:

  1. Caracterización del daño previo (corrosión, grietas, ovalizaciones…)
  2. Caracterización de materiales (plasticidad+propiedades creep)
  3. Consideración de condiciones de operación cíclica, basado en los históricos de operación.
  4. Obtención de estados tensionales y de deformación: evaluación de daño por creep–fatiga y de daño por colapso plástico y/o ratcheting.
Piping System Creep Analysis / Análisis de efecto creep de sistema de tuberías

Los resultados del estudio permitieron determinar el  daño acumulado por efecto creep-fatiga para el histórico de ciclos de operación de la planta, y estimar a su vez, la  vida remanente de los sistemas de tubería evaluados, para las condiciones de operación actuales. 

EXPERIENCIA

CADE suministra servicios avanzados de ingeniería, simulación y consultoría para la evaluación de equipos, sistemas de tuberías o estructuras críticas cuando su funcionamiento no es el esperado, cuando acontece un fallo mecánico o estructural, o cuando se necesita evaluar su integridad mecánica y vida remanente. 

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