numero 36 riveros canales david

7/23/2019 Numero 36 Riveros Canales David

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PRESIÓN CRÍTICA DE FALLO EN TUBERÍAS CON DEFECTOS DE COBAJO LA ACCIÓN DE EVENTOS TRANSITORIOS

A. Rodríguez1, P. Pinilla1, R. del Barrio2, M.V. Suárez1*

Gruo de !n"e#$iga%i&n en Ma$eriale# '

)ni"er#idad Poli$%ni%a deMadrid. +S! -a"ale#, A"da Ar%o de la VMadrid, +#aa.* +mail3 4uan%arlo#.#uarez5um.e#2 6ear$amen$o de Cien%ia e !ngeniería lo# Ma$eriale#.)ni"er#idad de Can$a(ria. +S de -áu$i8900 San$ander.



objetivo El presente trabajo pretene anal!"ar el pro#eso $ra#t%ra e ole

bajo #on!#!ones !n&'!#as tras %n golpe de ariete( el #%al se pro%##!erre r&p!o e %na )&l)%la o la paraa e %na bo'ba( * #+'o a$e#tasobrepres!+n ,eneraa a "onas #on p-r!a e espesor por #orros!+n

/ INTRODUCCION

el %ierre reen$ino de (om(a# o un %ierre ráido de la# "álre#ue#$a a alguna %on$ingen%ia de$e%$ada en la línea ue%ondu%ir a la aari%i&n de un :en&meno dinámi%o %ono%idogole de arie$e. +l gole de arie$e imli%a un aumen$o re

la re#i&n in$erna den$ro de la $u(ería, ro"o%ando la aauna onda de re#i&n ;ue "ia4a a lo largo del in$erior de la $"elo%idade# #&ni%a#. <a $u(ería aumen$a de diáme$ro y #e $en#ione# ;ue #e #ueronen a la re#i&n e#$á$i%a de oerCuando la onda llega a o$ro un$o en el oleodu%$o ;ue $amin$errumido el =uido, agua# arri(a, la onda #e re=e4a y r%omo una dere#i&n ;ue %au#a la %on$ra%%i&n ráida de la



Estas variaciones de presión repentinas en la tubería dan lugar a tensiones dinámicas queser significativas. El material no puede responder a las deformaciones impuesta por la ondinmediato, la cual se mueve a una velocidad aproximada de 1.200 m/s. omo resultado defase entre la variación de presión ! la deformación producida "1#, el material parece presencomportamiento que $ace que sea más rígido que el valor correspondiente a su módulo elá

tensiones más elevadas a las equivalentes en condiciones cuasi estáticas producidas por linterna. Este fenómeno dinámico es la causa de picos de tensión que puede conducir a fal%ara ello la tubería se $a modeli&ado, restringiendo el modelo a una cierta longitud que penum'rico a trav's del m'todo de los elementos finitos()E*+ . a onda de presión se $a modeli&ado introduciendo una sobrepresión ! unasupresión que van propagándose a lo largo de la tubería a velocidades sónica. 2 - )E* E E)E34 E 54%E E -6E3E E 378E69- 3-3-

En este estudio se $an empleado la combinación de dos t'cnicas de modeli&ado para obteal problema real. *odelos globales de una cierta longitud de tubería (del orden de metro+ u:E. 7na ve& que estas tensiones dinámicas ! deformaciones se$an obtenido se prepara un submodelo para un área más peque;a (del orden de centímetrse encuentra la discontinuidad para reali&ar el análisis de la misma. En este submodelo setipo 4 con el fin de incluir la discontinuidad,



+l modelo glo(al ara el e#$udio de lo# gole# de arie$e >a #ido lle"adouna #e%%i&n de $u(ería %on una longi$ud de 0,? m y un diáme$ro in$ernoe#e#or de la ared de la $u(ería e# de @,8? mm Para modelar el goleAnale# de Me%áni%a de la ra%$ura, di"idido la #e%%i&n en 2? ar$e# y are#i&n de 2 MPa en %ada una en in$er"alo# de 1.1?+? #. +#$e e# el $iara ;ue la onda de re#i&n #e de#la%e 2 %m %uando el =uido e# di#ela $u(ería e# de a%ero.

+l #iguien$e a#o e# ali%ar la re#i&n e#$á$i%a oera$i"a y #ueroner #o(rere#i&n %au#ada or el gole de arie$e 2 MPaD. Se >a $omado unade ?0 Eg7%m2 ? MPaD. <a de:orma%i&n %au#ada Fni%amen$e or la re#%omle$amen$e uni:orme, %omo era de e#erar, al%anzando "alore# de e;ui"alen$e a uno# 120 MPa, ;ue %oin%ide er:e%$amen$e %on lo# "alorla# ere#ione# analí$i%a#. +l lími$e elá#$i%o ara el a%ero en la $u(ería A#í, la re#i&n e#$á$i%a one el a%ero (a4o una $en#i&n e;ui"alen$e la %

#u lími$e elá#$i%o. <a onda de #o(rere#i&n #e #uerone a e#$a re#i&"e en la Igura 1.

Golpe de ariete, fase de sobrepresión. Tensiones equivalentes de Von Mdeformada a t1=2,29e-s, t2=!,"!e-s y t!=#e-s.



+l #iguien$e a#o e# ali%ar la re#i&n e#$á$i%a oera$i"a y luego #uerdere#i&n %au#ado# or el gole de arie$e. Se $oma una re#i&n in$ern?0MPaD. <a Igura 8 mue#$ra $re# %a#o# duran$e la roaga%i&n de unadere#i&n de(ido al gole de arie$e a lo largo de la $u(ería

<a# $en#ione# y de:orma%ione# ;ue #e rodu%en duran$e la :a#e de dede arie$e 4uegan un ael muy imor$an$e en lo# me%ani#mo# de genede$erminado# $io# de di#%on$inuidade# den$ro del ma$erial.

L



3. A-<!S!S +M 6+< ++CK 6+ GK<P+ 6+ AR!++ +- )B+RLAS CK- PR66+B!6K A <A CKRRKS!N-

8.1. $orrosión en una %ni&a 'ona mue#$ra una rdida #igniI%a$i"a de e#e$u(ería :a(ri%ada de a%ero AP! ?< O2, donde la ro:undidad de la %orro#i&n#igniI%a$i"a de e#e#or ;ue #e >a rodu%ido ueden #er o(#er"ada# en lo# (

(i)ura #. (allo en una tuber*a debido a una p+rdida de espesor por una &orr

<o# re#ul$ado# #e mue#$ran en la Igura @.

. Ba#ado en la in:orma%i&n %on re#e%$o a lo# $amao# y e#e#ore# de la arárea lo%al de la %orro#i&n >a #ido modelada %on el mayor de$alle o#i(le y #emodelo +M ara analizar el, +l modelo :ue #ome$ido a la re#i&n in$erna e#del :allo Eg7%m2D y #e >a o($enido la di#$ri(u%i&n de $en#ione# de Von MPara are%iar má# %laramen$e d&nde y en ;u medida #e e#$a rodu%iendo lma$erial ara la re#i&n in$erna del =uido %on#iderada en el análi#i#, la# áreelá#$i%o #e >a al%anzado #e >a %oloreado de %olor ro4o y el re#$o en azul. El fpredijo el modelo, en el borde de la zona local de corrosión y progresa a lo largo de di

diferencias bruscas en espesor como en el borde inferior de la zona local de corrosiónaparición de tensiones altas de cortadura que nalmente conducen a la deformación



3.2. Corrosión en dos zonas

Al !,%al 0%e en el #aso anter!or tene'os %na t%ber1a 0%e 2a s!o a$e#taa por %na #o#on la part!#%lar!a 0%e a2ora se apre#!an os "onas e #orros!+n !$erentes pero Con el objet!)o e anal!"ar el e$e#to 0%e pro%#e el $en+'eno el ,olpe e ar!ete so#orros!+n lo#al se 2a #reao %n 'oelo FE4 bas&nonos en los atos obten!os e

Figura . Modelo FEM donde se pueden ver las zonas de pér

al igual que los tramos SHELL y sólido. El 'oelo $%e so'e sobrepres!+n e 567,8#'5 954Pa: la #%al se apl!#a pro,lar,o e /; se##!ones obten!eno la !str!b%#!+n e tens!onVon 4!sses

Co'o era e esperar * en base a los res%ltaos obten!os en los 'oelos e ,olpe e a

!nta#ta se pro%#en %nos p!#os e tens!+n.

'a*ores 0%e s! la pres!+n $%era apl!#aa e

La part!#%lar!a 0%e se obser)a en este #aso #o'o se p%ees 0%e en las "onas e p-r!a e espesor la tens!+n 0%e soble 0%e en el resto e t%ber1a. Este 2e#2o es eb!o a 0%p-r!a e espesor se #o'portan #o'o "onas e #on#entraa'pl!$!#ano el$en+'eno e ,olpe e ar1ete.



CK-C<)S!K-+S

as &onas mu! próximas al golpe de ariete en el oleoducto se $an vivariaciones mu! rápidas de la tensiones (efecto a&ote+. Es necesarioinfluencia de este fenómeno en las posibles discontinuidades que prcomo es el caso de p'rdidas de espesor por corrosión

a p'rdida de espesor debido a la corrosión $ace que los bordes de act=an como concentradores de tensiones lo que provoca que poste&onas sean las primeras en alcan&ar la plastificación del material

El fallo es provocado por la deformación plástica debido a la existencun cambio brusco de espesor, lo que elimina la sospec$a de que el f

un fallo anterior el golpe de ariete genera una onda de sobrepresión ! otra de subpre

propagan a velocidades sónicas, provocando unos picos de tensionema!ores que si esta sobrepresión ! subpresión fueran sumadas de fcuasiestática a la presión de servicio

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