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Buenos días @Josesoglia ,

Respondo a estas cuestiones en cadena,

1. Al momento de calcular las tensiones, ¿Porqué se suman todas las tensiones para cada apartado? Es decir, para Tensiones longitudinales (Se suman todas), de igual manera para las tensiones cortantes y radial. Pregunto esto porque no leo que diga en el enunciado por ejemplo, tensiones total longitudinales, tensiones total cortantes y tensiones totales de Hoop Stress. Ó, es simplemente que siempre se suman para obtener un valor total de cada una (Longitudinal, cortante y Hoop Stress). (Ver Imagen 1).

Tenemos que sumarlas todas para obtener la resultante. El valor de tensiones de un tipo, como longitudinal o cortante, tiene lugar por diferentes cargas. En el caso de la longitudinal, por ejemplo, según las cargas por presión, flexión y fuerza axial. Por lo tanto para conocer el valor de tensión final es necesario sumar todas las componentes, de ahí que sumemos todas en el ejercicio.

2. Al momento de sumar las tensiones Longitudinales, no entiendo como suman teniendo unidades diferentes, debido a, La Fuerza Axial (Al momento de calcular la Tensión longitudinal Axial) da como resultados en unidades de kg*f/cm^2. Y, las demás tensiones longitudinales (Por presión y flexión) dan como resultado unidades de kg/cm^2. (Ver imagen 2)

Aunque sean conceptos (físicamente hablando) diferentes los kg pueden sumarse con los kgf sin problema, ya que tienen una equivalencia 1:1 1kgf=1kg, de ahí que podamos obtener las unidades finales en kgf/cm^2

3. Tomando la pregunta anterior (Nº2), sucede el mismo caso al momento de colocar las unidades de todos los resultados (Tensión cortante máxima, Hoop Stress, y tensiones longitudinales). ¿Por qué le colocan kg*f/cm^2? No se de donde sale esa unidad de fuerza si por ejemplo en Hoop Stress y tensión cortante en ningún dato de la formula esta multiplicado por la fuerza. (Ver imagen 3)

Es algo parecido a lo que te comentaba en la cuestión anterior, aunque sean conceptos físicamente diferentes, pueden sumarse 1:1 ya que guardan la misma relación, para obtener finalmente kgf y poder operar con ello.

4. En las teorías de falla cuando hablan de tensión de corte de fluencia, ¿Por qué se refiere siempre a S1?, ¿Es siempre así?. Del mismo modo, ¿S2 es el Hoop Stress?. Finalmente, ¿Por qué para todas las teorías de falla S2 y S3 son cero? (Ver Imagen 4)

S1 y S2 son las tensiones principales, y se relacionan con la tensión Hoop y Longitudinal con las fórmulas resultado del círculo de Mohr (imagen 1). S1 es el valor de máxima tensión, y por eso recibe el nombre de tensión principal 1 y adopta el valor de la tensión de fluencia ya que es el valor máximo de tensión con el que estamos comparando.

En el caso de la prueba axial trabajamos con una única carga axial correspondiente a la fuerza de tracción de la máquina de pruebas, por lo que el resto de tensiones asociadas a la probeta de prueba se mantienen en cero.

5. En el caso de este ejercicio, ¿Cómo puedo comprobar si realmente la tubería resiste a esas cargas y no va a fallar?, ¿Cuál teoría de falla debo tomar y cual sería el procedimiento?.

Las teorías de fallas son conceptos teóricos en base a pruebas de laboratorio para determinar propiedades del material, por lo que para determinar el fallo real de la tubería lo ideal es acudir a software de diseño o directamente a la ASME, con las teorías de falla podemos calcular si un material va a fallar según los resultados del ensayo de tracción, pero sus resultados no deben ser tomados como la decisión final. Principalmente porque los valores de tensiones longitudinal o hoop, son muy complejos de encontrar en sistemas de tuberías completos.

Dicho esto, para calcular la integridad del material (ojo, del material) podemos aplicar la ecuación del final del tema (imagen 2), sustituir los valores obtenidos para las tensiones longitudinal, hoop y cortante y compararla con Sh = tensión de fluencia x factor de seguridad para conocer si el material de la tubería se comportaría de una forma aceptable.

Si se cumple la relación, aún tendríamos que realizar análisis de estrés y cálculo de espesor por presión según ASME (u otra) para afirmar que la tubería cumple, pero si no cumple la relación podemos afirmar que el material no es válido, sin pruebas adicionales.

Espero te sea de utilidad Jose Enrique, Estamos en contacto, Saludos! 😁