Formación Industrial
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Buenas de nuevo Daniel,
Llegamos al punto interesante y muy difícil de calcular de forma exacta con Autopipe, como habrás podido ver de las otras respuestas que he ido dándote a lo largo de la mañana Autopipe no es un programa diseñado para hacer este tipo de cálculos de forma exacta, de todos modos algo podemos hacer para aproximarnos.
Ahora mismo estoy involucrado en un Proyecto para un cliente importante que cuenta con una turbina para la recepción de aguas de rechazo procedentes de un proceso de desalación, en este caso nos exigen modelar la turbina completa puesto que necesitan conocer las reacciones que se producen en la losa que la soporta. En este caso, aplicable también a una bomba, debe realizarse lo siguiente,
1. Tenemos que localizar el centro de masas del equipo y suponer que este punto va a ser completamente rígido, aquí podremos colocar nuestro anclaje,
2. Tenemos que crear elementos “rígidos” en Autopipe que vayan hasta la tubuladura de conexión (Insert>Rigid Options Over Range), si por ejemplo es una bomba centrífuga, tendremos que colocar un elemento en dirección de succión y otro a la aspiración. Con esto modelaríamos la rigidez de la carcasa. El factor de rigidez puede ajustarse desde “Tools> Edit Options> Rigid Pipe Stifness Factor” este factor multiplica el módulo elástico del material por el número que ahí aparece por lo que puede cambiarse en caso de conocer la rigidez. Esto suele ser muy complejo de conocer por lo que se suele modelar como rígido sin más
3. Ahora modelamos la tubuladura continuando desde el elemento rígido hacia la conexión con el sistema de modo que especifiquemos un espesor de conexión y un Flange en el punto de conexión (Sabes modelar y analizar bridas correctamente?? Si no sabemos coméntamelo y te envío un anexo para verlo en detalle)
4. Por último creamos el reference point y especificamos las cargas máximas del fabricante y ya tendríamos nuestra bomba modelada. Como el diseño es propio en base a fichas técnicas es mejor hacerlo así que por normativa,
El ejercicio que podéis encontrar en el tema es una aproximación para que entendáis esta forma de modelar pero no está basada en datos reales tabulados.
Para arrojarte un poco más de luz sobre este tema voy a subir a este mismo Tema 3 una ficha de una bomba centrífuga y como la modelaría yo en Autopipe para ser lo más exhaustivo posible,
De igual forma, lo que te comentaba en otros posts, este tipo de modelado tan específico se usa en casos muy concretos, no te aconsejo ir tan al detalle en sistemas complejos con muchos equipos de bombeo porque a pesar de ser súper interesante y gratificante para nosotros los estresistas, el tiempo de resolución y modelado es mucho mayor, y por desgracia en nuestro mundo el tiempo es oro,
Gracias por tus comentarios en el foro Daniel!! Así ayudas muchísimo a tus compañeros. Un Saludo!
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Buenas Daniel,
Te voy contestando una por una tus preguntas:
La primera pregunta es si siempre hace falta poner entonces el Anchor y el Reference point en este tipo de equipos, o si el sistema cuenta con puntos de anclaje por ejemplo en el comienzo del sistema, solo hace falta colocar el reference point??
- En este tipo de equipos no es necesario, definiendo un equipo rotativo tal como se ve en el tema para ese punto, es suficiente. Siempre que el sistema esté anclado en otro punto del recorrido
Al poner el reference point entiendo que sin valores de carga admisibles ya que vamos a hacer comprobación con respecto a la norma (NEMA y API por lo que tomas ya directamente el los valores para el chequeo), estoy equivocado. Entiendo que las comprobaciones que hace el Autopipe tanto para Nema SM 23 como API 617 o 610 hace todas las comprobaciones (cargas unitarias en toberas, combinaciones de todas las cargas, etc)??
- En efecto Daniel, realiza todas las combinaciones del código, en el OutPut Report Final puedes echar un vistazo a todas las combinaciones de carga que se realizan y el resultado del chequeo “Outputo Report y marcamos solamente Equipment”
Por favor podrías aclarar cuando colocar Near o Far, en mi caso al indicar el nodo de conexión se bloquea esta opción y no me deja poner nada. Esto por qué pasa??
- Esta opción suele usarse muy poco, sólo se activa si el punto que hemos seleccionado es un codo para especificar si es el punto N o F, en este caso si se activaría, pero suele usarse muy poco en la realidad
Si se da la tesitura de tener una turbina con tres extracciones, existe la posibilidad de introducir una más en el diseño del Autopipe (ahora solo permite 2). En caso de no poder, el calculo se queda un poco cojo porque para hacer el Nema tiene que tener en cuenta todos los valores de carga de las conexiones de la turbina. Como se puede solucionar este asunto?? Como se calcularía (entiendo que colocando reference point y chequeando a mano el resultado del Nema)??
- En efecto Daniel , sólo podemos introducir 2 extracciones, en caso de querer introducir más puntos hay que hacerlo a mano, generando un reference point con las cargas admisibles del fabricante o de la normativa en cuestión
En cuanto a compresores quizás es aun mas complejo porque no es raro tener uno con varias etapas (en mi caso 3 etapas de compresión con su correspondiente intercooler), en el que el fluido entra y sale varias veces. Según lo que nos permite de saque el Autopipe solo podríamos considerar un compresor de dos etapas (entrada a etapa 1-> salida por ext1->entrada por ext2->salida por discharge point). Si tenemos una tercera etapa, se puede configurar algo en el Autopipe para introducir esta tercera etapa?? Si no, como se calcularía si cumplimos con el API 617 (lo mismo que para turbina, sacando los valores por conexión y chequeando a mano que se cumple con el API 617)??
- Exacto, en este aspecto Autopipe se queda un poco cojo, quizás porque al no estar tan orientado a tubuladuras y equipos si no al sistema de tuberías en sí, se presenta un poco parco en este aspecto. Me temo que en este caso no habría una forma automática de realizarlo sería necesario analizar las cargas con Reference Point y valores máximos de Normativa
Tanto para turbina como para compresor, entiendo que no es correcto hacer la comprobación por entrada y salida. Me explico, meter varios equipos en el mismo, considerando solo la entrada y salida de cada una de las etapas?? Entiendo que no, porque en las combitorias (en el caso del API por ejemplo la tercera comprobación que aplica) no tendría en cuenta las otras conexiones por lo que invalida el resultado, estoy en lo cierto??
- En estos casos yo aconsejo aproximación por reference point. Este punto va un poco ligado al anterior, a mi me pasó como a ti al principio, intentaba modelar los equipos de forma tal que todo estuviera integrado en el mismo sistema y software. Poco después descubres esto mismo y es que Autopipe está muy orientado a tuberías y el resto son “complementos” para apoyarnos un poco en el Análisis. Funcionan muy bien, pero están limitados
Normalmente cuando tengo este tipo de equipos solicito al fabricante las fichas técnicas y trabajo con las cargas máximas que figuran en ellas aplicando un factor de seguridad de 0,8. El motivo es sencillo, la Normativa es más restrictiva pero Autopipe no puede modelar equipos complejos como éstos donde tenemos más de 3 extracciones por lo que haciendo este procedimiento estarías del lado de la seguridad
El procedimiento que yo te aconsejo en este tipo de casos es trabajar con Reference point y las cargas del fabricante o en su defecto, si quiere hacerse un estudio en detalle de una boquilla (por ejemplo) simular la conexión como un anchor (que como te comento en tu otro post es el escenario más desfavorable) e introducir el equipo completo en otro software tipo ANSYS de modo que puedas analizar si tu equipo sobrepasa en algún punto las cargas establecidas por Normativa,
Creo que esta vez no he podido ayudarte todo lo que quisiera por las limitaciones del propio software, pero espero haberte aclarado los conceptos sobre el uso del comando “rotating equipment”
Un Saludo,
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Buenos Días Daniel,
Copio y pego tus preguntas y te voy contestando con otro formato,
En cuanto a colocar reference point junto a anclajes, entiendo que en este ejemplo lo estamos colocando para que el sistema este fijado, me explico, de no colocarlos el autopipe al calcular nos dará error de que el sistema esta sin fijar. La pregunta es si tiene sentido colocar ambos elementos a la vez??
- Tal como dices, si el sistema no cuenta con el anclaje el sistema dará error. Tiene sentido colocar ambos en dos escenarios:
- Si colocamos ambos elementos en un sistema con muchos equipos, podremos generar un OutPut Report con los puntos de referencia (Out Put Report y sólo marcamos Reference Load) que nos permita ver de forma rápida cuál de ellos no cumple con algún valor de cargas o momentos (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) es tremendamente cómodo cuando tenemos muchos equipos y se aprecia facilmente la palabra “FAIL” cuando nos movemos por el bloc de notas
- Para modelar el caso más desfavorable. Ten en cuenta que todos los equipos tienen un mínimo de flexibilidad en sus tubuladuras de conexión, lo cual permite absorber cierto grado de dilatación térmica y carga. Si modelamos el equipo como un anclaje rígido con un Reference Point asociado, este punto no permitirá ningún tipo de desplazamiento por lo que la carga obtenida en el mismo será máxima, y las tensiones experimentadas por el sistema serán máximas también, Si cumple con el anclaje, cumplirá en cualquier escenario
En un sistema más completo entiendo que tenemos dos opciones. Considerar por ejemplo anchor y luego ir a mirar los resultados de fuerzas y momentos de ese nodo o bien colocar el reference point y ver los resultados en la pestaña de reference point. Los resultados tanto de una manera como de otra son los mismos, cosa razonable. Si colocas este segundo tienen la ventaja de que si le damos los valores máximos admisibles nos indica directamente si la conexión es válida o no. Estoy en lo cierto??
- Estás en lo cierto, es muy cómodo porque en un sistema tipo desaladora en el que tienes 14 o 15 equipos conectados al mismo colector es más sencillo verlo de un vistazo en el OutPut que yendo conexión por conexión analizando los valores,
Entiendo que colocar reference points sobre todo es interesante cuando modelamos el equipo. Me explico, un tanque el cual este sujeto a dilatación térmica por las condiciones de proceso. En este caso conviene colocar reference point en las conexiones entre el tanque con las tuberías, ya que así entrará en juego el desplazamiento de la tobera del propio equipo en la evaluación de las cargas de esa conexión. Si en vez del reference point colocamos un anchor, se supone entonces que considera que esa unión no se mueve o bien nos obliga a calcular el desplazamiento admisible de esa tobera y meterla en el anchor (si no nos la ha facilitado el proveedor los desplazamientos), estoy en lo cierto??
- Tal como te voy respondiendo veo que has ido llegando a las conclusiones que te expongo en la primera respuesta por tu cuenta, ¡Buen trabajo de comprensión e investigación Daniel!. Efectivamente, otra función del reference point es usarlo en un punto de conexión con un equipo real que hemos modelado en su totalidad ( de forma aproximada) para tener en cuenta los efectos REALES de los desplazamientos de la tubuladura de conexión ya que en la realidad estas conexiones nunca son rígidas.
Por último, si la afirmación anterior es así, tengo una duda en cuanto al Reference Side ya que no se si está considerando todo esto a la hora de dar los valores de fuerzas y momentos en esa conexión. Me explico, tengo por un lado las cargas que genera la propia tubería/accesorios/soportes/etc, y por otro lado las que genera el tanque por su dilatación. Esta considerando todo ello en los resultados resultantes de ese reference point??
- Siempre, se tiene en cuenta la resultante total, es decir, por ponerte un ejemplo simple, si la tubería empuja con 2000N y la tubuladura con 1000N en sentido contrario, la resultante en ese reference point será 1000N Se tiene en cuenta el equilibrio de fuerzas final.
Espero haberte ayudado,
Un Saludo!
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Buenos Días Daniel,
Para los valores del módulo de Young (E) podemos acudir a la normativa ASME, ya que nos proporciona en la Tabla C-6 los valores de módulo de Young para diferentes aceros. (Os Anexo en la plataforma un extracto de normativa para que lo podáis tener a mano en vuestro día a día)
Para los valores de módulo elástico transversal o módulo de cizalladura (G) hay dos opciones:
- El módulo de cizalladura guarda la siguiente relación con el módulo de Young “G=E/(2(1+v))” siendo v el ratio de poisson. Según normativa ASME podemos suponer el ratio de poisson como 0,3 para la totalidad de los metales. Si te fijas 279/(2(1+0,3)= aprox 10700 ksi, tal como podéis ver en el ejemplo del trunnion del tema 1. Esta es la opción más rápida y recomendada.
- Existen tablas que arrojan valores del módulo de cizalladura para diferentes aleaciones. Os anexo un PDF del Metal HandBook para que también lo tengáis a mano,
Mi consejo personal, usad la primera opción siempre que se traten de metales, es lo más rápido y sólo tenemos que mirar en una única tabla, además está avalado por ASME.
Saludos!
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Hola Daniel,
En este caso se trata de un BUG del programa probablemente al establecer el GAP en la dirección inferior cree un error interno que hace que el soporte no actúe como tal,
Prueba a colocar el Inclined como soporte inferior y cambiar a RIGID, en este caso si restringe el movimiento. O partiendo del archivo original elimina el GAP introducido y sustituye el spring rate por RÍGIDO, en ese caso no debería haber desplazamiento
Un Saludo,
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Buenos Días Daniel, te contesto a tus cuestiones:
1. V stop: En efecto, es tal como lo has dicho pero el V stop puede comportarse como un Shoe si especificas un Gap muy grande en “above pipe” por ejemplo 2540mm. El rod Hanger en este caso es solo una representación gráfica del v stop y permite su movimiento en el eje Axial. SIn limitación
2. Inclined: Dependerá de como se introduzcan los parámetros (spring rate = RIGID) ya que un inclinado es tratado como un muelle. Lo ideal es no utilizar un soporte “como si fuera otro” . Al igual que si modelas una Guía con un gran Gap a izquierdas derechas y arriba se comportará como un V stop, pero en este caso, lo ideal es colocar el V-Stop
3. Puedes obtener el mismo resultado tanto con el V stop como con el Tie Link rígido, para modelar la posición límite de la rótula de una varilla es necesario colocar un line stop en el punto límite, Autopipe no analiza esta posición límite, es necesario que la calculemos mediante trigonometría o según lo que figure en el catálogo de soportes.
Un Saludo
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Buenos días,
Totalmente de acuerdo, supongo que al final tienen que establecer límites entre su software y otros más específicos de equipos aunque para nosotros los estresistas sea un poco más tedioso…
Gracias!
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Buenos Días Daniel,
Claro por supuesto, añado a este tema de equipos un módulo de análisis de bridas para que podáis tenerlo y aprendáis como se hace también con Autopipe,
Gracias!
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Genial Daniel,
Cualquier cosa que te surja volvemos a verla sobre la marcha,
Saludos!
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Buenos Días Daniel,
He realizado varias pruebas y no termina de convencerme los resultados con el soporte incline, mientras lo arreglan y no, creo que es mejor modelarlo de esta forma.
- Modelamos un perfil beam como el utilizado para el ejercicio de estabilizador, que nos sirva de apoyo
- Modelamos un par de tike link que vayan directamente al punto de soportado A01
Creo que es mucho mejor, en este caso con spring rate “rigid” se consigue desplazamiento cero en este punto y si vamos variando el spring rate el desplazamiento varía (tal como ocurriría en un modelo real)
Así que nos quedamos con esta representación. Te subo el modelo a la plataforma para que puedas bichearlo y realizar las pruebas que necesites,
Saludos!
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Buenos Días Daniel:
Yo diría que las diferencias entre un Inclined y un Vstop son 2:
1- Al inclined podemos dotarlo de “spring rate” de modo que podemos fijar una rigidez para que no se comporte como un soporte rígido, cosa que no podemos hacer en el V stop
2- El inclined podemos colocarlo en la posición que nos venga mejor, mientras el V stop es únicamente vertical.
Yo uso los V stop cuando tengo claro que la tubería no puede moverse en dirección vertical, por ejemplo una cuna en la que descansa la tubería donde la rigidez del soporte es muchísimo mayor que el esfuerzo que pueda provocarle la tubería. Es mucho más rapido, ahorramos tiempo de computación y estamos cometiendo un error mínimo apenas apreciable,
El modelado de un soporte (100% real) con la rigidez especificada y el uso de spring rate se suele dejar para sistemas en los que normalmente se pide un estudio detallado y es necesario valorar cada milímetro de movimiento para evaluar si un sistema cumple o no, estamos hablando de instalaciones Nucleares o presas hidráulicas con tuberías de diámetros superiores al DN1500. O estudios muy concretos en conexiones de elementos a tanques o recipientes a presión. En la mayoría de sistemas esta exactitud suele no ser necesaria
Autopipe nunca te mostrará si has sobrepasado el límite de un soporte ya que los sopores se tratan sólamente como restricciones a ciertos movimientos de la tubería, el estudio detallado de la integridad del soporte debe realizarse aparte con las cargas de Autopipe tipo ANSYS o similar y suele ser únicamente para casos muy concretos,
Mi consejo personal es que intentes modelar con soportes sin spring rate, tipo Vstop, Guia o Limit a no ser que se especifique de forma clara que es un muelle o sea necesario estudiar al milímetro ese desplazamiento por exigencias de tu cliente,
Espero haberte ayudado, Un Saludo!
