Vibration, dynamics and noise

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Consideraciones de diseño sobre vibraciones en tuberías

1 Diseño estático

En el diseño estático participan los efectos térmicos que actúan sobre el sistema de tuberías, además de la presión, el peso y otras cargas aplicables (como por ej. los movimientos sísmicos). La metodología y el enfoque de diseño para este servicio incluyen las siguientes características:

  • Hipótesis precisas sobre los modelos de tuberías
  • Wood sabe que la rigidez de los soportes de las tuberías varía radicalmente dependiendo de cada aplicación. Nuestra información sobre la rigidez de los soportes de tuberías, basada en investigaciones de diseño y de campo, es más exacta que los enfoques tradicionales que asumen que hay soportes "rígidos". Esa mejora en la exactitud da como resultado diseños mejorados que evitan la significativa falta de eficiencia en el diseño de proyectos que está implicada en la resolución de problemas (que no existen en realidad), o en la omisión de áreas de riesgo críticas.
  • Consideraciones de las cargas de vibración y cargas térmicas (ver más abajo "diseño dinámico")
  • Uso de abrazaderas para tuberías y sujeciones especiales que alcanzan con eficacia los requisitos para los aspectos de diseño de la expansión térmica y de vibraciones
  • Habilidad para soportar otros requisitos de diseño (tuberías subterráneas, resina epoxi reforzada con vidrio, tuberías flexibles, etc.)
2 Diseño dinámico

Hay muchas aplicaciones en las que los problemas dinámicos se deberían abordar en la fase de diseño mediante la investigación de los casos transitorios y de operación normal. Las áreas que se deben considerar son:

  • Las pulsaciones y vibraciones de presión que afectan a las tuberías vecinas a los compresores y bombas de pistón.
  • Evaluación y simulación dinámicas del control de sobrepresiones en compresores centrífugos.
  • Vibraciones de las tuberías inducidas por el flujo (VIF), acústicamente (VIA), turbulencia inducida por el flujo (TIF), etc.
  • Los eventos transitorios del sistema que causan vibraciones, sobrepresiones (golpe de ariete), cavitación y colapso en las tuberías debido a la oscilación de las válvulas, paradas de emergencia, disparo de válvula de seguridad (PSV) y otros transitorios en sistemas de gas o líquidos.
  • Excitación de los modos acústicos transversales y modos de la carcasa de las tuberías causada por las pulsaciones de pasaje de las paletas (llamada también vibración acústica transversal de la carcasa).
3 Recomendaciones de uso
Análisis de ingeniería Sistema Cuando ES necesario
Análisis de la turbulencia inducida por el flujo (TIF) Todos los fluidos Sistemas de alto caudal con soportes flexibles y colocados de forma espaciada.
Análisis de las cargas soportadas por las boquillas de maquinaria y equipos Todos los fluidos Maquinaria y equipos cuyas boquillas soportan cargas permisibles bajas
Esfuerzos de las tuberías Todos los fluidos Amplia variación de la temperatura/presión
Análisis de conexiones de diámetro pequeño (CDP) Todos los fluidos Las conexiones no están reforzadas o apuntaladas
Análisis acústico transversal de la carcasa (ATC) Todos los fluidos (pero, en general, sistemas de gas) Tuberías o recipientes con paredes delgadas ubicados cerca de compresores y bombas
Simulación dinámica de  sobrepresión del compresor Sistemas con compresores centrífugos Baja inercia, alta relación de presión, sistemas complejos
Análisis de vibraciones inducidas acústicamente (VIA) Solo en sistemas de gas Dispositivos reductores de la presión, como válvulas y placas con orificios
Análisis de vibraciones inducidas por el flujo (VIF) Solo en sistemas de gas Sistemas de alto caudal con tramos muertos
Análisis de vibraciones transitorias (sistemas de gas) Solo en sistemas de gas Purga o activación de válvula de seguridad, alteración en la cantidad de movimiento
Cavitación/vaporización instantánea Solo en sistemas de líquidos Dispositivos reductores de la presión, como válvulas y bombas
Análisis del golpe de ariete Solo en sistemas de líquidos Válvulas de acción rápida y situaciones de parada de emergencia
Análisis mecánico y de pulsaciones Bombas/compresores de pistón; compresores de tornillo Sistemas de alta presión, alta potencia, complejos o críticos 

Wood es una consultora especialista en ingeniería que proporciona servicios de ingeniería para el diseño de tuberías, además de análisis de vibraciones in situ y resolución de problemas.

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