Efecto de la Onda de Choque Generada en una Explosión sobre los Soportes de Recipientes Horizontales a Presión

Abstract

El almacenamiento de importantes cantidades de productos o materiales peligrosos requiere de medidas de prevención y protección para evitar incidentes tales como incendios, explosiones y proyectiles. Sin embargo, a pesar de la gravedad que pueden alcanzar los sucesos que afectan la integridad de los recipientes a presión, la mayoría de los códigos y prácticas recomendadas no incluye el efecto de una deflagración entre sus especificaciones de diseño. Actualmente el estudio de las explosiones y sus consecuencias es cada vez más importante para evaluar riesgos y amenazas, y desarrollar formas de proteger a las personas y los bienes que puedan ser afectados. Las consecuencias de las ondas de presión sobre una estructura dependen tanto de las propiedades de la onda como de las características del objeto impactado (masa, frecuencia natural de vibración, resistencia dinámica, etc.). En este sentido se han realizado varias investigaciones sobre el modo de falla típico de diferentes clases de equipos industriales. Para el caso de los recipientes a presión horizontales e intercambiadores de calor, el principal modo de falla es el colapso de los soportes. Los recipientes a presión horizontales generalmente son soportados por silletas (“saddle”). Para el diseño de las mismas, las normas y las prácticas recomendadas permiten un ángulo de contacto entre la silleta y el recipiente a presión que varía entre 120⁰ y 180⁰. Con el objetivo de estudiar la influencia del ángulo de contacto de las silletas en los esfuerzos producidos por la onda de choque de una explosión se llevaron a cabo diferentes simulaciones utilizando el programa Autodesk Simulation Multiphysic. En este trabajo se utilizan perfiles de ondas de presión con un valor de sobrepresión positivo y una fase negativa y se estudia su impacto sobre recipientes a presión horizontales. A fin de identificar la influencia que tiene el ángulo de contacto de la silleta en los esfuerzos producidos por la onda de choque de una explosión, el ángulo se incrementó hasta 180⁰ y se observó el comportamiento obtenido. Como resultado del análisis se puede concluir que, a medida que se aumenta el ángulo de contacto disminuyen los esfuerzos máximos; este comportamiento se mantiene hasta un ángulo de contacto de 150⁰. A partir de este punto la tendencia se invierte y los esfuerzos aumentan pero en una menor proporción.