ENSAYO DE VIBRACIONES ACUSTICAMENTE ENDUCIDAS EN TUBERIAS

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PAPER NUMBER 1

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RESUMEN (1)

Los sistemas de tuberías adaptadas para la manipulación de fluidos, tales como vapor y varios procesos y gases de hidrocarburos a través de un dispositivo de reducción de alta presión y condiciones de velocidad puede producir vibración severa acústica y la fatiga del metal en el sistema. Se ha determinado que tales vibraciones y la fatiga se reducen al mínimo mediante la relación del nivel de potencia acústica (PWL) generado en el sistema de tuberías a ser una función de alcanzar la proporción de tubería aguas abajo en el interior de diámetro D2 a su grosor de pared t2, Según lo expresado por . Reducción de la presión de los sistemas de tuberías diseñadas de acuerdo con estos criterios presentan vibraciones mínimas y los fracasos de la fatiga del metal y tienen una larga vida útil. [pic 3]

SISTEMAS DE TUBERÍAS QUE PROVEEN MÍNIMAS VIBRACIONES ESTRUCTURALES ACÚSTICAMENTE INDUCIDAS Y FATIGA[pic 4]

La presente investigación es una continuación en parte de la aplicación Ser. No. 08/526,613 archivo Sep.11, 1995 ahora abandonado.

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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a sistemas de tuberías que tienen estaciones de reducción de presión y se somete a vibraciones acústicamente inducidas. Se refiere en particular a los sistemas de tuberías dispuestos para proporcionar un mínimo de vibraciones acústicamente inducidas de alta frecuencia y la fatiga del metal resultante para el sistema.

Los sistemas de tuberías que tienen altas estaciones reductoras de la capacidad  presión, tales como sistemas depresión de válvula de seguridad o compresor del sistema de reciclaje y similares, son típicamente expuestas a grandes cargas acústicas internas que causan vibraciones en tuberías y las tensiones vibratorias en el sistema de tuberías. Si el sistema de tubería no está adecuadamente diseñado y construido para reducir al mínimo el efecto de tal fenómeno de excitación acústica, la excesiva vibración por fallos de fatigas por consiguiente no deseadas del sistema de tuberías puede resultar. En casos extremos, estos fallos del sistema de tuberías pueden ocurrir en cuestión de días o incluso horas.

        Vibraciones estructurales de los sistemas de tuberías por lo general han sido tratados como una baja frecuencia (20-200 Hz) fenómeno asociado principalmente con los modos de haz de tubos de flexión y tubo modos ovalado. Alta frecuencia (1,000-20,000 Hz) las vibraciones causadas por las ondas acústicas internas ha sido reconocida sólo recientemente como responsables de problemas de fatiga estructural en los sistemas de tuberías. El presente método conocido de diseño de los sistemas de tuberías de haber reductora de presión como la estaciones que muestra en general en la figura 1, en contra de dicha vibración inducida acústicamente y la fatiga del metal se basa en una publicación hecha por V.Carucci y R.Mueller, titulado" tubería-vibración acústicamente inducidas por alta capacidad de presión reduciendo los sistemas "ASME-82-Wp/PVP-8 de 1982. Basado en experiencia en servicio con 36 casos de los sistemas de tuberías (9 acusticamente cargados con los fracasos y 27 sin fallas), los autores desarrollaron una relación general entre la entrada de potencia acústica de un sistema de tuberías y el tubo de diámetro interior asa base para el diseño de sistemas de tuberías.

        El nivel de potencia acústica (PWL) que ocurre inmediatamente aguas abajo del dispositivo de reducción de presión utilizado por Carucci y Mueller está dado por la expresión:

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Cuando PWL es el nivel de potencia acústica en decibles dB (con referencia de potencia de  vatios). Véase el cuadro 1 para las unidades de parámetros de flujo. [pic 6]

La figura 2 muestra los datos Carucci y Mueller trazada sobre la base del nivel de potencia acústica (PWL) dada por la ecuación anterior con respecto al tubo de aguas abajo en el interior de diámetro D2. Una línea recomendada fatiga límite de diseño que envuelve los fracasos sin tuberías casos también se muestra. Tuberías casos de sistema situados sobre la línea de límite de diseño que se muestra estaría en la región de fallo de tuberías espera del sistema, y los casos por debajo de la línea de límite de diseño que podría predecirse que no tienen las vibraciones y los fallos por fatiga.

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Se puede observar que el límite de diseño recomendado no es perfecto y fiable, debido a que tres casos de falla no están presentes en la región de los fallos por fatiga de tuberías del sistema. Este método Carucci y Mueller se utiliza actualmente en el diseño de un diseño tal en el momento presente. Por consiguiente, aunque algunos procedimiento y los parámetros para el diseño y más fiable se han buscado. Esta invención proporciona un sistema de tuberías que incluye un dispositivo de reducción de presión o medios especialmente adaptados para el manejo de fluidos a alta presión y las condiciones de alta velocidad, y para que acústicamente inducida por vibraciones de alta frecuencia y la fatiga del metal resultante puede ocurrir.

Para un sistema de tuberías construido y operado de acuerdo con esta invención, de alta frecuencia inducida acústicamente vibración y la fatiga resultante de metal se reduce por debajo de un nivel aceptable o magnitud, asegurando de este modo la vida de funcionamiento seguro y largo plazo para el sistema de tuberías.

Se ha determinado que para los sistemas de tuberías que tienen un medio reductor de presión tal como un orificio o una válvula, una mejor relación entre el nivel de potencia acústica (PWL) generado en las tuberías aguas abajo de la sección de medio reductor de presión y un parámetro de tubería aguas abajo se expresa por el nivel de potencia acústica (PWL) resulta ser una función de la radio entre el diámetro de la tubería aguas abajo y su grosor de pared, y no es una función del diámetro de la tubería aguas abajo solo. Esta relación se expresa mediante la siguiente ecuación:

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