ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD PARA UN SISTEMA DE TRANSPORTE DE AGUA EN TUBERÍAS INCORPORANDO EL FENÓMENO DE FLASHING MEDIANTE SIMULACIÓN NUMÉRICA

Abstract

El presente trabajo consiste en el estudio del impacto de un fenómeno denominado flashing sobre un análisis de flexibilidad en un sistema de transporte de agua. Para este estudio, se analizó la sensibilidad del análisis al incluir el fenómeno de flashing durante la simulación numérica del sistema, con el objetivo de determinar el grado de correlación entre el flashing y los esfuerzos y cargas resultantes de la línea de piping aguas abajo. El análisis se guío por los lineamientos del estándar ASME B 31.3 para analizar los esfuerzos producidos por cargas sostenidas y expansiones térmicas. El procedimiento consistió primeramente en el estudio del fenómeno de flashing y su comportamiento dentro de un sistema de transporte de agua, específicamente aguas abajo de una válvula de control. Para esto, se investigó acerca de modelos existentes para la predicción y caracterización del fenómeno y se utilizaron datos e información experimental de trabajos existentes relacionados al tema. Posteriormente, se definieron diferentes calidades de vapor a analizar, luego se determinó el cambio de velocidad y las fuerzas generadas por este fenónemo en los cambios de dirección. Se llevo toda esta información hacia el modelo numérico realizado a través del software CAESAR II, para estudiar la influencia del fenómeno sobre el sistema, el cuál se modeló como fuerza actuando en los cambios de dirección, con esto se analizaron los diversos casos de carga y su efecto en todo el sistema aguas abajo. Finalmente se analizó la relación entre las cargas provenientes del flashing con los esfuerzos y cargas resultantes del análisis, a través de tablas y gráficos para su entendimiento. Pudiendo así concluir de forma clara y precisa que para efectos flexibilidad en este sistema, el fenómeno genera un incremento en las fuerzas y esfuerzos del sistema. Por lo cual, para este estudio particular es importante tener en cuenta el flashing.

The present work consists in the impact study of a phenomenon called flashing onan stress analysis in a water transport system. In this study, the sensitivity of the analysis was analyzed by including the flashing phenomenon during the numerical simulation of the system, in order to determine the correlation degree between the phenomenon and the resulting loads and stresses within the downstream piping line. the analysis was guided by ASME B31.3 standard guidelines to analyze the stresses generated by sustained loads and thermal expansions. The procedure consisted primarily on the study of the behavior of flashing phenomenon in a piping system, specifically downstream of a control valve. For this, an investigation of the prediction and characterization phenomenon models was realized, data and experimental information of existing works and papers was also used. Later different vapor fraction were defined, then the change in speed and the forces generated by this phenomenon in the changes of direction were determined. All this data was incorporated to the numerical model made through CAESAR II software, to study the influence of the phenomenon in pipe system. Where phenomenon was modeled as force pair acting on each direction changes, with this the various load cases and their effect on the entire downstream system were analyzed. Finally, the correlation between the flashing forces and resulting stresses and loads from the analysis was analyzed through tables and graphs for their understanding. Thus being able to conclude clearly and precisely that for stress analysis in this system, the phenomenon does not generate a high force or significant variations, therefore, for this particular study, the phenomenon does not have a major influence on the results.