INTRODUCCIÓN

Parte del contrato que Shell adjudicó a Welding Units para el suministro de bridas de tuberías destinadas a su proyecto L09 incluía bridas especiales con cuello para soldar y anillo giratorio de 16” y 2500 lb. Las mismas bridas habían sido previamente diseñadas y suministradas por Welding Units para otros proyectos de Shell, y en esas ocasiones se había utilizado una empaquetadura y una muesca API tipo BX debido a que no había una disposición ASME B16.5 estándar disponible para esas dimensiones.

Todas las bridas suministradas con anterioridad funcionaron de manera muy satisfactoria, pero Shell sugirió que el suministro futuro de bridas similares debía incorporar una empaquetadura y una muesca tipo R; por lo tanto, era necesario realizar algún estudio detallado del comportamiento de la empaquetadura.

EL ESTUDIO

Welding Units desarrolló un diseño inicial mediante la utilización de una empaquetadura y una muesca R67 tomadas de la brida de 16" y 1500 lb, pero entendió que esto era preliminar hasta que se pudiera confirmar que la empaquetadura y la muesca eran adecuadas para contemplar las fuerzas adicionales inducidas por una brida con una capacidad nominal de 2500 lb. Utilizamos el análisis de elementos finitos (FEA) para estudiar el comportamiento de la empaquetadura y la muesca cuando estaban sometidas a las cargas requeridas, pero los resultados obtenidos eran difíciles de interpretar y no permitían extraer una conclusión porque no había otros análisis y hallazgos similares bien documentados. Shell comprendió esto y, para seguir avanzando, acordó permitirnos realizar una prueba a escala completa de una brida con cuello soldado y una brida con anillo giratorio para obtener datos reales que llevaran a extraer una conclusión sobre la adecuación de la empaquetadura y la muesca R67.

El procedimiento de prueba consistió en aplicar pre-tensión de pernos a la junta en etapas predeterminadas mientras se realizaba el control mediante medidores de deformación y otros equipos de medición. También se midieron con exactitud todas las piezas antes y después de la prueba mediante una máquina de medición coordinada para registrar la magnitud de deformación permanente sufrida durante la aplicación de carga.

Se realizaron otras pruebas sacrificiales con el material de la brida y la empaquetadura para determinar las curvas exactas de tensión y de deformación tanto para tracción como para compresión a utilizar en el FEA. También se realizaron pruebas de desplazamiento de la abertura del extremo de la grieta (CTOD) para proporcionar la máxima deformación experimentada por la muestra sometida a prueba en el punto de fractura.

El trabajo todavía está en curso, pero sus resultados preliminares son alentadores y todavía existe la posibilidad de que se utilice la empaquetadura/muesca R67. La prueba práctica mostró el comportamiento esperado del material: la empaquetadura de hierro dulce exhibió una deformación importante debido a las elevadas cargas de compresión, pero no hubo signos visuales de ruptura o deformación excesiva, mientras que las muescas (F65 simples sin revestimiento) no mostraron ningún signo importante de deformación permanente que pudiera afectar el ensamblaje futuro. Se comprobó que los trabajos de FEA concordaban con los resultados reales obtenidos a través de la prueba, por lo que se los ha utilizado para ampliar el escenario de la colocación de pernos únicamente a las condiciones operativas y de pruebas hidráulicas.

La conclusión final sobre adecuación depende de la interpretación de los resultados de las pruebas CTOD realizadas al material de la empaquetadura para decidir si los niveles de máxima deformación previstos dentro de la empaquetadura durante su vida útil están suficientemente debajo de la deformación en la muestra sometida a las pruebas CTOD en el punto de falla. Esto proporcionará un margen de seguridad y constituirá la aprobación final

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