Instructivo Para El Modelaje de Trunnions en Caesar

INEDON DISEÑO MECÁNICO

903-HM140-T31-GUD-332 0 Rev. INSTRUCTIVO INSTRUCTIVO PARA EL MODELAJE MODELAJ E DE TRUNNIONS TRUNNIONS EN CAESAR

FECHA

MAR. 11

OBJETO

Emisión Original

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903-HM140-T31-GUD-332 0 Rev. INSTRUCTIVO PARA EL MODELAJE DE TRUNNIONS EN CAESAR

Índice Página 1. 2. 3.

OBJETIVO ........................................................................................................ 3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA .................................................................. 3 INTRODUCCIÓN DE TRUNNIONS EN CAESAR ............................................ 3 3.1. Introducción de trunnions horizontales y verticales alineados con el center line.................................................................................................3 3.2. Introducción de trunnions horizontales y verticales en tramos rectos de tubería. .............................................................................................. 11

ANEXO 1.- HOJA DE CÁLCULO “TRUNNION CAESAR” .......................................... 17 ANEXO 2.- HOJA DE CÁLCULO “TRUNNION HOJA DE CALCULO” ........................ 18

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1.

OBJETIVO Establecer los lineamientos básicos sobre como tienen que ser modelados los trunnions en Caesar en las etapas tempranas de un determinado proyecto.

2.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA 903-P3060-T09-ADM-902 903-P3060-T31-GUD-003 903-HM140-T30-GUD-062

Procedimiento de Análisis de Flexibilidad Manual de Flexibilidad y Soportería Lineamientos de Análisis de Flexibilidad y Soportería

3.

INTRODUCCIÓN DE TRUNNIONS EN CAESAR

3.1.

Introducción de trunnions horizontales y verticales alineados con el center line − Para su modelaje en el Caesar, primero se debe averiguar cuál es el ángulo

de entrada (  ó , los cuales dependen del tamaño de la tubería). Esto se hace, viendo cual es el sentido de introducción de nodos. En las siguientes figuras se muestran los diferentes casos que se pueden presentar en cuanto a la posición del trunnion y el recorrido de los nodos.

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Ilustr ación 1. Caso 1 – Trun nion Vertical, ángul o de entrada α.

Ilustr ación 2. Caso 2 – Trun nion Horizontal, ángulo de entrada β. 903-HM140-T31-GUD-332.DOC /10/01/11

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Ilustración 3. Caso 3 – Trunnion Vertical, ángulo d e entrada β.

Ilustr ación 4. Caso 4 – Trunnion Horizontal, ángulo de entrada α. 903-HM140-T31-GUD-332.DOC /10/01/11

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− Se tomará como ejemplo el caso 2 (Ilustración 2), como el recorrido es de

arriba hacia abajo (se va del nodo 90 al 100 y del 100 al 110), el ángulo de entrada es β. Sabiendo cual es el ángulo a utilizar (ver Tabla 1), introdúzcalo en el nodo intermedio que crea el Caesar cuando se introduce un codo (en este caso el nodo intermedio es el 99).

− Ahora proceda a introducir un rígido sin peso, que nace desde el nodo 99 y

termina en el nodo 1099 (punto de intersección entre el trunnion y la tubería) que queda solapado con el nodo 100. La longitud de este rígido está determinado por las distancias D1 y D2 que se reflejan a continuación.

Es muy importante tener en cuenta que estos nodos los va a introducir después de la simulación del codo en su totalidad (o sea, después del nodo 110, si no, se genera un error de entrada). Como metodología general se acostumbra a introducir estos nodos al final del cálculo, es decir, luego de los últimos elementos modelados. De esta manera todos los trunnion presentes quedan agrupados y asignados a los últimos nodos. La Tabla 1 muestra los ángulosα y β de los diámetros nominales más utilizados para codos de radio largo de tubería, así como también los valores de D1 y D2 que se utilizan para cada caso. Los valores de la última columna representan la distancia que se le debería agregar a la longitud del trunnion para representar su longitud real de forma más precisa. Esta distancia adicional es opcional dependiendo del proyecto y deberá acordar en las etapas tempranas si se va a tomar en consideración.

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903-HM140-T31-GUD-332 0 Rev. INSTRUCTIVO PARA EL MODELAJE DE TRUNNIONS EN CAESAR Tabla 1. Ángulos y dis tancias en codos radio largo d e tuberías

Diámetro Nominal de la tu bería (in)

Angulo β (Grados)

An gu lo α (Grados)

D1 (mm)

D2 (mm)

Distancia (mm)

3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 30 36

46,1 46,7 47,0 47,4 47,4 47,6 48,6 48,6 48,6 48,6 48,6 48,6 48,6 48,6

43,9 43,3 43,0 42,6 42,6 42,4 41,4 41,4 41,4 41,4 41,4 41,4 41,4 41,4

30,8 39,2 57,4 74,2 92,4 109,2 117,6 134,4 151,2 168,0 184,8 201,6 252,0 302,4

32,0 41,6 61,5 80,6 100,5 119,6 133,4 152,4 171,5 190,5 209,6 228,6 285,8 342,9

4,13 8,58 15,18 24,13 30,76 39,73 62,99 71,98 80,98 89,98 98,98 107,98 134,97 161,96

A continuación se muestra un ejemplo del input, de lo expuesto anteriormente: FROM NODE 90 TO NODE 100 DX DY DZ

-1000

Diameter Sch. Corrosion

20 0,375 1,59

Temp 1 Temp 2 Temp 3 Pressure 1 Pressure 2

300

Radius

762

Angle 1 Angle 2

0 48,6

Nodo 1 Nodo 2

98 99

50

Colocar "Bend" 903-HM140-T31-GUD-332.DOC /10/01/11

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FROM NODE TO NODE

100 110

DX DY DZ

1500


20 0,375 1,59


300 50

FROM NODE TO NODE

99 1099

DX DY DZ

-168,0 -190,5


20 0,375 1,59


300

Rigid 0 Weight

50

Colocar "Rigid"

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−

Ahora debe introducir el tunnion. Para ello se generará una entrada entre los nodos 1099 y 1100. Buscará en el estándar de soportes el diámetro del trunnion aplicable al diámetro de tubería con el que está trabajando. En el caso del ejemplo el trunnion es de 12”. Colocará un tubo con la longitud desde el center line de la tubería, hasta el punto donde va a apoyarse (nodo 1100) y allí generará una restricción +Y, ya que es el punto de apoyo. Como se dijo anteriormente, a esta longitud se le puede agregar el valor que corresponde a la “Distancia” en la Tabla 1 para una mayor precisión. En las condiciones de presión y de densidad del fluido deberá colocar 0 puesto que el tubo está vacío. De igual manera se debe hacer para el aislamiento y la corrosión. Por último, en la condición de temperatura, se pueden tener varias opciones dependiendo de los lineamientos del proyecto: -

−

Temperatura promedio entre el fluido y el ambiente. Temperatura ambiente. Temperatura de radiación solar. Temperatura promedio entre la temperatura del fluido y la de radiación solar.

En el nodo 1099 (que representa el punto de soldadura entre el trunnion y la tubería), debe colocar el factor de intensificación de Esfuerzos correspondiente (SIF(i) SIF(o)). Este valor lo calcula automáticamente el Caesar cuando se define una conexión tipo REINFORCED. El hecho de que se coloque reinforced no implica que le va a colocar un refuerzo al codo, esto solo se hace considerando que no se perfora el tubo, ya que eso es lo real. Cuando se introduce la conexión reforzada, el Caesar pide que se le coloque el espesor del refuerzo. Allí se colocará el espesor de pared más desfavorable entre el del trunnion y el de la línea (el menor de los dos). Vea el ejemplo siguiente:

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FROM NODE TO NODE

1099 1100

DX DY DZ

-550


12,75 0,33 0


150

Colocar −

Restraint

NODE TYPE

1100 +Y

SIF & Tees

NODE TYPE SIF(i) SIF(o) Pad Thk.

1099 1 8,382

0 Restraint SIF &Tees

Al introducir estos nodos para crear la simulación de un trunnion en el Caesar, se reproducen las siguientes imágenes:

Ilustración 5. Vista en plano XY en Caesar (nodos y distancia). 903-HM140-T31-GUD-332.DOC /10/01/11

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Ilustr ación 6. Vista 3D en el Caesar (nod os). −

3.2.

En el Anexo 1 se incluye una hoja de cálculo “Trunnion Caesar” que permite el cálculo de los ángulos a y b y de las distancias D1 y D2 para todos los diámetros y diferentes tipos de codo (radio largo, radio corto o bending). Los valores de la Tabla 1 fueron calculados utilizando esta hoja de cálculo para los codos de radio largo que suelen ser los más utilizados. Introducción de trunnions horizontales y verticales en tramos rectos de tubería. Esta simulación es más sencilla que el caso anterior.

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Ilustración 7. Representación gr áfica de trunnion en tramo recto d e tubería. 

Crear un nodo donde se va a colocar el trunnion. En el caso del ejemplo (Ilustración 7) es el nodo 60.



Crear un rígido sin peso, desde el nodo 60 hasta el nodo 1059. Colocar conexión tipo Reinforced para que el Caesar calcule los SIF’s en el nodo 1059. El espesor del pad que va a colocar allí es el mismo espesor de pared de la tubería.



En el extremo libre del trunnion se colocará un apoyo simple, específicamente en el nodo 1060. La vista 3d del modelo del trunnion en el Caesar se muestra en la Ilustración 8.

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Ilustr ación 8. Vista 3D en el Caesar (nod os).

A continuación, se muestra el ejemplo del input para este caso:

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FROM NODE TO NODE

50 60

DX DY DZ

-1500

Sch.

Diameter Corrosion


20 0,375 1,59 300 50

FROM NODE TO NODE

60 70

DX DY DZ

-2150


20 0,375 1,59


300 50

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FROM NODE TO NODE

60 1059

DX DY DZ

254


20 0,375 1,59


300

Rigid Weight

0

SIF & Tees NODE TYPE SIF(i) SIF(o) Pad Thk.

1059 1 9,53

50

Colocar "Rigid" FROM NODE TO NODE

1059 1060

DX DY DZ

300


12,75 0,33 0


150

Colocar

Restraint

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Restraint NODE TYPE

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1060 +Y

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La verificación de los trunnions (tanto en codos como en tramos rectos), debe hacerse con la hoja de cálculo presentada en el Anexo 2.

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ANEXO 1.- HOJA

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“TRUNNION CAESAR” 903-HM140-T31-GUD-332-1

DE CÁLCULO

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ANEXO 2.- HOJA

“TRUNNION HOJA DE CALCULO” 903-HM140-T31-GUD-332-2

DE CÁLCULO

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