Presentacion Diablo Mef
13
SIMULACI SIMULACI Ó Ó N DEL AVANCE N DEL AVANCE DEL DIABLO INSTRUMENTADO DEL DIABLO INSTRUMENTADO DENTRO DE UN DUCTO DENTRO DE UN DUCTO Carlos Rubio González Julio César Díaz Montes Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
Transcript of Presentacion Diablo Mef
SIMULACISIMULACIÓÓN DEL AVANCE N DEL AVANCE DEL DIABLO INSTRUMENTADO DEL DIABLO INSTRUMENTADO
DENTRO DE UN DUCTODENTRO DE UN DUCTOCarlos Rubio González
Julio César Díaz Montes
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
Introducción
Determinación experimental de las propiedades del material de las copas
Simulación entrada del diablo en el ducto
Simulación del empuje del diablo por el fluido
ContenidoContenido
Desarrollo de Diablos Instrumentados para inspección interior de ductos
El diablo instrumentado es un dispositivo de inspección que se introduce en la tubería de distribución de hidrocarburos, es transportado por el mismo flujo del fluido y durante su viaje efectúa una inspección del material de la tubería.
Almacena la información adquirida y una vez fuera del ductola transfiere al software de análisis.
OBJETIVODesarrollar un diablo instrumentado para la medición de espesores e inspección estructural de ductos mediante la técnica de ultrasonido
IntroducciIntroduccióónn
Limpieza – PIG de limpieza.
Evaluación de defectos geométricos -- Caliper PIG.
Evaluación de pérdida de metal, medición de espesores –PIG Ultrasónico o MFL.
Detección de grietas -- PIG Ultrasónico.
Es importante mantener en buenas condicionesla red de ductos de PEMEX– cerca de 54,000 Km
La corrosión es inevitable. La pérdida de metal disminuye la capacidad de carga. Los movimientos del suelo generan deformacionesen el ducto.
El diablo instrumentado es el equipo más eficazpara realizar la inspección.
Inspección periódica de ductos
Proceso de inspección y equipo necesario
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
IntroducciIntroduccióónn
Se requiere estimar la fuerza necesaria para desplazar el diablo dentro del ducto
Copas y discos de poliuretano
Interferencia de las copas en el ducto
Es necesario estimar la fuerza de empuje ejercida por el fluido sobre el diablo
Se proponen varias geometrías de los orificios de circulación del fluido “bypass”
PRUEBA A TENSIÓN PARA EL POLIURETANO
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Deformación unitaria (m/m)
Esfu
erzo
(MP
a)
Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Curva seleccionada
Propiedades del material de las copasPropiedades del material de las copas
Pruebas de tensión en muestras de acuerdo a la norma ASTM D412 – 06a (Standard test methods for Vulcanizad Rubber andThermoplastic Elastomers-Tension
Tres probetas
Se determinaron las curvas esfuerzo deformación
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
SimulaciSimulacióón entrada del diablo en el n entrada del diablo en el ductoductoAnálisis axi-simétrico, perfil de una sola copa
Modelo de Mooney Rivlin de 9 parámetros. Material hiper-elástico
Variación del coeficiente de fricción
Variación de la interferencia
Se determina la fuerza de reacción en nodo piloto. Fuerza necesaria para desplazar el diablo
Comparación de la curva σ-ε real con el modelo MooneyRivlin de 9 parámetros
Cuerpo del diablo
Copas
Tracker
Ducto
Fuerza necesaria para desplazar el diablo (2 discos) dentro del ducto.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo
Fuer
za (N
)
Mu 0.05 Mu 0.07 Mu 0.09 Mu 0.1 Mu 0.13Fuerza necesaria para desplazar el diablo (2 discos) dentro del ducto.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo
Fuer
za (N
)
Mu 0.05 Mu 0.07 Mu 0.09 Mu 0.1 Mu 0.11 Mu 0.13 Mu 0.16 Mu 0.2 Mu 0.25 Mu 0.3
Desplazamiento dentro del ducto
Entrada al ducto
Resultados
Interferencia 1.3mm
Interferencia 2.9mm
Fuerza necesaria para desplazar el diablo (2 discos) dentro del ducto
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 20 40 60 80 100
Tiempo
Fuer
za (N
)
Mu 0.07 Mu 0.09 Mu 0.1 Mu 0.11 Mu 0.13 Mu 0.16 Mu 0.2 Mu 0.25 Mu 0.28
Relación entre el factor de fricción y la fuerza necesaria para mover el diablo dentro del ducto
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Coeficiente de fricción
Fuer
za (N
)
Interferencia 1.375 mm Interferencia 2.945mm Interferencia 4.5325 mm
Interferencia 4.5mm
También se puede notar que mientras mayor sea la interferencia entre las copas del disco y el interior del ductomayor será la fuerza que se le requiere aplicar para moverlo, esto debido a que el disco tiene que ser deformado en mayor medida para lograr ser introducido en la tubería.
Hay una marcada relación entre el coeficiente de fricción de las copas de poliuretano de los discos y el ductocon la fuerza necesaria para mover el diablo.
Como era de esperarse, cuando se incrementa el coeficiente de fricción aumenta la fuerza necesaria para desplazarlo.
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
Determinación de la fuerza que ejerce el fluido sobre el diablo.
Se consideraron diferentes configuraciones de la geometría del diablo y diferentes presiones diferenciales para cada configuración.
Se hicieron algunas suposiciones y simplificaciones: se consideróflujo turbulento totalmente desarrollado a la entrada del ducto(aguas arriba), fluido incompresible, proceso adiabático, densidad y viscosidad constantes.
Empuje del diablo por el fluidoEmpuje del diablo por el fluido
Por los discos Por el interior del diablo
A través del tracker Alrededor del tracker
Disco 2 Disco 1
Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial
Empuje del diablo por el fluidoEmpuje del diablo por el fluido
Modelo en 3D.
La fuerza de empuje se calcula integrando la distribución de presiones.
Relación entre la fuerza ejercida por el fluido con el número y diámetro de los huecos, con una presión diferencial de 150KPa
Relación entre la fuerza ejercida por el fluido con el número y diámetro de los huecos, con una presión diferencial de 30 KPa
Variación de la fuerza ejercida por el fluido en
función de la presión diferencialVariación de la fuerza ejercida por el fluido en función de la presión diferencial
En la prueba de tensión para el poliuretano no se llevó a las probetas hasta el punto de ruptura debido a que esos valores no son de interés en este trabajo, ya que en la práctica, cuando se introduce un diablo en un ducto las copas de poliuretano no presentan deformaciones en ese grado.
El modelo constitutivo que se utilizó para el caracterizar al poliuretano fue el Mooney Rivlin de 9 parámetros ya que es el que mejor se ajusta al comportamiento de este material en particular.
Hay una relación lineal entre la presión diferencial y la fuerza de arrastre del fluido, cuando hay un cambio en el número y diámetro de los huecos del bypass hay un cambio en la fuerza de arrastre pero se mantiene la misma relación, es decir, la pendiente de la curva se mantiene constante en cada uno de los casos analizados.
En este análisis, el aporte que tiene la velocidad en la fuerza de arrastre es mucho menor que el aporte que tiene la presión diferencial, debido a que la velocidad del fluido dentro del ducto es relativamente baja.
ConclusionesConclusiones
