Diseño de risers metálicos
Estudiante: Ju an Sebas Sebastiti án M onsalve Gir aldo al do
Profesor: Gil berto berto Br uno El lwanger lwanger
Un iversidad Feder Feder al de Rio Ri o de Janeir o
Índice 1.
DISEÑO DE RISERS METÁLICOS METÁLICOS SIGUIENDO SIGUIENDO LA NORMA NORMA DNV DNV ............................................... 2 1.1.
Clasificación de seguridad ............................................................ ............................................................................................. ................................. 2
1.2.
Metodología de análisis de riser ............................................................. ................................................................................... ...................... 5
1.2.1.
Cagas de presión (P) ............................................................. .............................................................................................. ................................. 5
1.2.2.
Cargas funcionales (F) .......................................................... ........................................................................................... ................................. 5
1.2.3.
Cargas ambientales (E) ......................................................... .......................................................................................... ................................. 6
1.2.4.
Cargas accidentales (A) ................................................................... ......................................................................................... ...................... 6
1.3.
Criterios de diseño de risers ......................................................... ........................................................................................ ............................... 10
1.3.1. Efectos de cargas ............................................................ ....................................................................................................... ........................................... 12 1.3.2. Factores F actores de carga car ga ...................................................................................................... ...................................................................................................... 13 1.3.3. Factores de resistencia ............................................................... .............................................................................................. ............................... 14 1.3.4. Parámetros geométricos ....................................................................... ........................................................................................... .................... 14 1.3.5. Resistencia del material ............................................................................................ 16 1.3.6. Estados Límite ..................................................................................................... ........................................................................................................... ...... 19 -Estado límite último (ULS) ( ULS)................................................................... .................................................................................................. ............................... 19 -Estado límite de fatiga (FLS) ................................................................ ............................................................................................... ............................... 25 -Estado límite accidental (ALS) (ALS ) ............................................................. ............................................................................................ ............................... 26 -Estado límite de servicio (SLS)............................................................. ............................................................................................ ............................... 29 1.4.
Operación, mantenimiento y revaluación............................................... revaluación................................................................... .................... 30
1.4.1. Inspección en risers ........................................................ ................................................................................................... ........................................... 31 2.
ANEXO ................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................ 32 2.1
Análisis de esfuerzos ............................................................ ........................................................................................... ............................... 32
2.1.1
Tensiones debidas a presión interna........................................................... 32
2.1.2
Tensiones debidas al efecto combinado de presión y temperatura ........... 34
2.2
Diseño............................................................ .................................................................................................................. ...................................................... 37 2.2.1 Diseño de tuberías (pipeline) (pipeline) offshore offshore........................................................ 38 2.2.2 Diseño de tuberías de risers ............................................................... ........................................................................ ......... 43
Índice 1.
DISEÑO DE RISERS METÁLICOS METÁLICOS SIGUIENDO SIGUIENDO LA NORMA NORMA DNV DNV ............................................... 2 1.1.
Clasificación de seguridad ............................................................ ............................................................................................. ................................. 2
1.2.
Metodología de análisis de riser ............................................................. ................................................................................... ...................... 5
1.2.1.
Cagas de presión (P) ............................................................. .............................................................................................. ................................. 5
1.2.2.
Cargas funcionales (F) .......................................................... ........................................................................................... ................................. 5
1.2.3.
Cargas ambientales (E) ......................................................... .......................................................................................... ................................. 6
1.2.4.
Cargas accidentales (A) ................................................................... ......................................................................................... ...................... 6
1.3.
Criterios de diseño de risers ......................................................... ........................................................................................ ............................... 10
1.3.1. Efectos de cargas ............................................................ ....................................................................................................... ........................................... 12 1.3.2. Factores F actores de carga car ga ...................................................................................................... ...................................................................................................... 13 1.3.3. Factores de resistencia ............................................................... .............................................................................................. ............................... 14 1.3.4. Parámetros geométricos ....................................................................... ........................................................................................... .................... 14 1.3.5. Resistencia del material ............................................................................................ 16 1.3.6. Estados Límite ..................................................................................................... ........................................................................................................... ...... 19 -Estado límite último (ULS) ( ULS)................................................................... .................................................................................................. ............................... 19 -Estado límite de fatiga (FLS) ................................................................ ............................................................................................... ............................... 25 -Estado límite accidental (ALS) (ALS ) ............................................................. ............................................................................................ ............................... 26 -Estado límite de servicio (SLS)............................................................. ............................................................................................ ............................... 29 1.4.
Operación, mantenimiento y revaluación............................................... revaluación................................................................... .................... 30
1.4.1. Inspección en risers ........................................................ ................................................................................................... ........................................... 31 2.
ANEXO ................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................ 32 2.1
Análisis de esfuerzos ............................................................ ........................................................................................... ............................... 32
2.1.1
Tensiones debidas a presión interna........................................................... 32
2.1.2
Tensiones debidas al efecto combinado de presión y temperatura ........... 34
2.2
Diseño............................................................ .................................................................................................................. ...................................................... 37 2.2.1 Diseño de tuberías (pipeline) (pipeline) offshore offshore........................................................ 38 2.2.2 Diseño de tuberías de risers ............................................................... ........................................................................ ......... 43
1. DISEÑO DE RISERS METÁLICOS SIGUIENDO LA NORMA DNV Nota: Este capítulo es una traducción y resumen de algunas partes de la normaDNV-OS-F201 (Dynamic risers).
1.1.
Clasificación de seguridad
Según norma DNV, los risers deben ser analizados para que tengan una probabilidad de falla determinada que depende del nivel de riesgo de la estructura. Los tres diferentes tipos de seguridad son bajo, normal y alto respectivamente. Bajo: Donde la falla implica bajo riesgo de lesión humana y consecuencias ambientales y económicas menores. Normal: Para las condiciones en las cuales una falla implica riesgo de lesión humana, contaminación ambiental significativa o altas consecuencias económicas o políticas. Alto: Para condiciones de operación donde una falla implica un alto riesgo de lesión humana, contaminación ambiental significativa o consecuencias económicas o políticas muy altas.
Para determinar la clase de seguridad con la que debe ser diseñado un riser, es necesario conocer el tipo de fluido y el tipo de localización a ser analizada. En las siguientes 2 tablas tomadas directamente de la norma se muestras estas clasificaciones: cl asificaciones:
A partir de la información mostrada en las tablas es posible clasificar el tipo del fluido y la localización de interés en el riser. Conociendo esto es posible determinar la clase de seguridad que debe ser adoptada para realizar el diseño. Esta clase puede ser obtenida a partir de la siguiente tabla:
El diseño de la estructura puede ser llevado a cabo siguiendo dos filosofías. La más recomendable es la LRFD ( load resistance factored design ) en la que cada tipo de carga es multiplicada por un un coeficiente y la resistencia resistencia es minorada con otro factor. La otra filosofía es la WSD (working stress design ) en la que solo se usa un factor de seguridad o uso para cada estado limite.
Otra filosofía de diseño que también puede ser implementada es la de diseño basado en confiabilidad. EL elemento es dimensionado a partir de la probabilidad de falla que depende del estado límite y de la clase de seguridad. En la siguiente tabla se muestra las probabilidades de falla aceptables para cada caso:
Donde los diferentes estados límite mostrados en la anterior tabla, son respectivamente:
SLS: serviceability limit state. ULS: Ultimate limit state. FLS: Fatigue limit state. ALS: Accidental limit state.
Las condiciones que definen cada estado límite serán explicadas más adelante.
Metodología de análisis de riser
1.2.
Primero, es importante diferenciar los tipos de cargas ya que ellas se clasifican según su origen.
1.2.1. Cagas de presión (P) Son cargas debidas estrictamente al efecto combinado de presión hidrostática interna y externa. Pd es las presión de diseño, y es la presión superficial máxima durante la operaciones
normales. Pinc es la presión incidente y es la presión superficial que es improbable que sea excedida
durante la vida del riser. La presión local de diseño es calculada mediante la siguiente expresión: pld
P d i g h
La presión local incidente es: pli
P inc
i
g h
Donde i es la densidad del fluido interno y h es la diferencia de alturas entre la posición actual y el punto de referencia de presión interna. La presión hidrostática debida al agua de mar gobierna la presión externa en tubos directamente expuestos a agua de mar.
Sistema de control de presión: Es un sistema que debe ser usado para prevenir que la presión interna en algún punto exceda la presión admisible. Es compuesto por un sistema de regulación de presión, un sistema de seguridad de presión e instrumentación y sistemas de alarma.
1.2.2. Cargas funcionales (F) Peso y empuje de flotación del riser, tubing, revestimiento, costras marinas, ánodos, módulos de flotabilidad, contenidos y accesorios. Peso interno de los fluidos. Tensiones aplicadas para top-tensión risers.
Esfuerzos residuales inducidos por la instalación o pre-tensiones. Pre-carga en los conectores. Desplazamientos aplicados y cargas de guías, incluyendo posicionamiento activo de soportes de flotación. Cargas térmicas. Presión del suelo en risers enterrados. Asentamientos diferenciales. Cargas debidas a operaciones de perforación. Cargas de construcción y cargas debidas a herramientas.
1.2.3. Cargas ambientales (E) Olas. Olas internas y otros efectos debidos a diferencias en la densidad del agua. Corriente. Sismo. Hielo. Movimientos del flotante debidos a fuerzas de viento, olas y corriente. Desplazamientos (offsets) debidos a fuerzas de ola, fuerzas de viento y corriente. Movimientos de frecuencia de ola. Movimientos de baja frecuencia.
1.2.4. Cargas accidentales (A) Las cargas accidentales son definidas conociendo el nivel de riesgo del riser. Estas cargas serán explicadas más adelante cuando se hable de los estados límites de diseño en el capítulo de criterios para el diseño de risers.
Para el diseño de risers, la DNV-OS-F201 ha recomendado el siguiente fluxograma: -Identificar todas las diferentes situaciones relevantes para el diseño y los estados límite. -Considerar todas las cargas mencionadas anteriormente. -Desarrollar un diseño preliminar del riser y presión estática, realizar un chequeo de diseño (bursting, pandeo circunferencial y pandeo propagante) -Establecer las condiciones de carga. -Definir los efectos generalizados de carga para criterios de combinaciones de carga. -Realizar el análisis del riser usando modelos apropiados de análisis. -Realizar análisis de extremos. -Chequear que estados límites relevantes no sean excedidos.
A la hora de considerar las cargas es importante tener en cuenta el periodo de retorno para el cual son calculadas. En el caso de condiciones de operación permanentes, las cagas utilizadas son para condiciones de 100 años de periodo de retorno.
El periodo de retorno para condiciones de operación temporal debe ser calculado con base en el tiempo en que la plataforma estará funcionando. Cuando no se tiene mucha información, puede usarse un periodo de retorno de:
100 años de periodo de retorno, si la plataforma va a operar durante más de 6 meses. 10 años de periodo de retorno para las condiciones ambientales actuales, si la plataforma va a operar durante un periodo mayor a tres días y menor a 6 meses. Para operaciones de menos de 3 días, puede ser especificada una condición de carga extrema, esto es basado en una condición climática confiable de huracán.
1.3.
Criterios de diseño de risers
Serviceability limit state (SLS): Requiere que el riser debe ser capaz de permanecer en servicio y funcionar correctamente. Este estado límite corresponde a los criterios que limitan o gobiernan la operación normal (uso funcional) del riser. Ultimate limit state (ULS): Requiere que el riser debe permanecer intacto y evitar la ruptura, pero no necesariamente debe ser capaz de operar. Para condiciones de operación este estado límite corresponde a la máxima resistencia a las cargas aplicadas con 10 -2 de probabilidad anual de excedencia. Accidental limit state (ALS): Es un ULS debido a cargas accidentales o infrecuentes. Fatigue limit state (FLS): Es un estado límite último debido a la acumulación excesiva de grietas de fatiga que se propagan, o de daño debido a cargas cíclicas. A continuación se muestra la traducción de una interesante tabla que la norma DNV muestra, en la que relaciona los diferentes modos de falla que pueden tener risers y/o conectores, con los estados limite.
Categoría de Estado Límite
Estado Límite
Falta de contacto
No hay contacto entre, por ejemplo, riser-riser, riser-amarra, risercasco, árbol superficial - floater deck, árbol submarino del lecho marino, jumper superficial con floater deck.
Respuesta angular excesiva
Deflexiones angulares grandes que están más allá de los límites operacionales especificados, por ejemplo, inclinación de flex joint o ball joint.
Desplazamiento excesivo del topo
Grandes desplazamientos relativosdel topo, entre el riser y el flotante que están fuera de los límites operacionales especificados para los principales top tensioned risers, por ejemplo, recorrido de telescopic joint, joint lizo y tensor, tubería flexible, equipos de superficie y piso de perforación. Tenga en cuenta que los sistemas pueden ser diseñados para exceder los límites de desplazamiento si se mantiene la integridad estructural.
Funcionamiento mecánico
Funcionamiento mecánico de un conector durante make-up / break-out.
Estallido (Bursting)
Ruptura de la membrana de la pared del tubo debido únicamente a sobrepresiones internas
SLS
Pandeo circunferencial "colapso" (Hoop buckling ) Pandeo propagante ULS
ALS
FLS
Deformación plástica bruta (aplastamiento) y / o pandeo (colapso) de la sección transversal de la tubería causada por sobrepresión externa únicamente. Pandeo circunferencial propagante iniciado por el pandeo circunferencial.
Deformación plástica bruta y pandeo local
Deformación plástica bruto (ruptura / aplastamiento) de la sección transversal de la tubería en combinación con cualquier pandeo local de la pared de la tubería (arrugas) debido al momento de flexión, fuerza axial y sobrepresión interna.
Deformación plástica bruta, pandeo local y pandeo circunferencial
Deformación plástica bruta y pandeo circunferencial de la sección transversal de la tubería y / o el pandeo local de la pared del tubo debido al efecto combinado de la sobrepresión externa, la tensión eficaz y momento de flexión.
Fractura inestable y deformación plástica bruta
Crecimiento Inestable grieta o ruptura del ligamento o ruptura de la sección transversal de un componente agrietado.
Estanqueidad de líquido
Fugas en el sistema del riser incluyendo tubería y componentes.
Pandeo global
Pandeo general de columnas (pandeo de Euler) debido a la compresión axial (tensión efectiva negativa)
Igual a ULS y SLS
Las fallas producidas por cargas accidentales directamente, o por cargas normales después de los acontecimientos accidentales (condiciones de daño).
Falla a fatiga
Daño excesivo por fatiga de Miner o crecimiento de grietas de fatiga debido principalmente a cargas ambientales cíclicas, directa o indirectamente. El límite del tamaño de las grietas produsidas por fatiga puede ser el espesor de pared (fugas) o el tamaño crítico de fisuras (fractura inestable / deformación plástica bruta).
El diseño basado en el método LRFD sigue la siguiente relación: S d S p ; F S F ; E S E ; A S A M d
R K SC m c
Sd es la solicitación debido al resultado de cargas de presión (S p), de cargas funcionales (S F), cargas ambientales (SE) y cargas accidentales (SA). F , E y A son los
factores de mejoramiento de cargas funcionales, ambientales y
accidentales respectivamente. SC es un factor de reducción de resistencia que tiene en cuenta la clase de seguridad de la
estructura y las consecuencias de una posible falla.
m
es un factor de reducción de resistencia debido a las incertidumbres en las propiedades de
los materiales. c es un factor de reducción
de resistencia que toma en cuenta situaciones especiales.
RK es la resistencia generalizada.
1.3.1. Efectos de cargas
Momento flector de diseño para cargas funcionales y ambientales :
M d
F M F E M E A M A
donde: Mf = Momento flector de cargas funcionales ME = Momento flector de cargas ambientales MA = Momento flector de cargas accidentales
Tensión efectiva de diseño para cargas funcionales y ambientales :
T ed
F T eF
donde:
E T eE A T eA
TeE = Tensión efectiva debida a cargas ambientales TeA = Tensión efectiva debida a cargas accidentales Normalmente F+E (cargas funcionales más ambientales) e cagas A (accidentales), no son consideradas simultáneamente en el análisis global.
La tensión efectiva es dad por: T e
T w
pi Ai
pe Ae
donde: Tw = Tensión verdadera de la pared (es decir, el esfuerzo axial resultante encontrado mediante la integración del esfuerzo axial sobre la sección transversal) Pi = Presión local interna. Pe = Presión local externa. Ai = área interna de la sección transversal. Ae = área externa de la sección transversal.
1.3.2. Factores de carga Los siguientes coeficientes son tenidos en cuenta a la hora de aumentar las cargas o sus efectos:
1.3.3. Factores de resistencia Los siguientes coeficientes son utilizados a la hora de minorar la resistencia de la estructura con base en el tipo de clase de seguridad y estado límite: Factor de clase de seguridad Bajo 1.04
SC
Normal 1.14
Factor de resistencia del material ULS & ALS 1.15
Alto 1.26
m
SLS & FLS 1.0
1.3.4. Parámetros geométricos Los siguientes parámetros geométricos deben ser tenidos en cuenta:
EL diámetro nominal externo D aplica en cálculos de resistencia para todos los modos de falla.
Para chequeos de diseño por explosión (burst) y presión de colapso, la resistencia debe ser calculada basada en los espesores de las paredes como se muestra a continuación: “Mill pressure test” (prueba hidrostática) y condición de test de presión en el
sistema: Se prueba mediante el sellado de un segmento de tubería, llenando con agua, y elevando sistemáticamente la presión del agua hasta las especificaciones requeridas.
t 1
t nom
t fab
Condición de operación: t 1
t nom
t
t
fab corr
donde: t no m es el espesor nominal especificado de la pared del tubo
t fab es una tolerancia negativa de fabricación (manufactura)
t corr es
un valor admisible por corrosión, erosión y desgaste
La resistencia para todos los otros estados límite relacionados a cargas extremas, deben ser calculados basados en el siguiente valor de espesor:
Para instalación/recuperación y sistema de test de presión: t 2
t nom
Para otros casos t 2
t 1 es
t nom
t corr
el espesor mínimo de la pared y es relevante para los chequeos de diseño donde es
probable que ocurra la falla en relación con una baja capacidad. t 2
es usado para chequeos de diseño gobernados por carga externa y la falla ocurre
principalmente como efecto de una carga extrema en un lugar con espesor promedio. La variación en el espesor del riser a lo largo de la vida de diseño debe ser considerada en el cálculo de daño a fatiga para largo plazo (in-place, condición de operación). Un espesor promedio puede ser aplicado en el cálculo de la tensión nominal para la fatiga. La siguiente aproximación puede ser utilizada en ambientes estacionarios corrosivos: t 3 t nom 0.5t corr
Para el cálculo de fatiga en procedimientos anteriores a la condición de permanencia tales como tow-out y la instalación, el espesor puede ser tomado como: t 3
t nom
1.3.5. Resistencia del material La resistencia del material característico f k a ser usadas en los diferentes cálculos es dada por: Resistencia del material para tracción circunferencial:
f u
1.15
f k min f y ,
Resistencia del material para compresión circunferencial:
f k
f y fab
Resistencia del material para tensión longitudinal:
f k
f y C
donde
fab
C
es un factor de fabricación
es un factor de endurecimiento
f y
SMYS
f u
SMTS
f y temp ,
U Denota la tensión de fluencia característica
f u temp U Denota la resistencia a la tracción característica ,
Donde SMYS Es el mínimo esfuerzo de fluencia especificado
f y ,temp es un factor de reducción para el esfuerzo de fluencia debido a la temperatura SMTS Es la mínima
resistencia a tensión especificada (esfuerzo último)
f u ,temp es un factor de reducción para la resistencia a tensión debido a la temperatura
U
es un factor de resistencia del material
Los factores (esfuerzos) de reducción de resistencia por temperatura deben ser establecidos al comienzo del diseño y deben ser verificados en los procesos de manufactura. Cuando no se tiene información del efecto de reducción de resistencia por temperatura sobre el esfuerzo de fluencia, la norma DNV-OS-F201 recomienda seguir la siguiente gráfica para los siguientes materiales: C-Mn steel 22Cr Duplex 25Cr Duplex stainless steel
En cuanto al factor de resistencia del material U , depende una característica conocida como “requerimiento suplementario U”
Para tubos soldados, este requerimiento se considera únicamente para esfuerzo de fluencia SMYS a temperatura ambiente en la dirección transversal. Para tubos no soldados entregados en las pruebas condición de tensión, puede realizarse en la dirección longitudinal. El régimen de prueba determinado se propone asegurar que la tensión media de fluencia estén por lo menos dos desviaciones estándar por encima de SMYS. El programa se aplica a la producción de más de 50 unidades de prueba. Se permite formas alternativas de la documentación de la misma en base a los resultados de pruebas anteriores en la misma producción. El régimen de pruebas descrito es requerido para poder cumplir con el requisito suplementario U, pero como se ha dicho, incluso si todas las tuberías probadas cumplen los requisitos para la calificación en cuestión, no es necesario que todas las tuberías cumplan con esto.
Conociendo el origen del material, sabiendo si cumple el requisito complementario U o no, es posible conocer el factor de resistencia del material
U
Factor de resistencia del material Normal 0.96
U
Requisito suplementario U 1.0
El factor de fabricación es usado para calcular Resistencia del material para compresión circunferencial para el diseño a pandeo circunferencial, pandeo local y pandeo propagante. Cuando no se tiene suficiente información del fabricante, la siguiente tabla puede ser utilizada para determinar el factor de fabricación. Esta tabla aplica para tubos manufacturados con los procesos de UOE, UO o TRB (three roll bending) o procesos de deformación en frío similares.
Factor de fabricación fab Resistencia a tracción o tubos sin costura (sin soldadura) 1.00
Resistencia de compresión para tubos soldados UOE UO/TRB 0.85 0.925
El factor de endurecimiento C es dado por la siguiente ecuación: C
1
f u f y
0.4 qh 0.4 qh 60 D t 0 2
para 45
para para
D t 2 15 15 D
t 2 60
D t 2 60
P ld P e q h P b t 0
2 3
2
para P ld P e para P ld P e
P ld es la presión local de diseño, P e es la presión externa y P b es la resistencia a la explosión,
que será explicada más adelante. El factor de endurecimiento C nunca será tomado como mayor a 1.20.
1.3.6. Estados Límite -Estado límite último (ULS) Para atender el estado límite último, el riser metálico debe diseñarse contra diferentes modos de falla.
Estallido (Bursting)
Los tubos sometidos a sobrepresión interna neta deben diseñarse para satisfacer ciertas condiciones, la primera de ellas es la siguiente:
P
li
P e
P b t 1
m SC
Donde
P li es la presión local incidente P e es la presión externa
La resistencia al estallido es dada por la siguiente expresión:
2 t
f min f y ; u 3 D t 1.15
2
P b t
Donde t es un valor que será substituido por t 1 o t 2 dependiendo del caso.
La presión local incidente es la presión interna máxima esperada con una baja probabilidad de excedencia anual. Normalmente esta presión superficial incidente es tomada como un 10% por encima de la presión de diseño
P li
P ld
0.1 P d
Donde P ld es la presión local de diseño, obteniendo:
P li
P d i g h 0.1 P d
P li
1.1
P d i g h
El espesor nominal de diseño es dado por:
t nom
t 1 t corr t fab
Cuando la tolerancia negativa del fabricante es dada como un porcentaje del espesor nominal, entonces:
t nom
t
1
t
corr
1 %t fab
El espesor del tubo calculado a partir de la resistencia al estallido es:
D
t 1 4
3
f u
1.15
min f y ; m SC
P li P e
1
Pandeo circunferencial "colapso" (Hoop buckling )
Los tubos sometidos a sobrepresión externa deben ser diseñados para satisfacer la siguiente condición:
P P e
min
P e t 1
SC m
Donde P min es la presión interna mínima. La resistencia a la presión externa (hoop buckling) P c t es calculada resolviendo la siguiente ecuación:
P c t
P el t P c2 t P p2 t
P c t P el t P p t f 0
D
t
La presión de colapso elástica (inestabilidad) de un tubo, es dada mediante la siguiente expresión:
t 2 E D P el t 2 1
3
La presión de colapso plástica es dada por:
P p t
2
t D
f y
fab
La ovalización inicial es calculada de la siguiente manera:
f 0
Dmax Dmin
D
La ovalización inicial no debe ser tomada menor a 0.005. La ovalización causada durante la construcción e instalación, debe ser tenida en cuenta. La ovalización debida a presión externa o momento en la posición instalada, no debe ser considerada.
Pandeo propagante
El pandeo propagante es un chequeo que debe ser realizado con el fin de garantizar que efectos de posibles pandeos locales no generen pandeo circunferencial de colapso:
P e P min
Donde
c
P pr c SC m
1 es usado para casos en que no hay pandeo propagante. Si el
pandeo viaja distancias cortas, entonces el factor es tomado como
c
0.9 .
La resistencia al pandeo propagante es dada mediante la siguiente expresión:
t P pr 35 f y fab 2 D
25
Si el diseño es suficiente para garantizar la resistencia al pandeo propagante, entonces la condición de pandeo circunferencial también será satisfecha.
Criterio de cargas combinadas
Los elementos tubulares sujetos a momento flector, tensión efectiva y sobrepresión interna neta, deben ser diseñados para satisfacer la siguiente ecuación:
M SC m d M k
P ld P e 1 P t b 2
2
2 2 T ed P ld P e T P t 1 b 2 k
donde M d es el momento flector
de diseño
T ed es la tensión efectiva de diseño P ld es la presión local interna de diseño P e es la presión local externa
Mk es el momento flector plástico resistente, es calculado como sigue:
M k
f y
c
D
t 2
2
t 2
T k es la fuerza axial plástica resistente, calculada de la siguiente manera:
T k
f y
c
D t t 2
2
es la resistencia al estallido mencionado anteriormente.
P b t 2
Para tubos sujetos a momento flector, tensión efectiva y sobrepresión externa neta, deberá satisfacerse la siguiente condición:
2
2 M d T 2 P P 2 2 min ed SC m e SC m P t 1 T M k k c 2
Donde P c t 2 es la resistencia a la presión circunferencial, mencionada anteriormente. Para condiciones de instalación, las ecuaciones anteriores podrán multiplicarse por un factor de
c
1.05
La verificación de fuerzas combinadas puede ser realizada alternativamente a partir del método de esfuerzos admisibles considerando el siguiente factor de uso:
Factor de uso η para cargas combinadas
Bajo 0.83
Normal 0.79
Alto 0.75
Para el caso de tubos sometidos a momento flector, tensión efectiva y sobrepresión interna, la verificación debe ser realizada mediante la siguiente ecuación:
M M k
P ld P e 1 P t b 2
2
T e T k
2
P ld P e P t b 2
2
2
Para el caso de tubos sometidos a momento flector, tensión efectiva y sobrepresión interna, la verificación es:
2
M T 2 P P 2 4 min e e M k T k P c t 2
-Estado límite de fatiga (FLS) L estructura de riser debe satisfacer adecuadamente la condición de fatiga para garantizar una correcta operación a lo largo de su vida útil. La verificación de fatiga puede ser realizada por dos métodos diferentes. EL primero es el método basado en las curvas S-N y el segundo es basado en la propagación de fisuras de fatiga calculadas mediante la teoría de la mecánica de la fractura. La tensión cíclica nominar que gobierna el cálculo de fatiga en tubos, es normalmente una combinación lineal de tensiones debidas a fuerza axial y momento flector:
T e
D t t 3
3
32 M
D
4
D t 3
D 2 t
4
3
Esta combinación varía alrededor de la sección circular del riser.
Cuando el cálculo de la fatiga es realizado usando el método de las curvas S-N, las siguientes consideraciones deben ser tenidas en cuenta:
EL cálculo debe ser realizado para un periodo de corto plazo con una distribución de ciclos de tensión nominal. Debe seleccionarse adecuadamente las curvas S-N. Debe incorporarse un factor de corrección de espesor. Debe determinarse el factor de concentración de tensiones no incluido en las curvas S-N Debe determinarse el daño acumulado a fatiga para las condiciones de corto plazo
El criterio a fatiga que debe satisfacerse es el siguiente:
D fat DFF 1.0
Donde
D fat es el daño acumulado a fatiga calculado usando la regla de Palmgren-Miner DFF es
el fator de diseño a fatiga
Baja 3.0
Factor de diseño a fatiga DFF Clase de seguridad Normal 6.0
Alta 10.0
-Estado límite accidental (ALS) El estado límite accidental es verificado para atender eventos o cargas inusuales o accidentales. Estas cargas accidentales deben entenderse como cagas que el riser recibe bajo condiciones anormales debidos a operaciones incorrectas o fallas técnicas. Los siguientes chequeos deben ser realizados: * Resistencia contra cargas accidentales directas (eventos discretos típicamente caracterizados con una frecuencia de ocurrencia anual menor a 10 -2); * Resistencia última y evaluación de consecuencias debidas excedencias de una condición de servicio SLS generando limitaciones operacionales; * Resistencia a cargamentos ambientales en un caso post-accidente, por ejemplo cuando una línea de amarre se rompe, o cuando el navío sufre rotaciones iniciales (adernamiento/ heeling)
Las categorías de las cargas accidentales son las siguientes: -Fuego y explosiones -Impacto/colisión como: Interferencia de risers infrecuente; Impacto de objetos y anclajes abandonados; Impacto de objetos flotantes -hook/snag (ancla) genera cargas como arrastre de anclaje. -Falla en el sistema de soporte como:
Pérdida o atascamiento por mal funcionamiento del sistema de compensación de movimientos verticales ; Pérdida de flotación; Pérdida de líneas de amarre; Falla en posicionamiento dinámico (DP) -Excedencia de sobrepresión interna incidente Perdida en el sistema de seguridad de presión; Falla en el tubo del pozo, o empaques Aumentos en la presión Well kill -bullheading -Eventos ambientales Sismo Tsunami Iceberg
Condiciones de cargas ambientales con un periodo de retorno de 10.000 años que se ajustan a una distribución de probabilidad con una cola normal en el largo plazo, están implícitas en el criterio de diseño ULS y no necesitan ser consideradas como una carga accidental para los risers. Eventos ambientales accidentales deben ser evaluados asumiendo un valor de periodo de retorno razonable que no se probable de ser excedido durante la vida de diseño. (por ejemplo 200 años). También debe ser asumido un raro e intenso evento como por ejemplo un sismo, con un intervalo de recurrencia desde varias centenas a pocos miles de años. Las cargas accidentales y los efectos de estas cargas son determinadas a través de la frecuencia de ocurrencia y su magnitud. Efectos de cargas accidentales características y combinaciones de cargas para diferentes modos de operación son recomendados por la DNV –F201 en la siguiente tabla:
El diseño contra cargas accidentales debe ser realizado mediante un cálculo directo de efectos impuestos por las cargas sobre la estructura. Un chequeo simplificado de diseño puede ser realizado usando la siguiente tabla, teniendo en cuenta los factores de aumento de carga y los factores de reducción de resistencia.
-Estado límite de servicio (SLS) El estado límite de servicio está relacionado con condiciones normales de operación. Los estados límite de servicio están asociados con limitaciones con deflexiones, desplazamientos y rotaciones del riser global o ovalización en el tubo del riser. El límite de ovalización debida a flexión y falta de redondez es el siguiente: f o
Dmax Dmin D0
0.03
El requerimiento puede ser rebajado si es incluida una reducción en la resistencia a momento, si restricciones geométricas son aceptadas y si son considerados ciclos de tensión adicionales causados por la ovalización. La ovalización debe ser evaluada a lo largo de todo el riser, ella puede surgir en vanos libres, soportes artificiales y asentamientos de apoyos. En las siguientes tablas de la norma DNV F201 se muestran algunos ejemplos de estados límite de servicio para los casos de risers de perforación y work-over con BOP submarino y de superficie, para risers de exportación e importación y para risers de producción con árbol superficial.
1.4.
Operación, mantenimiento y revaluación
Los risers deben cumplir ciertos criterios para su correcta operación, para esto es necesario realizar inspecciones durante el servicio. Los risers además de ser operados adecuadamente, deben tener mantenimiento y deben ser inspeccionados para garantizar un nivel de seguridad aceptable a lo largo de su vida en servicio. Los risers también deben ser inspeccionados después de incidentes de daños potenciales, y debe confirmarse si algún reparo debe ser realizado. Las siguientes cosas deben ser tenidas en cuenta a la hora de realizar una inspección en los componentes de los risers: -Componentes de línea de riser sobrecargados o con deformaciones permanentes; -Fisuras debidas a fatiga (soldadura de contorno, conectores, ánodo de fijación de soldadura) -Fugas o filtraciones (pérdidas en conectores mecánicos, daños en sellos de equipos) -Daños como abolladuras, rasguños, recubrimientos sueltos o muy deformados; -Desgaste interno y externo; -Corrosión interna y externa; -Recubrimientos con anti-corrosión/abrasión; -Protección catódica;
-Aumento de espesor por recubrimientos marinos (marine growth); -Condiciones en el suelo marino como el towch down point.
Los risers deben ser visualizados y examinados para factores como daño externo, distorsión del tubo, marine growth excesivo, corrosión externa, configuraciones generales de tubos y deslizamientos de módulos de flotadores o de estabilización (ballast). Los defectos deben ser documentados con respecto al tipo, tamaño y localización. El efecto de estos defectos en la integridad estructural del riser debe ser evaluada.
1.4.1. Inspección en risers La filosofía de inspección debe ser una parte integral del diseño. Antes de realizar una inspección, ésta debe ser muy bien planeada, conociendo de antemano componentes críticos y garantizando las provisiones para realizar dicha inspección. Los métodos necesarios para realizar la inspección también deben ser definidos y la viabilidad de éstos debe ser evaluada. Todo lo que será realizado en la inspección debe ser debidamente detallado y planeado con fechas y tiempos de duración como parte de la documentación de la operación y mantenimiento. Las partes que tengan daños a ser reparados, o que estén expuestas y donde la falla conduzca a serias consecuencias, deben ser sujetas a una especial atención en la planeación de operación y mantenimiento. Los risers deben ser inspeccionados para fisuras de fatiga de acuerdo con los principios dados por la teoría de la mecánica de la fractura. Equipos que se desgastan como sellos, lubricantes, componentes periódicamente desconectados y pinturas deben ser inspeccionados o reemplazados en una programación base. Por otro lado, los equipos deben ser diseñados para facilitar esas operaciones de mantenimiento.
2. ANEXO 2.1 Análisis de esfuerzos Nota: este capítulo de este documento es una traducción y resumen de los capítulos 3, 6 y 7 del libro offshore pipelines de los autores Boyun Guo et al.
En análisis de risers, luego de realizar el análisis estático y dinámico, debe verificarse que la estructura resista los esfuerzos máximos resultantes. Para esto inicialmente serán mostradas las ecuaciones de esfuerzos en tuberías tanto de paredes delgadas como de paredes gruesas así como el efecto térmico en las tensiones. Finalmente será mostrado el cálculo de los esfuerzos en risers propiamente.
2.1.1
Tensiones debidas a presión interna
A continuación se muestran las ecuaciones de las tensiones para el caso en el que solamente es aplicada una determinada presión interna.
Tubos de paredes delgadas (D/t > 20):
Para el caso en el que las paredes de la tubería son delgadas, es posible asumir que la tensión será aproximadamente igual tanto en la cara interna como en la cara externa.
Esfuerzo circunferencial (Hoop stress): PD
h
2t
Esfuerzo longitudinal: PD
L
4t
Donde P es la diferencia entre la presión interna y la externa, D es el diámetro medio y t es la espesura.
Tubos de paredes gruesas (D/t < 20):
Cuando el tubo tiene paredes gruesas, las aproximaciones de las ecuaciones anteriores no pueden ser aplicadas ya que la tensión en la cara interna del tubo será significativamente diferente con la cara externa, es por esto que en ese caso las ecuaciones que deben ser utilizadas son las siguientes:
Esfuerzo radial:
r
2
b P a
2
b
2
a 1 r
2
2
Esfuerzo circunferencial (Hoop stress):
h
2
b P a
2
b
2
a 1 r
2
2
Esfuerzo longitudinal: 2
b P L
a
2
b
2
Donde a y b son el diámetro externo e interno respectivamente y r es un valor que varía desde b hasta a. Las tensiones radial y circunferencial alcanzan sus máximos valores cuando r=b.
Para calcular es esfuerzo relacionado con la presión de explosión (Burst pressure), el esfuerzo cortante máximo es un buen indicativo:
h
2
r
2
a b P
2
2
r a
2
b
2
2
a P
max
2.1.2
a
2
b
2
Tensiones debidas al efecto combinado de presión y temperatura
A continuación se muestran las ecuaciones para el cálculo de esfuerzos en tuberías, considerando el efecto de las tensiones inducidas por temperatura, estos esfuerzos dependen de las condiciones de contorno del tubo. Ecuaciones para tubos de paredes delgadas:
Tubos sin restricciones con sus extremos cubiertos: Esfuerzo circunferencial: PD
h
2t
Esfuerzo longitudinal: PD
L
4t
Tubos parcialmente restringidos por la fricción del suelo: Esfuerzo circunferencial: PD h
2t
Esfuerzo longitudinal: L
L
PD 4t
PD
Donde:
2t
f x 2 at
para x Z
E t para x Z
Z
Dt
E t f
Si Z
L 2
PD
Pa
f
2t
entonces Z
2
L 2
Donde t es el coeficiente de expansión térmica, que para el acero es 6.5x10
(in-ºF). es el valor del cambio de temperatura.
La fricción del suelo es denotada por la siguiente ecuación: f W W p
F b
X es la posición del tubo que se va a analizar.
Es el módulo de Poisson de la tubería.
Tubos totalmente restringidos por anclajes en los extremos: Esfuerzo circunferencial: h
PD 2t
Esfuerzo longitudinal: L
PD 2t
E t
La fuerza en el anclaje es:
F 2 at E
PD 2t
Pb
2
Ecuaciones para tubos de paredes gruesas:
Tubos sin restricciones con sus extremos cubiertos: Esfuerzo circunferencial:
r a 2
h
b P a
2
2
2
b
2
r 2
-6
in /
Esfuerzo longitudinal: 2
b P
L
a
2
b
2
Esfuerzo radial:
r a 2
b P a
r
2
2
2
2
r
b
2
Tubos parcialmente restringidos por la fricción del suelo: Esfuerzo circunferencial:
r a 2
b P a
h
2
2
2
2
r
b
2
Esfuerzo longitudinal:
L
L
fx Pb para x Z a b 1
2
2
2
Pb
a2
2
b
2
E
para x Z
Donde: Pb2 1 2 a 2 b 2 E t Z 2 2 f a b
Si Z
L 2
entonces Z
L
2
Esfuerzo radial:
a 2 1 r 2 a b 2 r 2 b 2 P
Tubos totalmente restringidos por anclajes en los extremos: Esfuerzo radial:
r
P
Esfuerzo circunferencial (Hoop stress):
r a 2
h
b P a
2
2
2
b
2
r 2
Esfuerzo longitudinal:
L
Pb 2
2
2
a b
E t
2
El esfuerzo equivalente de Von Mises se calcula con la siguiente ecuación: 2
2 V
h L
2
L
r
2
r
h
2
Para tubos de paredes delgadas el esfuerzo radial puede asumirse como cero.
V
2
h
2
L h L
En este texto se busca mostrar de manera clara las ecuaciones para diseño de risers siguiendo la norma ASME/ANSI. Esta norma utiliza el método de los esfuerzos admisibles para el dimensionamiento de la estructura. Inicialmente se trabajará lo referente al análisis de esfuerzos y más adelante se mostrarán las ecuaciones de diseño y los tipos de carga que deben ser aplicadas.
2.2
Diseño
La norma ASME recomienda diseñar las tuberías mediante el método de los esfuerzos admisibles en donde la estructura podrá estar sometida a un esfuerzo circunferencial que no exceda el siguiente valor: h
F 1 F t S y
Ya en el caso del esfuerzo longitudinal, se debe cumplir lo siguiente:
L F 2 S y
Para analizar la combinación de los esfuerzos, la norma recomienda calcular el esfuerzo de Von Misses y este valor debe cumplir la siguiente desigualdad:
2
2
2
h L h L 3 t F 3 S y
Donde F1, F2, F3 y Ft son los factores de diseño.
2.2.1
Diseño de tuberías (pipeline) offshore
Factores de diseño para tuberías offshore (código ASME): Tipo de fluido Gas Petróleo
F1(Esfuerzo circunferencial) 0.72 0.72
F2 (Esfuerzo longitudinal) 0.8 0.675/0.54/0.8 (*)
F3 (Esfuerzo combinado) 0.9 -
(*) Para cargas estándar en tuberías restringidas se usa 0.75x0.9. Esto se reduce a 0.75x0.72 para tubos sin restricción como cuando una luz deja de estar en contacto con el suelo marino. Los estados limite anteriores se refieren únicamente a tensiones. El factor de diseño debe incrementarse en 0.8 cuando se consideran cargas ocasionales adicionales. Factor de reducción por temperatura: Temperatura (ºF) 250 o menos 300 350 400 450
Factor de reducción por temperatura 1 0.967 0.933 0.9 0.867
Determinación del espesor de la pared del pipeline
Para diámetros menores a 30 in el material utilizado es generalmente X-60 o X-65 que equivale a 414Mpa y 448Mpa respectivamente. Estos materiales son útiles para resistir altas presiones o aguas profundas. La sección del espesor de la pared de la tubería es basado en la presión interna e externa. EL máximo esfuerzo longitudinal y los esfuerzos combinados deben ser chequeados pero generalmente no son determinantes, estos esfuerzos deben ser chequeados para instalación y operación. Boyun Guo et al. Recomienda el siguiente procedimiento para determinar el espesor de la tubería:
1) Calcular el espesor mínimo requerido basado en la presión interna. 2) Calcular el espesor mínimo requerido para soportar la presión externa. 3) Adicionar un valor de espesor al máximo valor obtenido en los dos ítems anteriores, para resistir corrosión. 4) Seleccione el próximo valor nominal de espesor. 5) Chequee que el valor seleccionado resista la condición de hydrotest. 6) Chequee la condición de instalación y montaje. Esta condición es difícil para D/t>50, las soldaduras de tubos con t<7.6mm requieren provisiones especiales.
Diseño de pipeline para presión interna
Las normas que son comúnmente utilizadas para la determinación del espesor de las tuberías son la americana ASME/ANSI B32.8, la canadiense Z187, la noruega DnV y la inglesa IP6. El espesor nominal puede ser calculado mediante la siguiente ecuación:
t nom
Donde
P d D 2 E w y F t
P d es
t
a
la presión interna de diseño definida como la diferencia entre la presión
interna Pi y la externa Pe, La presión interna es definida tanto por la norma ASME B31.4 como por la DnV 1981 por el MAOP bajo condiciones nominales. D es el diámetro nominal externo, t a es el espesor admisible para corrosión y
y
es el mínimo esfuerzo de cadencia
del acero. E w es el factor de eficiencia de la soldadura, este valor es tomado como 1.0 cuando no hay soldaduras, para tubos tipo ERW (electric resistance welded) y para tubos tipo DSAW (submerged arc welded). Ft es un factor que clasifica la tempratura, este valor es 1.0 para temperaturas debajo de 250 ºF. η es un factor de uso que será definido más
adelante para líneas de petróleo y gas.
Petróleo Operaciones normales
ASME B31.4, Edición 1989
DnV 1981
Pd (1)
Pi-Pe [401.2.2]
Pi-Pe [4.2.2.2]
η para pipelines
0.72 [402.3.1(a)]
0.72 [4.2.2.1]
η para secciones de risers
No se especifica valor, usar 0.5
0.50 [4.2.2.1]
Ph
1.25 Pi(2) [437.4.1(a)]
1.25 Pi(2) [8.8.4.3]
Gas Operaciones normales
ASME B31.8, Edición 1989
DnV 1981
Pd (1)
Pi-Pe [A842.221]
Pi-Pe [4.2.2.2]
η para pipelines
0.72 [A842.221]
0.72 [4.2.2.1]
0.5 [A842.221]
0.50 [4.2.2.1]
1.25 Pi(3) [A847.2]
1.25 Pd [8.8.4.3]
η para secciones de risers
(2)
Ph
Diseño de pipeline para presión externa
Para diseñar las tuberías para la condición de presión externa, es recomendado usar el criterio de propagación para tubos con diámetro inferior a 16 in, y es recomendable usar el criterio de colapso para tubos con diámetro por encima o iguales a 16 in.
Criterio de propagación: La siguiente fórmula empírica es recomendada para el criterio de propagación, el cálculo de la presión de propagación de pandeo es el siguiente:
t P p 33S y NOM D
2.46
La espesura nominal debe ser determinada garantizando que la presión de propagación de pandeo sea mayor que un 130% de la presión externa: P p
1.3 e
P
Así la ecuación del espesor nominal es la siguiente: 1
1.3 P e 2.46 t no m D 33S y Para pipeline offshore es recomendable que la relación diámetro espesor esté por debajo de 30, D/t<30. La flexión no tendrá influencia en la propagación.
Criterio de colapso: El modo de colapso es una función de la relación D/t, imperfecciones del pipeline, y condiciones de carga. El espesor nominal debe satisfacer la siguiente condición:
1.3 P e
P C
b
g p
B
Donde
P e
es la presión externa,
b
es la deformación a flexión,
deformación a flexión de falla a pandeo debido a flexión pura, y
B g p
es la
es un
parámetro de imperfección. La presión de colapso P C es definida mediante la siguiente ecuación:
P C
P el P y' P el 2 P y'2
Donde la presión elástica de colapso P el es
definida mediante la siguiente expresión
que depende del módulo de elasticidad, el módulo de Poisson, el espesor de la pared de la tubería y el diámetro de la misma:
t P el 2 1 D 2 E
3
'
La función P y se calcula como sigue:
' P y P y
2 T a T a 1 0.75 T 2T y y
Donde la presión de colapso plástico P y
se calcula con la siguiente ecuación que
depende del espesor de la pared, el diámetro y la tensión mínima de fluencia del acero:
t D
P y 2 S y
T a es la tensión axial,
T y
T y es la tensión axial de fluencia y es calculada como sigue:
AS y
El parámetro de imperfección primaria por colapso a presión del tubo es calculado mediante la siguiente expresión: g p
1 p
p 2
2
1
f p2
Donde la presión interna se obtiene de la siguiente manera: '
p
P y P el
EL parámetro de imperfección secundaria es: 2
D D f p 1 0 0 t t Donde
0
es un parámetro de falta de redondez debido a tolerancias de
fabricación: 0
Dmax
Dmin
Dmax
Dmin
La deformación a flexión de falla a pandeo debido a flexión pura puede ser fácilmente calculada como: t B
2 D
Para altas cargas de flexión, el cálculo de la deformación unitaria a flexión debe ser realizado cuidadosamente usando una apropiada relación de momento-curvatura. Una relación de Romberg Osgood podría ser utilizada: *
K
*
M
AM
*
B
Donde *
K
K K y
Siendo K la curvatura y K y la curvatura de cedencia
K y
2S y
ED *
La variable M es calculada mediante la relación entre el momento aplicado y el momento de cedencia: M * M y
M M y 2 IS y
D
Conociendo estas ecuaciones y las condiciones de cargas y deformaciones, es posible obtener un espesor adecuado para satisfacer esta condición de colapso. EL cálculo puede ser realizado iterativamente variando el espesor hasta obtener un resultado satisfactorio.
2.2.2
Diseño de tuberías de risers
Los factores de diseño de las tuberías usadas en risers metálicos dependen del uso del risers, a continuación se muestras estos coeficientes según la norma ANSI/ASME B31.8 y B31.4, para risers offshore de gas y/o petróleo: Para el diseño de risers de gas, son considerados los siguientes esfuerzos admisibles: Tipo de esfuerzo Esfuerzo circunferencial Esfuerzo longitudinal Esfuerzo de Von Mises
Esfuerzos admisibles Operación Test hidrostático Instalación 0.5 SMYS 0.9 SMYS 0.8 SMYS 0.8 SMYS 0.8 SMYS 0.9 SMYS 0.9 SMYS 0.9 SMYS
Para el diseño de risers de petróleo, son considerados los siguientes esfuerzos admisibles:
Tipo de esfuerzo Esfuerzo circunferencial Esfuerzo longitudinal Esfuerzo de Von Mises o Tresca
Esfuerzos admisibles Test Solamente Carga Operación Instalación hidrostático expansión sostenida 0.6 SMYS 0.9 SMYS 0.8 SMYS 0.9 SMYS 0.54 SMYS 0.8 SMYS 0.9 SMYS 0.9 SMYS
Donde el SMYS es mínimo esfuerzo de cadencia del acero (S y) en PSI.
El esfuerzo de Von Misses en risers es calculado mediante la siguiente expresión: 2
2 V
r h 2 h a 2 a r 2
Dónde el esfuerzo axial es calculado como: a
Di M b 2 I
T a A s
Donde: Di es el diámetro interno, Mb es el momento flector, I es el momento de inercia, T es la fuerza axial,
As es el área seccional del riser.
El máximo esfuerzo de Von Misses normalmente ocurre en la pared interna del lado a compresión del momento flector. EL valor negativo del momento y el esfuerzo de tensión sin extremos cubiertos, deben ser utilizados en el cálculo del esfuerzo axial.
Las cargas con las que los risers son diseñados dependen de la condición y del tipo de riser.
Risers de gas:
Operación: Cargas funcionales: Presión interna (MAOP*), carga por temperatura de diseño, peso propio, carga de expansión y presión externa. Cargas ambientales: Viento centenario, onda centenaria, corriente centenaria, movimientos impuestos por la plataforma. (*) MAOP: Máxima presión admisible de operación
Test hidrostático: Cargas funcionales: Presión interna del test hidrostático, presión externa y peso propio. Cargas ambientales: Onda anual y corriente anual.
Instalación: Cargas funcionales: Peso propio y presión externa. Cargas ambientales: Viento anual, onda anual y corriente anual. Cargas de instalación: Cold-springing* y esfuerzos residuales. (*) Cold-springind es un esfuerzo inducido en el tubo para que a la hora de la instalación contrarreste los efectos de expansión térmica y el tubo tenga su posición neutral. Para lograr esto el tubo es acortado mediante la aplicación de un esfuerzo.
