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Tema 8: Analisis Dinamico – Envelope
Buenos dias Luis,
Entonces el caso envelope lo utilizamos cuando varios espectros aplican al mismo sistema de tuberías, pero se suele tener mas de un espectro aplicable a un mismo sistema de tuberías (normalmente yo solo lo he utilizado para temas de sismo, por lo que daba un poco lo mismo donde se apoyase la tubería ya que es el mismo para todo el sistema)??
En el diagrama de la explicación se ve como cada ramal tiene un espectro distinto (a,b,c). En realidad esto se puede hacer?? Por lo que veo generamos un espectro y le damos un nombre, pero luego no indicamos a que tuberías les aplica sino que entiendo que revisa todo el sistema para ese espectro que le hemos indicado. Si hacemos el envelope, entiendo que lo que hace es generar un espectro general al que aplicar a todo el sistema, estoy en lo cierto??
En cuanto a los factores de escala de cada espectro, siempre es 1??
En el ejercicio, para el caso modal entiendo que siempre le tenemos que dar el Hot modulus case y el Pressure stiffering case, estoy en lo cierto??
Una vez hecho el análisis modal, vamos a la respuesta de espectro y en este caso porque analizamos con respecto a ZPA (había entendido que los resultados eran mas correctos si lo hacemos con missing mass, quizás es que no entiendo la diferencia entre ambos, y cuando conviene utilizar los dos a la vez)?? Y cuando le definimos el valor de escala de s6, siempre utilizamos 1 pero hay algún caso en el que varíe este valor ??
He solucionado el problema de codigo simplemente modificando un soporte y añadiendo otro (a modo simple),el tema es que al ir al informe vero que me da el siguiente resultado:
F R E Q U E N C I E S
Mode Freq. Period Participation Factors Captured Modal Mass (Percent)
Number (Hertz) (Sec) X Y Z X Y Z Average
_____ _______ ________ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______
1 4.5295 0.221 0.07 -2.28 -0.52 0.025 29.382 1.548 10.318
2 5.5117 0.181 2.66 0.09 0.33 40.012 0.050 0.607 13.556
3 6.4610 0.155 0.05 -1.37 0.92 0.014 10.529 4.830 5.124
4 9.8278 0.102 0.62 -0.02 -1.36 2.205 0.003 10.433 4.214
5 12.7015 0.079 -0.03 0.64 0.09 0.004 2.294 0.046 0.781
6 53.8251 0.019 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000
Total captured modal mass (%) 42.259 42.258 17.464 33.994
Total system weight = 3102.7 kg
Entonces segun esto la tubería tiene una frecuencia anterual de 4.5 Hz, bajo mi punto de vista es aceptable, como lo ves??
Por otro lado la masa total capturada esta en 42% en X. 42% en Y y 17% en Z para una resultante de 33%, esto es aceptable?? Veo que estoy muy lejos del 100%?? Deberia de hacer cambios para acercarme??
Lo he puesto en automatico el mass point per spam y algo sube pero no sé si lo suficiente?? Tu como lo ves??
Total captured modal mass (%) 57.251 57.704 18.273 44.409
Gracias.
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7 Respuestas
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6599
Hola Daniel! Te contesto a tus cuestiones una por una a ver si arrojamos luz sobre el tema:
Entonces el caso envelope lo utilizamos cuando varios espectros aplican al mismo sistema de tuberías, pero se suele tener mas de un espectro aplicable a un mismo sistema de tuberías (normalmente yo solo lo he utilizado para temas de sismo, por lo que daba un poco lo mismo donde se apoyase la tubería ya que es el mismo para todo el sistema)??
En muchos casos si, este tipo de respeusta se da en grandes estructuras metálicas. Por ejemplo en Grandes refinerias con estructuras verticales que alcanzan los 20 o 30 metros. En este tipo de sistemas nuestra tubería suele estar compuesta por un riser que recorre los diferentes pisos y se va apoyando en las vigas del sistema.
En estos casos cada piso tiene un espectro diferente para el sismo en función de su altura y los espectros que hay por debajo (Esto me lo explicaron hace un tiempo en una refinería en Algeciras y tampoco puedo entrar en un detalle exhaustivo del cálculo de la estructura metálica, pero así es)
En el diagrama de la explicación se ve como cada ramal tiene un espectro distinto (a,b,c). En realidad esto se puede hacer?? Por lo que veo generamos un espectro y le damos un nombre, pero luego no indicamos a que tuberías les aplica sino que entiendo que revisa todo el sistema para ese espectro que le hemos indicado. Si hacemos el envelope, entiendo que lo que hace es generar un espectro general al que aplicar a todo el sistema, estoy en lo cierto??
Exacto, cuando sometemos nuestro sistema aun espectro de frecuencia no podemos definir una parte de la tubería afectada ya que por regla general el espectro afecta a todo el sistema, por tanto, si tenemos por ejemplo el riser que te comentaba en el anterior ejemplo, afectado por tres espectros diferentes en cada piso deberemos obtener un espectro GLOBAL que nos permita sumarlos todos, ahí es donde entra el comando Envelope
En cuanto a los factores de escala de cada espectro, siempre es 1??
No siempre, nosotros tnemos 1 considerando que cada espectro contribuye de la misma forma pero puede ser diferente. Imagina que el estructurista encargado de sacar los espectros de frecuencia, nos dice que el espectro B tiene una contribución un 50% superior al A, en tal caso el factor B debería ser 1,5 y así en todos los casos
En el ejercicio, para el caso modal entiendo que siempre le tenemos que dar el Hot modulus case y el Pressure stiffering case, estoy en lo cierto??
Sí, es cierto, aunque en este sistema al no tener temperatura los resultados no variarán pero, por seguridad, los activaremos siempre
Una vez hecho el análisis modal, vamos a la respuesta de espectro y en este caso porque analizamos con respecto a ZPA (había entendido que los resultados eran mas correctos si lo hacemos con missing mass, quizás es que no entiendo la diferencia entre ambos, y cuando conviene utilizar los dos a la vez)?? Y cuando le definimos el valor de escala de s6, siempre utilizamos 1 pero hay algún caso en el que varíe este valor ??
En este caso ha sido por continuar el ejemplo, podría haberse seleccionado missing mass sin ningún problema. En cuanto a la escala, lo que te comentaba, hemos puesto 1 ya que no es un problema real del que tengamos datos reales extraídos de una estructura metálica, pero podría darse el caso de que la contribución del espectro fuera distinta de 1 aunque este tipo de respuestas las debe de comunicar el estructurista.
En cuanto al uso de los 2 a la vez, lo que te comentaba en otros posts, hay una errara por el curso y aparece una “y” donde debería aparecer una “o”. Realmente no es necesario usar ambos a la vez ya que estaríamos aplicando una doble corrección al sistema.
He solucionado el problema de codigo simplemente modificando un soporte y añadiendo otro (a modo simple),el tema es que al ir al informe vero que me da el siguiente resultado:
F R E Q U E N C I E S
Mode Freq. Period Participation Factors Captured Modal Mass (Percent)
Number (Hertz) (Sec) X Y Z X Y Z Average
_____ _______ ________ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______
1 4.5295 0.221 0.07 -2.28 -0.52 0.025 29.382 1.548 10.318
2 5.5117 0.181 2.66 0.09 0.33 40.012 0.050 0.607 13.556
3 6.4610 0.155 0.05 -1.37 0.92 0.014 10.529 4.830 5.124
4 9.8278 0.102 0.62 -0.02 -1.36 2.205 0.003 10.433 4.214
5 12.7015 0.079 -0.03 0.64 0.09 0.004 2.294 0.046 0.781
6 53.8251 0.019 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000
Total captured modal mass (%) 42.259 42.258 17.464 33.994
Total system weight = 3102.7 kg
Entonces segun esto la tubería tiene una frecuencia natural de 4.5 Hz, bajo mi punto de vista es aceptable, como lo ves??
Es más que aceptable, Normalmente las bombas y equipos trabajan con frecuencias muy superiores, un valor entre 3 y 7 está muy bien. Con tener cuidado al arrancar la bomba y pasar rápido por la frecuencia de 4,5Hz no hay ningún problema. Veo que ya eres un experto en Análisis dinámicos!
Por otro lado la masa total capturada esta en 42% en X. 42% en Y y 17% en Z para una resultante de 33%, esto es aceptable?? Veo que estoy muy lejos del 100%?? Deberia de hacer cambios para acercarme??
Como te comentaba en otros posts, la masa total capturada es un dato a tener en cuenta que nos facilita la importancia de la corrección que está realizando el sistema. un 33% está bien, al principio todos intentais acercaros al 100% pero no es necesario.
Lo he puesto en automatico el mass point per spam y algo sube pero no sé si lo suficiente?? Tu como lo ves??
Total captured modal mass (%) 57.251 57.704 18.273 44.409
Bastante bien la verdad, una masa capturada del 44% es un valor aceptable, ya te digo, he llegado a ver valores del 20% incluso
Espero haberte ayudado Daniel! Veo que le vas cogiendo el truco a esto de los análisis modales, cuando haces unos cuantos lo ves todo más sencillo ya verás,
Un Saludo!
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Saludos @daniben y @Formacion_Industrial , Su debate ha estado genial, me ha servido para aclarar dudas y obtener nuevos conocimientos. Sin embargo, deseo consultarles lo siguiente:
1) ¿Cómo determinan que la frecuencia natural de la tubería es 4,5 HZ?
Muchas gracias por su tiempo.
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¡Hola @Josesoglia !
Aquí puedo ayudarte yo, estos post antiguos tienen las réplicas de Formación Industrial porque están heredados de nuestra plataforma anterior. Siéntete libre de etiquetarme a mi o a Miguel para temas de vibraciones.
La frecuencia en este caso que estudiamos era de 4,5Hz ya que era la primera frecuencia registrada en el report, fíjate como en la primera columna del report aparece un (Number Hertz) de 4,5295Hz, lo que indica esta priemra frecuencia de vibración del sistema.
Saludos!!😄
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Saludos tutor @luis-ramos , entendido. Muchas gracias.
Entonces, ¿Siempre, el primer valor de Frecuencia de la columna establecerá la Frecuencia total de nuestro sistema de tuberías?
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¡Hola @Josesoglia !
La primera frecuencia indica la frecuencia natural del sistema para el primer modo de vibración, que suele ser el dominante y el que más daño provoca si hay equipos cuya frecuencia se acopla a esta.
El resto de frecuencias son para el resto de modos de vibración que no suelen ser tan dominantes.
Todos los sistemas tendrán varios modos de vibración (algunos decenas) pero sólo los primeros serán los más significativos y en los que tendremos que centrar el estudio.
Te adjunto una imagen en la que se ve claramente como la frecuencia natural s la que provoca mayor transmisividad en un sistema cualquiera (Eje X el valor 1) atenuándose a medida que nos acercamos y alejamos de ese valor.
Espero te sirva, Saludos!! 😃
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