Analisis de Split Tee 30 x 16in Class 600

(Weldolet®*) Larga

Author: SITELCA

Report

Created: martes, 24 de noviembre de 2009 01:06:48 p.m.

Database: C:\Users\Alejandro\Documents\Inventor\Split Tee\brida 16in asme b16.5

clase 600 LARGA.ipa

Software: Autodesk Inventor Professional 2009

ANSYS Technology

Introducción

El software Autodesk Inventor Professional Stress Analysis fue usado para simular el

comportamiento mecánico de las Te Partidas bajo condiciones de carga. Para todos los

casos, las te partidas se les colocó una restricción de movimiento en sus extremos

horizontales, para lograr representar el anclaje a la tubería (header).Se asumió clausurar la

salida (branch) de la Te Partida (Brida WN) con una brida ciega, para lograr transmitir

efecto de la presión hacia los agujeros de la brida con cuello para soldar, se asumió la

máxima presión de operación para cada caso. Se asumió que, la fuerza ejercida en cada

agujero de la brida con cuello para soldar es directamente proporcional a la máxima presión

de operación y al diámetro interno del accesorio. Las propiedades mecánicas del material

utilizado en este estudio corresponden a la ASTM A234 WPB. El diseño de las Te Partidas

(Split Tee) fue realizado por SITELCA siguiendo las recomendaciones presentes en el

código ASME B31.8 con un factor de diseño de 0.5 para todos los casos. Este estudio

representa una validación del diseño de las Te partidas realizado por SITELCA a PDVSA.

Geometry and Mesh

The Relevance setting listed below controlled the fineness of the mesh used in this analysis.

For reference, a setting of -100 produces a coarse mesh, fast solutions and results that may

include significant uncertainty. A setting of +100 generates a fine mesh, longer solution

times and the least uncertainty in results. Zero is the default Relevance setting.

TABLA 1

Split Tee 30x16 in Clase 600 Weldolet Larga Statistics

Bounding Box Dimensions

863,6 mm

1088 mm

824,0 mm

Part Mass 680,8 kg

Part Volume 8,65e+007 mm³

Mesh Relevance Setting 100

Nodes 23411

Elements 11601

Bounding box dimensions represent lengths in the global X, Y and Z directions.

Material Data

The following material behavior assumptions apply to this analysis:

Linear - stress is directly proportional to strain.

Constant - all properties temperature-independent.

Homogeneous - properties do not change throughout the volume of the part.

Isotropic - material properties are identical in all directions.

TABLA 2

Steel A516G70

Young's Modulus 2,e+005 MPa

Poisson's Ratio 0,29

Mass Density 7,87e-006 kg/mm³

Tensile Yield Strength 260,0 MPa

Tensile Ultimate Strength 485,0 MPa

Loads and Constraints

The following loads and constraints act on specific regions of the part. Regions were

defined by selecting surfaces, cylinders, edges or vertices.

TABLA 3

Load and Constraint Definitions

Name Type Magnitude Vector

Force 1 Edge Force 2120 N

2,99 N

-2120 N

0,0 N

Pressure 1 Surface Pressure 6,201 MPa N/A

Fixed Constraint

1

Surface Fixed

Constraint 0,0 mm

0,0 mm

0,0 mm

0,0 mm

TABLA 4

Constraint Reactions

Name Force Vector Moment Moment Vector

Fixed Constraint

1 8,576e+005 N

1182 N

-8,576e+005

N

149,7 N

4,13e+006

N·mm

1,415e+006

N·mm

6578 N·mm

-3,88e+006

N·mm

Note: vector data corresponds to global X, Y and Z components.

Results

The TABLA below lists all structural results generated by the analysis. The following

section provides FIGURAs showing each result contoured over the surface of the part.

Safety factor was calculated by using the maximum equivalent stress failure theory for

ductile materials. The stress limit was specified by the tensile yield strength of the material.

TABLA 5

Structural Results

Name Minimum Maximum

Equivalent Stress 0,7001 MPa 222,5 MPa

Maximum Principal Stress -38,49 MPa 224,3 MPa

Minimum Principal Stress -163,0 MPa 42,94 MPa

Deformation 0,0 mm 0,5126 mm

Safety Factor 1,169 N/A

Conclusiones

La Te Partida está trabajando por debajo del límite elástico del material, ya que el esfuerzo

equivalente máximo representa el 85% del límite de fluencia.

El diseño planteado, se considera seguro para las condiciones de operación dadas, ya que el

factor de seguridad mínimo es 1.17

La concentración de esfuerzos, se presenta en los bordes internos horizontales de la

derivación central (representados en color rojo en la Figura 1).

Se evidencia que en los extremos horizontales, la concentración de esfuerzo es muy baja y

no representa un valor significativo, por lo tanto extender la longitud de la pieza en dicho

eje no contribuye a mejorar la integridad de la pieza.

Se demuestra que utilizar un accesorio con una longitud inferior a dos veces el diámetro

interno del accesorio, reduce la concentración de esfuerzos en los bordes internos

horizontales de la derivación central (representados en color rojo en la Figura 1), al

compararlo con otros diseños en donde se modificó el largo de la pieza; al realizar dichos

cambios los esfuerzos en los extremos aumentaron en un 3.69% disminuyó el factor de

seguridad y aumentó la deformación en los extremos perpendiculares a la línea principal.

Se demuestra que el uso del Weldolet® como refuerzo de derivación, distribuye mejor los

esfuerzos al compararlo con un accesorio forjado (Te forjada) y/o con una derivación

formada por un niple soldado, por lo tanto este diseño responde mejor a las condiciones

servicio.

Figuras

FIGURA 1

Equivalent Stress

FIGURA 2

Maximum Principal Stress

FIGURA 3

Minimum Principal Stress

FIGURA 4

Deformation

FIGURA 5

Safety Factor