Análisis de esfuerzos debido a cargas dinámicas en sistemas de tuberías

Abstract

En los sistemas de tuberías nucleares, por los cuales circula fluido refrigerante de reactores nucleares y vapor para mover las turbinas de los generadores, los requerimientos de diseño sísmico son básicos y mandatorios, debido a que la rotura o avería de la tubería puede resultar en la pérdida de anormales cantidades de radioactividad, en interferencia con la seguridad y el funcionamiento del reactor o en interferencia con la cantidad de calor extraído. El análisis que se efectúa es denominado el Análisis Dinámico Detallado, incluye la determinación de la frecuencia natural de sistemas de tuberías de múltiples grados de libertad y de las configuraciones típicas de los modos de los sistemas siendo analizados y su respuesta detallada en el tiempo al movimiento sísmico, que entra en forma de un espectro de respuesta. Hay, sin embargo, muchas decenas de miles de pies de tubería de seguridad más baja y/o diámetro más pequeño que requieren de una determinación de diseño sísmico adecuado. Este trabajo es una aproximación para el desarrollo de este método. A este método de cálculo puede denominársele el Análisis Dinámico Simplificado. En ambos casos, en el Análisis Dinámico Detallado y en el Análisis Dinámico Simplificado, se tiene que desarrollar una guía para el espaciamiento de restrictores sísmicos. La optimización en la selección de apropiados espaciamientos tiene tres beneficios: primero, hay sustanciales ahorros en el número de restrictores sísmicos (el tipo hidráulico cuesta de $ 1000 a 5000 por unidad instalada en reactores USA); segundo, el ahorro de espacio que puede lograrse en regiones de congestión de tuberías; tercero, asegurar que suficiente conservatismo está siendo empleado con el Análisis Dinámico Simplificado. La aproximación presentada aquí dentro es para desarrollar y generar el diseño de estacionamientos de tuberías a fin de cumplir los requerimientos de diseño sísmico. Dos casos de diseño de espaciamientos, basados en criterios de esfuerzo y frecuencia. Pueden ser desarrollados; uno para reuniones de tubería rígida y otro para regiones flexibles. Los principios de diseño y las limitaciones en el uso de, regiones rígidas y flexibles están presentados en este trabajo.