Modelación y diseño simplificado de juntas con elementos roscados para tuberías y sistemas a presión dinámica

Abstract

Este trabajo de investigación realiza aportes orientados a facilitar el proceso de diseño de juntas con brida apernadas sometidas a presión variable, con el fin de reducir el número de iteraciones necesarias hasta lograr un diseño satisfactorio; como resultado de utilizar un modelo estructurado del proceso de diseño y una base de reglas, obtenida en la tesis a partir del análisis de los resultados de numerosas simulaciones dónde se identifican los rangos de valores de las variables de diseño donde el sistema a diseñar (brida apernada) obtiene el mejor desempeño en términos de una menor fracción de carga en los pernos, que son los más susceptibles a fallas de fatiga, fluencia y/o separación. Una de las oportunidades encontradas para reducir las iteraciones y los pasos de diseño es desarrollar un modelo de aproximación cilíndrica en lugar del tronco-cónico, debido a que la formulación cilíndrica (cuadrática) es más fácil de manipular algebraicamente para despejar las variables de interés que la troncocónica, que conduce a expresiones exponenciales, logarítmicas y trigonométricas, donde es difícil despejar de forma explícita las variables incluidas en el argumento e ineludible el iterar En otras palabras, el trabajo de investigación propone un método de diseño simplificado de juntas bridadas con pernos de acero sometidas a presión variable, basado en un modelo en un modelo de diseño y una base de reglas de diseño. Se estudiaron y analizaron tres formas para a un modelo de aproximación cilíndrica equivalente al troncocónico tradicional, estas fueron: Volumen equivalente; Área transversal promedio equivalente; y deformación equivalente a la sufrida por el tronco-cono cuando se aplica una carga externa. Los resultados obtenidos de las tres aproximaciones cilíndricas fueron evaluados frente a modelos de tronco-cono tradicionales, con el fin evaluar su desviación.