Vulnerability curves for continuous steel pipes subjected to landslide

El objetivo general del trabajo de grado fue establecer curvas de vulnerabilidad para tuberías continuas de conducción de hidrocarburos ante deslizamientos, de tal forma que las metodologías de evaluación de riesgo estimen la vulnerabilidad de una tubería de forma cuantitativa y no cualitativa, como se hace actualmente en la mayoría de los casos. Por tanto y para dar alcance al cumplimiento del objetivo general, se establecieron las variables involucradas en la modelación numérica de la interacción suelo-tubería. Para esto, se llevó a cabo una revisión bibliográfica de modelos constitutivos para el suelo y la tubería y se seleccionó el modelo elasto-plástico para la tubería y el modelo elástico para el suelo (material de carácter arcillo-limoso); así mismo mediante análisis de información secundaria se seleccionaron los parámetros para cada modelo constitutivo. De igual forma se definieron las condiciones geométricas del bloque de suelo estable e inestable con cuatro (4) longitudes de deslizamiento y dos tipos de tubería (2), con tres (3) diámetros y seis (6) espesores, de los cuales tres (3) corresponden a espesores de desgaste y tres (3) a espesores de fábrica. Por último, se establecieron dos condiciones de presión en la tubería, sin presión y en condición de operación. Una vez definidas estas variables, se procedió con la modelación numérica de la totalidad de los modelos de análisis en el software Abaqus CAE, ingresando la geometría del bloque de suelo y de la tubería, creando y asignando los materiales de acuerdo con los modelos constitutivos seleccionados, definiendo condiciones de contorno en la tubería y el bloque de suelo y enmallando y refinando la malla según los requerimientos particulares de resultados. Por último, se realizó la definición de la formulación de contacto para la interacción suelo tubería mediante un contacto superficie-superficie (de la librería de Abaqus). Como resultado de lo anterior se obtuvieron un total de 96 modelaciones que permitieron establecer las curvas de vulnerabilidad conforme a tuberías presurizadas y sin presurizar, tomando en cuenta los tipos de tubería, diámetro y anchos de deslizamiento.The general objective of the degree work was to establish vulnerability curves for continuous hydrocarbon conduction pipes in the event of landslides, in such a way that risk assessment methodologies estimate the vulnerability of a pipeline in a quantitative and not qualitative manner, as is currently done in most of the cases. Therefore, to reach the fulfillment of the general objective, the variables involved in the numerical modeling of the soil-pipeline interaction were established. For this, a bibliographic review of constitutive models for the soil and the pipeline was carried out and the elasto-plastic model for the pipe and the elastic model for the soil (clay-silty material) was selected; likewise, by means of secondary information analysis, the parameters for each constitutive model were selected. Likewise, the geometric conditions of the block of stable and unstable soil were defined with four (4) sliding lengths and two types of pipe (2), with three (3) diameters and six (6) thicknesses, of which three (3) correspond to wear thickness and three (3) to factory thickness. Finally, two pressure conditions were established in the pipeline, without pressure and in operating condition. Once these variables were defined, we proceeded with the numerical modeling of all the analysis models in the Abaqus CAE software, entering the geometry of the soil block and the pipe, creating and assigning the materials according to the selected constitutive models, defining boundary conditions in the pipe and floor block and netting and refining the mesh according to the particular requirements of results. Finally, the definition of the contact formulation for the soil-pipe interaction was made through a surface-surface contact (from the Abaqus library). As a result of the above, a total of 96 models were obtained that allowed to establish the vulnerability curves according to pressurized and non-pressurized pipes, taking into account pipe types, diameter and slip widths.Magíster en Ingeniería CivilMaestrí

Estudio y modelamiento por elementos finitos de la interacción acero-concreto de tuberías embebidas en concreto

Trabajo de InvestigaciónEl presente trabajo de investigación representa el estudio de la interacción acero y concreto en blindajes hidroeléctricos apoyado en referencias bibliográficas y por medio del software de análisis de elementos finitos Abaqus CAE, en el cual se desarrollaron siguiendo los lineamientos de las normas AWWA C200 y NSR-10 para los datos de resistencia de materiales y presiones hidrostáticas que permitieron la extracción de modelos 2D con resultados asociados a distribución de esfuerzos, deformaciones y presiones de contacto; información con la cual se plateo el análisis del comportamiento1. TÍTULO 2. ALTERNATIVA 3. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN 4. INTRODUCCIÓN 5. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 6. ANTECEDENTES 7. JUSTIFICACIÓN 8. OBJETIVOS 9. ALCANCES Y LIMITACIONES 10. MARCO DE REFERENCIA 11. ESTADO DEL ARTE 12. METODOLOGÍA 13. MODELACIÓN 14. RESULTADOS 15. ANÁLISIS DE RESULTADOSPregradoIngeniero Civi

DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO REMOTO DEL DESPLAZAMIENTO DE LOS TUBOS DE EXTENSIÓN DE UNA JUNTA EXPANSIVA PARA TUBERÍA TRANSPORTADORA DE HIDROCARBUROS

Ingeniería ElectrónicaEn el año 2012, el Programa de Ingeniería Electrónica de la Universidad de la Costa por intermedio de su grupo de investigación GIECUC con el apoyo de otros grupos de la institución, formuló un proyecto de innovación en el marco de la convocatoria 562 de Colciencias, que planteaba el desarrollo de un dispositivo, llamado junta expansiva, para mitigar la ruptura de tuberías para el transporte de hidrocarburos, causada por deslizamientos de tierra o dilatación lineal. La solución propuesta, involucra el desplazamiento de 2 tubos que alargan el dispositivo, aliviando la tensión y retardando la ruptura de la tubería. La medida del desplazamiento de esos tubos, requiere ser monitoreada para determinar qué tan pronto ocurrirá la ruptura y emprender las acciones correctivas para evitar el derramamiento del hidrocarburo o accidentes en él área, razón por la que se plantea este sistema de monitoreo electrónico con interfaz gráfica de usuario que facilita la visualización del desplazamiento de manera remota. De esta forma se complementa la junta expansiva y se ofrece la posibilidad al operador de mantenimiento de la tubería monitoreada, de reaccionar a tiempo. Las pruebas ejecutadas mostraron la funcionalidad del sistema de monitoreo propuesto en la junta expansiva.In 2012, Electronic Engineering Program at the University of the Coast through the research group GIECUC, executed an innovation project for the development of a device, called expansion joint, to reduce breakage of pipes in the transport of hydrocarbons caused by landslides or linear expansion. Proposed solution involves the displacement of two tubes which extend the device, relieving tension and slowing the rupture of the pipe. The measurement of displacement needs to be monitored to determine how soon the rupture occur and take corrective actions to prevent spillage of hydrocarbons or accidents in the area. Then, a system of electronic monitoring with graphical user interface that facilitates the visualization of displacement remotely is proposed, complementing the expansion joint. Operators can maintain the monitored pipe and react in time. The tests performed showed the functionality of the proposed system in the expansion joint

Análisis del sistema de protección de puesta a tierra y apantallamiento eléctrico en una planta minera.

This research work deals with the analysis of the grounding and electrical shielding protection system in the Agroindustrial El Corazón mining flotation plant. The proposal arises from the need of the electrical department to identify disturbances and verify the correct performance of the grounding system (SPT) and the evaluation of the feasibility and design of a protection system against atmospheric discharges. The SPT is studied with measurements of the soil resistivity, the geometry and the resistance of the three meshes. In the ETAP software, a 2-layer soil model is established, the geometries of each mesh are loaded and the finite element technique is applied to obtain the resistance, touch and step voltage of each mesh. The simulation shows that mesh 1 generates a touch voltage of 1823V, exceeding the tolerable limit of 988V according to IEEE-80. Proposals for equipotentialization of the meshes are made and the graphs of the potential gradients are analyzed. With the adaptations, equipotentiality is obtained throughout the installation and a maximum step voltage of 900V and a uniform potential distribution are obtained. Regarding the design of the protection system against atmospheric discharges, the risk level of NPR=1 was determined. For external protection, the electrogeometric method of rolling spheres is used by placing lightning capture spikes in ten locations in the plant, downspouts and goose-foot type ground outlets are determined to drain lightning currents. Regarding internal protection, the study is carried out on the SPDs for medium voltage on the MV side and the SPDs type 1 and 2 combined, Type 2 and Type 3 that are installed in certain low voltage areas.El presente trabajo de investigación trata sobre el análisis del sistema de protección de puesta a tierra y apantallamiento eléctrico en la planta de flotación minera Agroindustrial El Corazón. La propuesta surge ante la necesidad del departamento eléctrico para identificar las perturbaciones y comprobar el correcto rendimiento del sistema de puesta a tierra (SPT) y la evaluación de la factibilidad y diseño un sistema de protección ante descargas atmosféricas. Se estudia el SPT con mediciones de la resistividad del suelo, la geometría y la resistencia de las tres mallas. En el software ETAP, se establece un modelo de suelo de 2 capas, se cargan las geometrías de cada malla y se aplica la técnica de elementos finitos para obtener la resistencia, voltaje de toque y de paso de cada malla. La simulación entrega que la malla 1 genera un voltaje de toque de 1823V superando el límite tolerable de 988V según IEEE-80. Se realiza las propuestas de equipotencialización de las mallas y se analiza las gráficas de los gradientes de potencial. Con las adecuaciones se obtiene una equipotencialidad en toda la instalación y obtiene voltaje de paso máximo de 900V y una distribución de potencial uniforme. Con respecto al diseño del sistema de protección contra descargas atmosféricas, se determinó el nivel de riesgo de NPR=1. Para la protección externa se usa el método electrogeométrico de las esferas rodantes mediante la colocación de puntas captadoras de rayo en diez ubicaciones en la planta, se determina los bajantes y tomas de tierra tipo pata de ganso para drenar corrientes de rayo. De la protección interna se realiza el estudio de los DPS para media tensión en el lado MT y los DPS tipo 1 y 2 combinado, Tipo 2 y Tipo 3 que se instalan en las zonas determinadas de baja tensión

Diseño y análisis de un sistema de tuberías en línea de antorcha

El principal objetivo del presente proyecto es diseñar y verificar el trazado de un sistema de tuberías en la línea de antorcha desde el límite de batería de los bloques generadores de potencia (BGP) hasta los recipientes de separación de condensado (KOdrums) intermedios. Para ello, se realizará un análisis de flexibilidad del sistema de tuberías teniendo en consideración los aspectos más relevantes que se pueden presentar. Para la realización del proyecto se seguirán los siguientes pasos: Se recopilará información acerca de las líneas de antorcha para conocer cuáles son los condicionantes que marcarán el diseño. Se aplicará la normativa vigente, ya sea de ámbito local o internacional, de obligado cumplimiento. Se estimará la cantidad de liras necesarias para poder absorber los desplazamientos a lo largo del recorrido así como la posibilidad de añadir estructuras auxiliares. Se modelará la línea de antorcha mediante el software CAESAR II, ampliamente extendido en el análisis de plantas industriales. Se calculará el valor real del factor de intensificación de tensiones (SIF) para los picajes a 45 grados en el colector principal mediante el software de elementos finitos Nozzle PRO. Se analizarán los resultados obtenidos y se verificará el cumplimiento de la normativa.The main purpose of current project is to design and verify the routing of a piping system in the flare line from the battery limit of the power generation blocks (PGB) until the intermediate vapour-liquid separator vessels (KO-drums). For that, a stress analysis of the piping system will be performed taking into account most relevant issues that may appear. To carry out the project, below mentioned steps will be followed: Documentation related to flare lines will be collected in order to know the determining factors that will lead the design. Existing applicable rules, both local and international, will be complied. Required number of loops will be estimated in order to absorb displacements along routing as well as the chance of adding auxiliary structures. Flare line will be modeled by means of software CAESAR II, widely spread program for industrial plants analysis. Real value of stress intensification factor (SIF) for connections at 45 degrees in main collector will be calculated by means of finite element software Nozzle Pro. Obtained results will be discussed and compliance with regulation will be evaluated.Ingeniería Técnica en Mecánic

Gestión de un modelo de integridad basado en API RP 580 para el crecimiento de los defectos que se desarrollan en las líneas de flujo que transportan hidrocarburos líquidos

Spa: El caso de estudio plantea crear un modelamiento aplicado que permita identificar los planes actuales de inspección, para determinar las prioridades en las inspecciones futuras con el fin de tomar decisiones acertadas, este modelamiento se realizará en una línea de flujo enterrada que transporta hidrocarburos líquidos; a partir de datos obtenidos en inspecciones previas y condiciones de operación.Bibliografía y webgrafía: páginas 94-95.MaestríaMagister en Gestión de Integridad y Corrosió

Gestión de un modelo de integridad basado en API RP 580 para el crecimiento de los defectos que se desarrollan en las líneas de flujo que transportan hidrocarburos líquidos

Spa: El caso de estudio plantea crear un modelamiento aplicado que permita identificar los planes actuales de inspección, para determinar las prioridades en las inspecciones futuras con el fin de tomar decisiones acertadas, este modelamiento se realizará en una línea de flujo enterrada que transporta hidrocarburos líquidos; a partir de datos obtenidos en inspecciones previas y condiciones de operación.Bibliografía y webgrafía: páginas 94-95.MaestríaMagister en Gestión de Integridad y Corrosió

Modelamiento numérico de la vibración inducida por flujo en una tubería horizontal que transporta flujo bifásico turbulento agua – aire

En el presente trabajo se realiza un análisis numérico de vibración inducida por flujo (FIV) sobre una tubería horizontal que transporta flujo bifásico agua-aire. Para el estudio del fluido se consideró un dominio de estudio de 3m de longitud en el que se analizaron diferentes modelos de turbulencia con la finalidad de seleccionar el más adecuado para el estudio FIV. Se tomó como criterio de comparación el comportamiento de la presión variable sobre la pared de la tubería. Los resultados obtenidos muestran que el modelo RANS K-ω SST es capaz de representar con buena precisión el comportamiento del flujo bifásico analizado, pues capta los patrones de flujo y las fluctuaciones de presión en concordancia con resultados experimentales reportados en la literatura, por lo que fue seleccionado para el análisis FIV. Seguidamente se procedió a determinar el método de análisis de vibración más adecuado para el objeto en estudio (tubería), en el cual se consideró un dominio de estudio de la tubería de 1.53 m de longitud, empotrada en ambos extremos. Es así que se determinó que el análisis dinámico transitorio acoplado bidireccional de interacción fluido-estructura (FSI), que contempla los efectos del campo de fluidos sobre el campo estructural y viceversa, representa de manera adecuada el fenómeno en estudio por considerar que son los esfuerzos, desplazamientos, aceleraciones y frecuencias las variables a determinarse en este análisis. Para las condiciones de flujo analizadas se captaron vibraciones, desplazamientos en el rango de -48 μm a 18 μm, aceleraciones en el rango de -0.07 m/s2 a 0.8 m/s2 y frecuencias máximas en el rango de 10 Hz a 35 Hz.Tesi

Normativa de soterramiento de cables eléctricos y de telecomunicaciones para la expansión urbana en la ciudad de Ibarra

Establecer norma para soterramiento de cables eléctricos y de telecomunicaciones para nuevas urbanizaciones en la ciudad de Ibarra obteniendo así una ciudad más ordenada, organizada; evitando problemas de seguridad, contaminación visual, y optimizar recursos materiales eléctricos y de telecomunicaciones.La creación de una normativa técnica, para el despliegue de redes soterradas de la distribución de servicios eléctricos y de telecomunicaciones, para la expansión de urbanizaciones en la ciudad de Ibarra, permite dar solución al desorden en el despliegue de redes a lo largo de la ciudad, generando un ordenamiento, control y regulación en instalaciones soterradas en la ciudad. La norma establecida puede contemplarse como una propuesta para el GADM- San Miguel de Ibarra, para el ordenamiento en el despliegue de redes de distribución de energía eléctrica y de telecomunicaciones por medios físicos subterráneos, ya que tiene como objetivo, brindar alternativas para los problemas técnicos a causa del tendido del cableado aéreo; que es el causante de contaminación visual, así como también provee de inseguridad a la población por el uso indiscriminado del espacio público dentro de la ciudad. La normativa está diseñada en 4 fases: las cuales se diseñó utilizando normativas nacionales e internacionales; entre las principales se ocuparon: Normativa de Canalización Telefónica de CNT, Normativa de Distribución de Fibra Óptica de CNT, Normativa de canalizaciones subterráneas UNE 133100-1, Norma Australiana AUSTRALIAN STANDARD AS/CA S009:2013; además de la guía Municipal de Quebec Canadá en la distribución de cableado subterráneo, entre otras. Para el despliegue de redes soterradas están dispuestos para la canalización de telecomunicaciones utilizando cable de cobre y cable coaxial, igualmente en el tendido de fibra óptica; la utilización de la normativa del ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER), para la distribución eléctrica y por último se encuentra la compartición y reserva de ductos para los proveedores de servicios de telecomunicaciones para la ciudad de Ibarra

Aplicación del programa comsol multiphysics en la Ingeniería Mecánica

La realización del presente trabajo se basa en el uso de las herramientas de simulación computacional del COMSOL Multiphysics, el cual tiene como fin la aplicación de los módulos de física acoplada que contiene el software a áreas de estudio contenidos en un programa de pregrado de ingeniería mecánica. El marco aquí formulado, se realiza a través de una serie de tutoriales donde se muestra el uso de cada uno de los módulos en el análisis de distintos problemas, donde además se demuestra lo práctico y efectivo que es el uso de esta herramienta en la solución de problemas ingenieriles. Los modelos aquí planteados, tienen como enfoque distintas ramas de estudio de la ingeniería mecánica, como lo son las áreas de mecánica de fluidos, transferencia de calor, resistencia de materiales, mecanismos y metalografía, con sus respectivos marcos teóricos y sus planteamientos de ecuaciones para cada caso; en los cuales se muestra un paso a paso del diseño del modelo y la generación de resultados que se obtienen de cada uno. Esto le da la oportunidad al ingeniero de optimizar mejor sus diseños, de realizar un mejor análisis experimental y reducir sus costos y materiales utilizados. El desarrollo de este proyecto incentiva el uso del COMSOL Multiphysics en el campo de la mecánica contribuyendo así al avance científico y tecnológico; también justificando la oportunidad de una posterior adquisición del programa por parte de la facultad