METALVAM - Análisis de Flexibilidad en Tuberías

1. Datos generales

Proyecto

Ejecutor

Descripción

Código

Material

Tipo de línea

2. Geometría y propiedades

Diámetro exterior Do (mm)

Espesor t (mm)

Corrosión c (mm)

Longitud total L (m)

Distancia recta U (m)

Longitud brazo disponible (m)

Tramo X (m)

Tramo Y (m)

Tramo Z (m)

3. Temperatura, presión y esfuerzos admisibles

Temperatura instalación (°C)

Temperatura operación (°C)

Coef. expansión α (1/°C)

Presión operación P (bar)

Presión golpe ariete ΔP (bar)

Presión prueba HP (bar)

Sh a T operación (MPa)

Sc a ambiente (MPa)

Factor ciclos f

4. Cargas, momentos y sismo

Peso lineal W (N/m)

Luz soporte S (m)

SIF i

Aceleración sísmica horizontal Ch (g)

Coef. fricción μ apoyo

Factor amplificación golpe

Momento sostenido Ma (N·m)

Momento térmico estimado ME (N·m)

Momento ocasional MO (N·m)

5. Modelos de cálculo incluidos

Modelo 1: Chequeo simple ASME B31.3Modelo 2: Brazo/lazo por expansión térmicaModelo 3: Tensiones sostenidas, expansión y ocasionales

Esquema referencial de cálculo

Conceptos básicos generales de análisis de flexibilidad

Herramienta preliminar. No reemplaza un análisis formal por elementos de tubería tipo CAESAR II / AutoPIPE ni la revisión final con la edición contractual aplicable de ASME B31.3/B31.4.

Base técnica resumida

Tipos de esfuerzos considerados

En flexibilidad de tuberías se revisan cargas sostenidas, térmicas/expansión y ocasionales. Las sostenidas incluyen peso, presión y cargas permanentes; las térmicas corresponden a expansión o contracción restringida; las ocasionales pueden incluir viento, sismo, descarga de válvulas, vibración o golpe de ariete.

ΔL = α · L · ΔT

σ_hoop ≈ P · D_o / (2t)

S_L ≈ P·D_o/(4t) + i·M_a/Z

S_E ≈ i·M_E/Z comparado con S_A = f(1,25S_c + 0,25S_h)

S_L + S_Occ ≤ 1,33 · S_h (criterio usual para ocasionales)

Datos normalmente requeridos

P&ID, lista de líneas, isométricos y especificación de materiales.
Condiciones de operación/diseño: presión, temperatura, fluido, ciclos.
Equipos conectados y cargas admisibles de boquillas.
Ubicación de soportes, guías, stops, anclajes y resortes.
Casos ocasionales: sismo, viento, golpe de ariete, vibración.

Ejemplos resueltos típicos

Caso	Datos típicos	Chequeo esperado	Acción si falla
Línea caliente en rack	Acero carbono, DN 12”, ΔT 60 °C, tramo entre anclajes.	Dilatación, método simple y brazo flexible disponible.	Aumentar brazo, modificar guías o agregar lazo.
Descarga de bomba	Alta carga en boquilla, soportes cercanos, temperatura de operación.	Revisión de cargas en boquilla y primer soporte ajustable.	Reubicar soporte, usar resorte, mejorar flexibilidad.
Línea con golpe de ariete	Presión normal + ΔP transiente.	Presión equivalente y esfuerzo ocasional.	Válvula de cierre lento, estanque hidroneumático, soporte dinámico.
Línea sísmica	Ch = 0,35g, masa distribuida y supports.	Carga lateral equivalente y esfuerzo ocasional.	Agregar guías/stops, revisar anclajes y estructura.

Criterios de interpretación

Ratio < 80%: normalmente aceptable para etapa conceptual.
80–100%: requiere revisión fina de datos, soportes y SIF.
>100%: se debe modificar geometría, soportado, espesor/material o realizar análisis formal.
Para equipos sensibles, la carga de boquilla puede controlar aunque las tensiones de la tubería cumplan.

Análisis de Flexibilidad en Sistemas de Tuberías