Cuando una verificación de diseño normal realizada mediante los cálculos basados en las fórmulas de ASME VIII no es suficiente para proporcionar el conocimiento necesario del comportamiento de un componente en particular, el análisis de elementos finitos (FEA) proporciona una opción más analítica. Durante más de diez años, Welding Units ha estado realizando trabajos de FEA para los que utiliza software LUSAS y, más recientemente, software ANSYS en interfaz con AutoCAD Inventor.
El FEA permite un mejor conocimiento del comportamiento de componentes clave bajo análisis y no se limita simplemente a las bridas de tuberías convencionales. Puede usarse para proporcionar la verificación convencional de cualquier pieza en comparación con el código ASME VIII Div 2 mediante el análisis de los valores de intensidad de tensión tomados en ubicaciones clave de la pieza, considerando las propiedades lineales de los materiales. El FEA también puede utilizarse para estudiar áreas específicas de elevada deformación, considerando las propiedades no lineales de los materiales para evaluar la probabilidad de falla debida a la ruptura o a la deformación excesiva. El análisis de fatiga es una evolución natural del FEA, que permite realizar modificaciones y repeticiones de análisis con rapidez para eliminar áreas problemáticas.
El método más común de FEA es por análisis bidimensional simétrico respecto del eje, que proporciona un nivel de exactitud razonable en un período relativamente breve. Este método puede mejorarse expandiendo el análisis a tres dimensiones; de esta manera se amplía la capacidad de tener en cuenta el efecto de los orificios de los pernos, el gradiente del momento de flexión y otras irregularidades no simétricas.
El FEA se ha utilizado junto con pruebas prácticas llevadas a cabo por Welding Units, al comparar los resultados del medidor de deformación obtenidos durante las pruebas con los resultados teóricos predichos por el análisis. El resultado ha sido una sincronización precisa de los enfoques que se toman durante un análisis para asegurar resultados confiables.
Los trabajos de FEA que Welding Units realiza con regularidad tienen en cuenta las siguientes condiciones:
- La distribución de la tensión en el cuerpo de una brida.
- El comportamiento de las empaquetaduras bajo diversos casos de carga.
- El aumento de la tensión cuando se ajustan los pernos durante las tareas de servicio.
- Las ubicaciones de concentraciones de elevada deformación.
- Los efectos de configuraciones inusuales, como diámetro interior cónico, ángulos agudos en las extremidades, etc.
