Capacidades de Modelado de Elementos Finitos
Muchas estructuras y componentes de ingeniería presentan geometrías complejas, comportamientos de materiales diversos y condiciones de carga exigentes. Determinar tensiones, deformaciones, temperaturas o presiones, así como evaluar el comportamiento mecánico de estas estructuras, no suele ser posible mediante métodos analíticos, por lo que se recurre a métodos numéricos. En este enfoque, las ecuaciones matemáticas que describen la física del problema se aproximan mediante distintos tipos de discretización en el espacio y el tiempo.
El análisis por elementos finitos (FEA) es uno de los métodos numéricos más utilizados debido a su versatilidad y a su alto grado de desarrollo.
En Applus+, utilizamos el FEA como uno de los pasos clave en la mayoría de los estudios de ingeniería que realizamos para nuestros clientes. A continuación, se presentan algunos ejemplos de los tipos de análisis FEA desarrollados por nuestros equipos:
- Modelización de activos de petróleo y gas, tanto nuevos como en operación, incluyendo análisis de tensiones, presión, térmicos y sísmicos, así como análisis de vibraciones inducidas por vórtices
Figure 1 Bell and spigot joints Figure 2 FEA of bell and spigot joint
- Análisis de tuberías sometidas a vibraciones por explosiones derivadas de actividades mineras, canteras y construcción
- Simulación de fallos y colapsos bajo cargas severas en distintos tipos de estructuras como tuberías, estructuras offshore, edificios, puentes, soldaduras, recipientes a presión y conexiones de tuberías
- Simulación de diferentes etapas del ciclo de vida de un activo, desde la construcción y puesta en marcha hasta la instalación y operación bajo daños o defectos asumidos o medidos
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| Figure 3 Pipeline installation | Figure 4 FEA of pipeline installation process |
- Identificación de límites admisibles de tensión bajo cargas geológicas como subsidencia, levantamiento por heladas, deslizamientos de tierra y cruce de fallas mediante simulación de interacción suelo-tubería
Figure 5 FEA of non-uniform freezing of a pipeline Figure 6 FEA of pipeline under frost heave loading from the top Figures 7 FEA of a local corrosion patch – front view of the pipe Figure 8: FEA of a local corrosion patch – bottom view of the pipe
Simulación de colapso de un edificio de gran altura debido a cargas externas excesivas:
Además del FEA convencional, en Applus+ contamos con ingenieros altamente cualificados y con experiencia para ofrecer:
A) Una plataforma de simulación FEA automática o semiautomática para activos e instalaciones, donde los clientes pueden cargar escaneos 3D y recibir un modelo de gemelo digital, así como el modelo FEA del análisis requerido
Figura 9: Modelo de escaneo 3D de una instalación
B) Simulaciones multifísicas como la interacción suelo-tubería y el acoplamiento termo-hidro-mecánico, así como modelización de fractura, daño y análisis de fatiga
C) Análisis paramétricos y de sensibilidad mediante modelización FEA, que permiten a los clientes evaluar productos o activos de forma más precisa y probar múltiples escenarios hipotéticos de manera rápida y eficaz
D) Análisis estadísticos para predecir características desconocidas a partir de los resultados de miles de simulaciones FEA
E) Evaluaciones de idoneidad para el servicio, conforme a API 579 y BS 7910, que en algunos casos requieren métodos FEA para calcular tensiones longitudinales y circunferenciales
Figura 10: Modelo FEA de la instalación
En Applus+, podemos abordar una amplia variedad de situaciones en las que los activos presentan defectos tipo grieta, fisuración por corrosión bajo tensión, abolladuras, desgastes, laminaciones y ampollas, además de realizar análisis de vida remanente bajo cargas cíclicas de fatiga.
Contáctenos para obtener más información sobre nuestras capacidades en análisis por elementos finitos (FEA) y método de elementos finitos (FEM).
Por Zahra Lotfian