SIMULACION MEDIANTE EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS (FEM) DE COLAPSO POR PRESIÓN EXTERNA DE “LINERS” DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE) CON VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL.

RUEDA, FEDERICO; OTEGUI, JOSÉ LUIS; FRONTINI, PATRICIA; MARQUEZ, ANÍBAL

Congreso; CAIM 2012; 2012

Un método anti-corrosivo y de rehabilitación de tuberías muy difundido en la industria petrolera es la utilización de “liners” termoplásticos. Estos cumplen básicamente la función de revestimiento interno. Consisten en una tubería polimérica con un diámetro externo de dimensiones cercanas al diámetro interno de la tubería metálica donde es insertado. Una falla muy común en estos componentes, es el de colapso por presión externa. A altas presiones de operación los polímeros disuelven gases (CO2 y CH4) del crudo, que irremediablemente permean a través del espesor del “liner”. Esto genera que luego de un tiempo de servicio puedan colapsar en ejercicios de descompresión durante períodos de revisión de las tuberías. Modelos analíticos, como Glock o Jacobsen permiten predecir una presión de colapso, pero su validez para materiales poliméricos es limitada, dado que fueron originalmente planteados para metales. Se basan en modelos constitutivos sencillos: elástico y elastoplástico ideal. Por otro lado, no reproducen la curva experimental completa de presión ni son versátiles para evaluar la influencia de defectos geométricos, siempre presentes en componentes reales. Trabajos previos proponen modelos FEM para “liners” poliméricos, pero por sus características, presentan divergencias al momento del colapso [1]. Por otro lado, hay modelos mas estables, que permiten reproducir la curva experimental completa, pero que están planteados para metales [2]. Este trabajo propone un modelo FEM para simular el colapso por presión externa en “liners” de HDPE partiendo de trabajos anteriores donde se plantearon modelos mas sencillos [3]. A su vez, se diseñó y construyó una máquina de ensayos que permitió validar con datos experimentales las predicciones numéricas. Esta verificación, permite utilizar este modelo FEM como herramienta predictiva y de diseño. Haciendo uso de la versatilidad que esta técnica ofrece, se puede utilizar para diferentes geometrías, defectos o situaciones particulares que se necesiten considerar para un sistema real.