REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICADE LA FUERZA ARMADAUNEFA

DISEO DE UN SOPORTE DE TUBERIA

INTEGRANTES:Mara Jos Ribas. CI: V-24.620.619Kimberly Perera. CI: V-19.961.514Alexander Lpez. CI: V-23.953.325Jos M. Campos. CI: V-24.240.036Rafael Rojas. CI: V-22.888.489Omar Salazar CI: V-24.240.350Adrin Gonzlez. CI: V-25.382.493Jess Arvalo. CI: V-19.701.674Hctor Pea. CI: V-24.662.187TUTOR:Rodolfo Gonzlez ASIGNATURA:Resistencia de Materiales

VALLE DE LA PASCUA, 17 DE MAYO DE 201521

NDICE

CONTENIDOPG.

Introduccin4

Planteamiento del Problema..6

Objetivo General..7

Objetivos Especficos..8

Justificacin8

Marco Terico.9

Normas aplicadas sobre el diseo de soporte.17

Calculo de las cargas en el diseo20

Conclusiones.29

NDICE DE FIGURAS

NPG.

1Perfil de vigas que se consiguen en el mercado.14

2Frmula para calcular el Modulo de resistencia.15

3Frmula para clculo de esfuerzo16

4Viga simplemente apoyada...16

5Diseo de soporte tipo H19

6Vista del posible perfil del oleoducto20

7Elementos que componen el soporte..22

8Perfil inferior del soporte de tubera23

9Criterios para esfuerzos de diseos en esfuerzos directos.26

INTRODUCCIN

Los soportes son elementos encargados de sujetar partes de una tubera o son destinados a ser base para instalaciones de tramos de la misma, los hay en variedad y diseo adaptndose a la configuracin y la forma en que se va a sujetar. Los soportes o anclaje son el mecanismo con el cual se sostendr e inmovilizar la tubera de tal forma que la misma quede fijada a la estructura o al sitio donde ser instalada sea un edificio, instalaciones, una nave industrial o del suelo. En el caso de tuberas que deban recorrer el suelo, por general se instalan en oleoducto, se disponen de soportes tipo arco.

Los oleoductos son usados para la conduccin de petrleo desde el lugar de produccin al de embarque o desde el lugar de descarga al de refinado. Estos puntos que marcan un inicio y un final suelen tener kilmetros de distancias donde se utilizan kilmetros de tuberas, las cuales deben ser instaladas estratgicamente para lograr un ptimo transporte de crudo.

Pero ese hecho no implica que deba removerse la vegetacin en donde se instalara el oleoducto, adems cavar el suelo para enterrar un oleoducto suele ser ms costoso y cuando se quiere una produccin rpida el factor tiempo es inevitable ignorarlo, as que un mtodo para instalar largos tramos de tubera es el de colocar soportes los cuales requieren solo de la excavacin del suelo donde se asentaran ayudando as a mantener la vegetacin.

Este proyecto de investigacin se plante la tarea de calcular un diseo adecuado y prctico para la instalacin de un oleoducto. Este diseo debe soportar las cargas o peso de la tubera y del crudo transportado por el oleoducto.

Este diseo debe cumplir con una serie de normas tanto de instalacin como de configuracin sin dejar a un lado la importacin del material que se escoja para el diseo ya que adems de sujetar el oleoducto que hace frente a las condiciones ambientales, debe soportar el peso de una instalacin tan compleja.

En este caso los soportes del oleoducto cumplen una tarea importante, y por ese motivo es necesario que se desarrolle una investigacin precisa y se lleve a cabo una normativa tanto de instalacin del soporte como del clculo para el diseo del mismo.

Las vigas son elementos cuya disposicin en las estructuras es principalmente horizontal, aunque tambin pueden ser inclinadas, pero que en todo caso tienen la importante funcin de servir de apoyo de otros miembros estructurales que le transmiten las cargas verticales generadas por la gravedad, las cuales actan lateralmente a lo largo de su eje.

Esta condicin hace que las vigas estn sometidas a esfuerzos diferentes a la tensin simple, representados por los esfuerzos de flexin. En este caso las fuerzas externas pueden variar de una seccin a otra a lo largo de la viga, adems la disposicin de ellas, las condiciones de soporte y la geometra, genera en el interior de la misma la aparicin de cuatro fuerzas llamadas resistentes. Por tal motivo se pretende buscar un clculo adecuado para un diseo de soporte con un elemento centro horizontal constituido por una viga.CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La resistencia de materiales se toma muy en cuenta para el clculo de cualquier diseo y estudiando los slidos deformables mediante modelos simplificados ayuda a elegir el diseo ms adecuado. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo y esto es lo que se desea resolver en el diseo del soporte para el oleoducto.

Un modelo de resistencia de materiales establece una relacin entre las fuerzas aplicadas, tambin llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geomtricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicacin de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.

Para el diseo mecnico del elemento con geometras complicadas la resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar tcnicas basadas en la teora de la elasticidad o la mecnica de slidos deformables ms generales pero en el caso del soporte un clculo sencillo de su resistencia ser suficiente para la propuesta de un diseo estable. Por eso los problemas planteados en trminos de tensiones y deformaciones pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con mtodos numricos como el anlisis por elementos.

Para ciertas geometras aproximadamente unidimensionales (vigas, pilares, celosas, arcos, etc.) o bidimensionales (placas y lminas, membranas, etc.) el estudio puede simplificarse y se pueden analizar mediante el clculo de esfuerzos internos definidos sobre una lnea o una superficie en lugar de tensiones definidas sobre un dominio tridimensional. Adems las deformaciones pueden determinarse con los esfuerzos internos a travs de cierta hiptesis cinemtica. En resumen, para esas geometras todo el estudio puede reducirse al estudio de magnitudes alternativas a deformaciones y tensiones.

La carga puesta sobre el elemento horizontal del soporte es continua, debido a que es necesario que el diseo del soporte lleve una zuncha en el centro de la viga o elemento central, haciendo que la carga sobre el elemento horizontal sea una carga puntual, pudiendo as distribuir el peso del oleoducto sobre los elementos verticales o apoyos de la viga. Esta hiptesis que se plantea sobre el posible diseo del soporte hace que la determinacin de la resistencia del material sea unidimensionalmente calculable bajo mtodos numricos no tan complejos. Por tal razn se traza el sentido de la investigacin y el objetivo general del mismo.

OBJETIVO GENERAL

Calcular un diseo apropiado que pueda resistir el peso de un sistema de tuberas para el transporte de petrleo. Este tema se propone desarrollar bajo los siguientes objetivos especficos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Describir las normas aplicadas sobre el diseo de soporte en instalacin de oleoductos. Realizar un diagrama mecnico del soporte de oleoducto para calcular las cargas del diseo.

JUSTIFICACION

La universidad nacional politcnica de la fuerza armada (UNEFA) implementa un cronograma educativo donde involucra a los estudiantes en los aspectos tericos y metodolgicos de las asignaturas con el rea prctica por medio de la asignacin de proyectos como maquetas y prototipos. Estos proyectos sustituyen a los laboratorios llevando la prctica a la mano del estudiante para que el mismo pueda desenvolverse solo a lo largo del desarrollo del proyecto.

El clculo del diseo de un soporte para tuberas de oleo es el tema de este proyecto que pretenden ser desarrollado para que el estudiante lleve a la universidad los avance practico y conocimientos tericos que obtuvo durante las asignaturas de su carrera.

Adems desde la perspectiva metodolgica, este estudio ser de gran apoyo para futuras Investigaciones de carcter prctico, partiendo de las recomendaciones derivadas de los resultados. Se basara en el cumplimiento del objetivo propuesto en la investigacin; recopilando informacin tcnica acerca del proceso de seleccin del mejor soporte para oleoductos.

CAPITULO II

MARCO TEORICO

La investigacin de este proyecto requiere conocer los aspectos y trminos tericos para comprender el clculo del diseo del soporte de oleoducto, los trminos de la teora sern de apoyo para la orientacin de los procedimientos en la eleccin del diseo del soporte, adems servirn de gua sobre el desarrollo para elegir un soporte que no se fracture o seda ante la carga del oleoducto. Estos trminos son:

Fuerza interna

Es la fuerza capaz de mantener unida las partculas internas que conforman un elemento estructural, esta fuerza va definida por el tipo de material que componga al elemento. Los elementos de estado solidos poseern partculas ms nicas dando una fibra estructural ms estable por consiguiente las lneas internas bien unidas hacen que la fibra del material sean sumamente resistente, las fuerzas internas se dividen en fuerzas axiales, fuerzas cortantes y momento flector.

Fuerza axial (N)

Es una fuerza que acta directamente sobre el centro axial de un objeto en la direccin del eje longitudinal. Estas fuerzas pueden ser de compresin o de tensin, dependiendo de la direccin de la fuerza. Cundo una fuerza axial acta a lo largo del eje longitudinal y este eje pasa por el centro geomtrico del objeto, ser adems una fuerza concntrica; en caso contrario ser una fuerza excntrica. Las fuerzas perpendiculares al eje longitudinal del objeto se denominan normalmente como fuerzas verticales. Cundo una fuerza acta directamente sobre el centro axial, coincida o no con el centro geomtrico, es una fuerza axial. Una fuerza axial acta comprimiendo o tensionando (estirando) el eje axial en dos direcciones opuestas. Una fuerza axial, por tanto, no hace moverse al objeto. Un ejemplo tpico de fuerza axial se puede observar en las columnas de un edificio. La columna tiene un eje axial que la atraviesa desde arriba hacia abajo. La columna est sometida constantemente a una fuerza axial de compresin ejercida por el techo del edificio.

La fuerza axial se produce cuando la disposicin de las fuerzas externas no es totalmente perpendicular al eje de la viga, existiendo componentes de ellas a lo largo del eje. Cuando aparece esta fuerza junto con la flexin, se genera un esfuerzo combinado de flexin con esfuerzo axial. Este estudio est fuera del alcance del presente trabajo.

Fuerza cortante (Q)

El esfuerzo cortante, de corte, de cizalla o de cortadura es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la seccin transversal de un prisma mecnico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente como T, V o Q. La fuerza cortante es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la viga (o elemento estructural) que actan a un lado de la seccin considerada. La fuerza cortante es positiva cuando la parte situada a la izquierda de la seccin tiende a subir con respecto a la parte derecha.

La fuerza cortante se produce con direccin perpendicular al eje de la viga y su efecto es similar al generado por una tijera al cortar un papel, es decir una fuerza cortante paralela a la cara de la seccin de la viga.

Momento flector (M)

El momento flector es la suma algebraica de los momentos producidos por todas las fuerzas externas a un mismo lado de la seccin respecto a un punto de dicha seccin. El momento flector es positivo cuando considerada la seccin a la izquierda tiene una rotacin en sentido horario. Es una fuerza del tipo par, que contribuye a equilibrar la rotacin del slido en un eje perpendicular a su eje y fuera de su plano, y que produce sobre la viga un efecto de curvatura a largo de su eje.

En cuanto al signo del momento flector, es importante resaltar que este no depende de su sentido de rotacin, tal como sucede con el momento de equilibrio, sino ms bien de la curvatura que sufre la viga por la aplicacin del mismo. De tal manera que una curvatura cncava hacia arriba se considera positiva, lo contrario es negativo.

Relacin entre carga, corte y momento flector

Resulta particularmente importante, conocer no solo el valor del corte y del momento flexionante en un punto de la viga, sino ms bien a lo largo de todo el elemento, debido a que en su diseo, se debe considerar la condicin ms desfavorable de esfuerzo resistente en el interior del slido, por lograr esto se construyen los llamados diagramas de fuerza cortante y momento flector. La realizacin de estos diagramas requiere conocer la relacin existente entre las cargas externas y las fuerzas internas de corte y momento flector.

Momento torsor

Es una fuerza del tipo par, que contribuye a equilibrar la rotacin del slido segn un eje paralelo al eje longitudinal de la viga, y que produce sobre la misma un efecto de giro alrededor de su propio eje. La aparicin de esta fuerza interna depende de la aplicacin de las fuerzas externas, de tal manera que generen alguna componente de momento alrededor del eje de la viga. Esta fuerza no se considera en este estudio.

Flexin mecnica

Se denomina flexin al tipo de deformacin que presenta un elemento estructural alargado en una direccin perpendicular a su eje longitudinal. El trmino "alargado" se aplica cuando una dimensin es dominante frente a las otras. Un caso tpico son las vigas, las que estn diseadas para trabajar, principalmente, por flexin. Igualmente, el concepto de flexin se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o lminas.

El rasgo ms destacado es que un objeto sometido a flexin presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no vara con respecto al valor antes de la deformacin. El esfuerzo que provoca la flexin se denomina momento flector.

Diseo de viga

Uno de los objetivos ms importantes del estudio de la resistencia de materiales y de las materias posteriores de diseo, es encontrar los elementos constitutivos de las estructuras, maquinas, etc., ms econmicos del mercado pero que cumplan con dos condiciones bsicas:

Resistencia: es la condicin ms importante, puesto que el perfil seleccionado debe ser capaz de soportar las cargas externas a las que va a estar sometido, con un cierto grado de seguridad o confianza. Esta seguridad se logra mediante los factores de seguridad empleados, los cuales varan de acuerdo al sistema normativo o teora de clculo del pas donde se aplique. Para este curso, a manera de introduccin, se considera la teora elstica, donde el factor de seguridad es un nmero que rebaja los esfuerzos crticos del lmite elstico, y los convierte en admisibles.

Rigidez: es la condicin que permite que el uso del elemento estructural, se haga de manera agradable, con una satisfactoria sensacin de seguridad. Esta condicin est asociada con las deformaciones de los elementos estructurales, de tal manera que estas se mantengan por debajo de los lmites aceptados por la normativa empleada. Una excesiva deformacin de una viga, aun cuando esta cumpla con la condicin de resistencia, puede crear una sensacin visual de inseguridad para el usuario.

Secciones Econmicas

En la siguiente figura se observa a la izquierda una seccin de viga rectangular, cuya rea es A = bxh. Si consideramos cargas verticales, el eje neutro es horizontal y est situado en el centride del rea. La orientacin es importante para aprovechar la condicin de mxima resistencia esttica de la seccin, representada por el momento de inercia, de modo que se hace coincidir el eje neutro con el eje de mayor inercia de la seccin, en este caso es el eje x-x.

Figura N1. Perfil de vigas que se consiguen en el mercado.

Una seccin ideal es aquella que permite utilizar toda el rea A, en dos franjas delgadas distanciadas lo ms posible del eje neutro para lograr el mayor momento de inercia, puesto que as la mayor parte de los diferenciales de rea tienen una distancia mayor al eje centroidal, en este caso el momento de inercia seria varias veces mayor que el de la seccin rectangular.

Existe en el mercado una amplia gama de perfiles, con caractersticas diferentes, que permiten su utilizacin para fines especficos. Para el desarrollo del diseo del soporte se trabaj con un perfil rectangular para el elemento horizontal del soporte.

Mtodo de diseo por Resistencia

1- Primero se escoge del diagrama de momentos de la viga el mayor momento flector actuante, positivo o negativo. Para los efectos de este diseo el perfil soporta el mismo esfuerzo admisible a traccin que a compresin.

2- Con el momento mximo y el esfuerzo normal admisible del material se calcula el mdulo resistente mnimo que debe tener el perfil, con la frmula:Figura N2. Frmula para calcular el Modulo de resistencia.

3- Se busca en las tablas de perfiles aquellos que tengan el mdulo resistente ms cercano por encima, del mnimo calculado Zmin.

4- Se hace una verificacin, calculando un momento flector producido por la carga debido al peso propio de la viga en el mismo sitio donde ocurri el momento mximo por cargas externas y se le suma a este. Con este nuevo momento se calcula un . Si este nuevo mdulo resistente todava esta por debajo del mdulo del perfil, este cumple por peso propio, en caso contrario, se escoge el perfil inmediatamente superior. Solo para aquellos casos donde los mdulos resistentes mnimos calculados (Zmin) y del perfil estn muy cercanos, podra no cumplirse la condicin. En la mayora de los casos esta condicin no es crtica.

5- Finalmente se hace una verificacin por corte, que consiste en calcular el esfuerzo cortante mximo actuante en el eje neutro de la seccin para compararlo con el esfuerzo cortante admisible del material. Si este ltimo es mayor que el primero, el perfil cumple, en caso contrario, se tendr que escoger el perfil inmediatamente superior. Para la aplicacin de la frmula de esfuerzo, se deber buscar del diagrama de fuerza cortante, el mximo valor absoluto de fuerza, y de las tablas de perfiles las caractersticas de tamao e inercia respecto al eje xx, del perfil escogido:

Figura N3. Frmula para clculo de esfuerzo.

En la gran mayora de los casos esta condicin no es crtica, y el diseo est regido casi siempre por el esfuerzo normal.

Vigas Isostticas o estticamente determinadas

En estas vigas el nmero de reacciones externas coincide con el nmero de ecuaciones de equilibro disponibles. No sobra ni faltan reacciones para que el slido permanezca en equilibrio estable, tiene grado de indeterminacin (G.I) cero. Estas vigas pueden estar simplemente apoyadas, en voladizo o solo empotradas en voladizo.

Figura N4. Viga simplemente apoyada

El soporte que se plantea disear posee un elemento horizontal en el centro, el cual es una viga que se apoya de dos elementos verticales que son los postes o bases que dan apoyo a la viga, estos elementos verticales reaccionaran para contrarrestar las cargar puntuales que se van a generar sobre el elemento central. De esa manera el clculo de reacciones, momentos, y esfuerzos estar ms simplificado para determinar la resistencia del material requerido en el diseo del soporte.

CAPITULO III

NORMAS APLICADAS SOBRE EL DISEO DE SOPORTE

Los estudios, evaluaciones y diseos previos a la construccin de soportes para una lnea de transferencia de hidrocarburos, estn encaminados a determinar las caractersticas del terreno que se va a ocupar y a la definicin del proyecto y sus condiciones de construccin. Se debe determinar la mejor localizacin del proyecto y sus caractersticas; se debe obtener la informacin necesaria para el trmite de los permisos que se requieran para su construccin y operacin y se deben preparar y editar los Trminos de Referencia (diseos, especificaciones particulares y cantidades de obra) necesarios para la contratacin de la construccin del proyecto.

La variable ambiental se debe considerar como una de la ms importante y condicionante en el planteamiento del proyecto y en el diseo de un soporte para una lnea de transferencia de hidrocarburo. Es de esperar que un proyecto en cierta medida altere las condiciones del ambiente, pero se debe buscar que la perturbacin sea la mnima posible. Se parte de la base que, al prestar la debida atencin a los factores ambientales, se est asegurando la permanencia de la obra, su funcionamiento adecuado y se disminuyen los riesgos y la posibilidad de ocurrencia de eventos desfavorables o nocivos al terreno ocupado por el soporte.

Para tal efecto se deben considerar aspectos relacionados con el manejo y la proteccin ambiental dentro del diseo geotcnico de un proyecto, tales como:

El alineamiento en lo posible debe localizarse en terrenos de baja vulnerabilidad. Se debe disear y disponer de obras y acciones de proteccin geotcnica y ambiental para la adecuacin, recuperacin y conservacin de los terrenos. Disear las diferentes actividades del proyecto, teniendo en cuenta las condiciones ambientales de la regin.

El diseo del soporte estar defino por la unin de tres elementos, que son instalados en el suelo, por eso elegir un diseo que sea fcil de instalar en el suelo ayudara a cuidar o preservar el medio donde se asentaran las bases del soporte. Por otro lado se tiene que conocer los perfiles para su construccin.

Entre los perfiles laminados en frio se encuentran los Properca, que se diferencian de los anteriores en que la unin entre el alma y ala se realiza mediante una electro soldadura continua, existiendo las opciones de ala estrecha denominados VP y los de ala ancha denominados CP. Ambos se fabrican con acero ASTM A- 32.

Adems existen los perfiles estructurales tubulares, con caractersticas diferentes a los anteriores, y con un menor aprovechamiento de las propiedades estticas de la seccin, pero de mejor apariencia exterior, denominados perfiles ECO Conduven. Vienen en tres formas: rectangular, cuadrado y circular, y son fabricados con acero ASTMA-500 de mayor resistencia de cedencia.

El soporte pensado en esta investigacin es de tipo H, este diseo es de fcil construccin y muy prctico cuando se va a instalar, en marco o soporte tipo H, deben fabricarse en planta y revestirse aplicando el zinc inorgnico en la planta y, una vez instalados en campo, se les debe aplicar el epxico y el poliuretano. Esto es una normativa para ese diseo.

Los marcos o soportes H deben instalarse en los sitios que muestran los planos o de acuerdo con las instrucciones de instalacin, en huecos de dimetro entre 0.2 y 0.4 m o a mayor profundidad dependiendo del diseo, esto solo es normativa; el espacio entre el suelo y el tubo debe rellenarse con mortero de proporcin 4:1 de arena y cemento, La separacin entre soportes se define en el diseo, de acuerdo con el tipo de tubera (dimetro, espesor y calidad). A continuacin se observan las medidas del diseo que se pretende construir.Figura N5. Diseo de soporte tipo H.8 dimetro del tubo base 241.5m0.5m1.5m1.5m0.10m

CALCULO DE LAS CARGAS EN EL DISEO

Para empezar los soportes van a sostener un tramo de tubera de leo, este tramo de tubera tiene una longitud de 12 metros de largos y se colocaras dos soportes por cada tramo de tubera, es decir cada cuatro metros se colocara un soporte. Vindolo desde una perspectiva de perfil se vera de la siguiente manera:

Figura N6: vista del posible perfil del oleoductoSoportes

Oleoducto

4 m4 m4 m

Estos soportes se distribuirn el peso de la tubera para ello se realiza un clculo simple de tubera apoyada en voladizo para saber cunto ser el peso que ser capaz de aguantar cada soporte.

Si imaginamos una lnea de influencia que viene siendo la longitud del oleoducto, podremos calcular la carga puntual en cualquier parte del oleoducto, pero este en realidad esta sostenido por dos soportes que aguanta el peso de un oleoducto de 1.8 toneladas por cada 12 metros, imaginando un diagrama de carga seria de la siguiente manera:

Todas estas lneas de carga representan el peso del tubo que est distribuido a en dos soportes, pero para calcular la carga como magnitudes de fuerza se debe hacer la equivalencia en kilogramos fuerza o newton as ver cunto aguanta cada soporte. Se debe multiplicar el peso por la longitud, para llevar toda la carga uniforme distribuida a una carga puntual.

Y esa sera la carga puntual, por medio de la sumatoria de fuerzas y momentos veremos cuanto peso tiene que aguantar cada soporte.21.6ton carga puntual. Pero en ma

18000N

Las reacciones en el eje x son nulas por no haber fuera que interacte en ese eje.

Como el tubo est apoyado en voladizo, las cargas o pesos de los voladizos se deben distribuir en los prximos soportes que aguantaran los siguientes tramos de tubera que sern instalados, pero como hicimos de la carga un peso puntual entonces solo se toma en cuenta la distancia entre soporte y soporte. Ahora para el clculo de la reaccin en el punto A se realiza una sumatoria de fuerzas.

Haciendo que la distribucin del peso sea parejo en cada soporte, una vez sabida la carga a la que se someter el soporte podemos calcular las fuerzas sobres los elementos que componen al soporte.

Cuando se instalan los soportes de coloca en la viga o en el elemento horizontal un zuncho que hace que el peso del tubo sea continuo, por consiguiente transmite una carga puntual en el centro del elemento horizontal de la viga.

Figura N7: Elementos que componen el soporte.Elemento vertical:Patas o base.Elemento horizontal:Viga

Ya se haba mencionado que la viga ser de un perfil rectangular sujetada por dos apoyos. Parecido al caso del oleoducto asentado sobre los dos soportes.

Cuando se plante el diseo se pens que las dimensiones del soporte deban ser especificadas en el clculo de sus cargas. Por tal motivo se eligi una oleoducto de 24 pulgadas de dimetro y 12 metros de longitud. Estas 24 pulgadas de dimetro marcan la distancia o longitud que debe tener la viga donde ser asentado, por tal razn se asume una longitud de 1.5 metro en la viga.

Si solo ubicamos los elementos en que soportaran la carga del oleoducto tenemos una especie de marco que sera el siguiente.

Figura N8: Perfil inferior del soporte de tubera.

El peso de la tubera vendra a causar este efecto de flexin en el centro del marco, como se muestra en la imagen, el elemento central es quien recibe los mayores esfuerzos axiales. En ese caso podemos calcular las cargas sobre el mismo.

Determinacin de los diagramas N, Q, M:0.75m9000N1.5mCBA

BAK2K19000N

MK1K10.75m0.75m1.5m

XNN

QK1MQ

Q1, 450N

+K2QK2MK2XN

337.5N/m-

-+

Reacciones en los apoyos.

Corte Q1.

Momento M1.

Corte Q2.

Momento M2.

Diseo de miembros sometidos bajo tensin o compresin directa.

El esfuerzo normal directo de compresin o de tensin (s), se calcula como:= F / ASe deben cumplir las siguientes condiciones: El miembro con carga debe ser recto. La seccin transversal debe ser uniforme a lo largo de toda la longitud considerada. El material debe ser homogneo. La carga debe aplicarse a lo largo del eje centroidal. Los miembros a compresin deben ser cortos para que no se pandeen.

Todas estas condiciones se cumplen sobre el elemento central para calcular los esfuerzos. El esfuerzo normal de diseo (d)4, se calcula teniendo como referencia la resistencia de cedencia (Sy) o la resistencia ltima (Su), de acuerdo con las siguientes ecuaciones:d = Sy / N1d = Su / N2

Donde, N1y N2son factores de seguridad, llamados tambin factores de diseo, los cuales se determinan de acuerdo con el cuadro.

Figura N9: criterios para esfuerzos de diseos en esfuerzos directosForma de cargaMaterial DctilMaterial quebradizo

EstticaSy/2Su/6

RepetidaSu/8Su/10

ImpactoSu/12Su/15

Para en el caso de la viga que conforma el soporte. La carga uniforme distribuida sobre la viga del soporte es de 900N, con las siguientes dimensiones, longitud de 1.5m, altura 160mm y 100mm de base.

En la siguiente imagen se puede observar el perfil de la viga.100mm

160mm

Momento mximo debido a la carga concentrada.

Momento de inercia.

Esfuerzo de las fibras externas, superior e inferior

Asumimos que el material de la viga es dctil y que la carga sobre la misma es repetida, de esa manera podemos dar valor al factor N o factor de seguridad, y calcular el esfuerzo de diseo. La viga se eligi con una material construido con acero al carbono normalmente usado en la industria del petrleo para la fabricacin de estos soportes, y la resistencia mxima se consigui en la tabla AISI.

Por consiguiente,

Entonces una viga laminada en caliente AISI 1040 de perfil rectangular hueco con un espesor de 4.34mm cbicos de espesor por lmina y 1.5 metros de longitud con un rea de 100x160mm es suficiente para resistir el peso del tubo.

La viga ser el elemento estructural que ha de soportar esfuerzos de flexin en el soporte. Con estos datos se tiene la resistencia del material que conformara la viga que estar en el soporte.

CONCLUSIONES

El soporte de tubera es un elemento importante en la constriccin de oleoductos, ya que en ambientes fros donde el terreno baja mucho la temperatura por la perdida de calor, se requiere tener una tubera elevadiza.

Las cargas que actan sobre el soporte son de tipo axial donde el elemento horizontal del soporte se somete a un esfuerzo de compresin por la parte superior y de traccin por la parte inferior de la viga, esto debido al peso de la tubera.

El material requerido para la fabricacin del soporte estudiado es de acero al carbn, esta aleacin es un material resistente ante el peso de la tubera.

Las dimensiones del soporte dependieron del dimetro de la tubera, ya que si se deja mucho espacio lateral entre los apoyos del soporte podran ceder ante el peso, esto es dado al momento en una seccin de corte.

El diseo del elemento horizontal se asumi como una barra rectangular de acero AISI 1040 laminado en caliente. Con sus extremos apoyados sobre dos pilares rgidos asentados y enterrados en el suelo.

La lamina para hacer la viga rectangular debe tener un grosor de de espesor, esto se tom en cuenta por el factor de seguridad, ya que la tubera va a transportar oleo que puede variar su pesor conforme a el caudal o viscosidad, y la viga tambin debe soportar ese peso.