Verificación de estructuras mediante el MEF en el sector energético (Parte II)

En la pasada entrega (Parte I de este post) veíamos un caso en el que introducíamos el MEF en el sector energético, análisis de un tramo de tubería, de vital importancia por su dinamismo y su necesidad permanente de seguridad.

La posibilidad de justificar los criterios de diseño y verificación de las diferentes normativas, junto a la posibilidad de mejora de procesos de ingeniería con investigación y abaratamiento de costes hacen de la simulación computacional (CAE – Computer Aided Engineering) una herramienta imprescindible en el presente y en el futuro de las empresas de ingeniería.

RADAR en MEF

En este post os mostramos otro ejemplo importante de verificación y justificación de normativa en una cualificación sísmica de radares para una planta regasificadora, según normativa propia de la planta, utilizando la herramienta Patran/MSC Nastran.

Cualificación sísmica de unos radares para una planta regasificadora según normativa propia de la planta.

El segundo caso de estudio (ver el primero en la Parte I) consiste en una calificación sísmica según normativa desarrollada específicamente para la planta regasificadora. En este caso, los dispositivos son unos radares para medición de nivel en tanques de almacenamiento.

En algunas normativas, cada componente tiene una clasificación (en función del tipo de componente se pueden clasificar como clase A+, A, B, o C en función del riesgo y requisitos de operación). Sabiendo esta clasificación y su localización (altura a la que se instala) podemos determinar el espectro (aceleraciones) que aplicaremos en nuestro análisis por el MEF.

Debido a que un mismo modelo de instrumento puede ser instalado en distintos emplazamientos, y no conocemos el espectro aplicable en cada caso, la normativa nos da la posibilidad de realizar un análisis estático de cota superior para cumplir con el requisito de tensiones admisibles, es decir, se aplica una aceleración determinada que asegure que se cumplen los requisitos técnicos de seguridad para todas las aceleraciones aplicadas que estén por debajo.

En la siguiente imagen, se muestran los distintos tipos de radares estudiados. Este artículo se centrará en el modelo que aparece encuadrado en rojo.

Modelos de radar a estudiar

Modelos de radar a estudiar

Geometría y  mallado

Geometría y  mallado

Para simular el efecto de un cable que conecta el sensor y se prolonga hacia la parte interior del tanque se define un elemento puntual con el valor de la masa equivalente de dicho cable y que situamos en la parte inferior del modelo.

 

Detalle de la  instalación y condición de empotramiento aplicada

Detalle de la  instalación y condición de empotramiento aplicada

Hay tres casos a estudiar, uno por cada dirección de aplicación de la aceleración.  La condición de contorno para todos ellos será fijar la brida de conexión con el depósito. Para cada caso la correspondiente aceleración es de 2.767 (g) en el eje X e Y y 1.845 (g) sobre el eje Z. A continuación se presentan los resultados obtenidos para el eje X.

RADAR EN MEF RADAR4

Resultados de tensión de Von Mises para aceleración de 2.767 g sobre eje X

Resultados de tensión de Von Mises para aceleración de 2.767 g sobre eje X

Obtenemos una tensión máxima por debajo de la tensión admisible, que supone un factor de seguridad de alrededor de 10 quedando el modelo validado para la normativa sísmica específica de la planta.

Esperamos que os haya resultado interesante. Os recomendamos que leáis la primera parte de este post pinchando aquí.

 

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