Modelo de elementos finitos de tuberías de HDPE corrugado

Abstract

Hoy, el uso de tuberías corrugadas de HDPE se limita a la experiencia y pruebas de ensayo y error, dado que de momento no existe una norma de diseño que englobe las bases y criterios de diseño usados para realizar los cálculos necesarios que aseguren que las tuberías cumplan con las características necesarias para mantenerse en operación durante la vida útil del proyecto. Así, la metodología del trabajo de título consistirá en actualizar el estado del arte del uso del material (normas, reglamentos, papers, informes técnicos, etc.)y evaluar diversos diseños con elementos finitos.

En general existen algunas normas 'de uso y diseño tales como Especificaciones de Diseño de Puentes AASHTO LRFD, capítulo 12 “Estructuras Enterradas”, se definen los aspectos buscados para la aplicación de este material, pero para otros usos.

Este estudio complementa una memoria previa realizada por Diego Flores: ''Uso de tuberías de HDPE corrugado de 3", 4", 6" Y 8"'',estudio en el que se busca estudiar limites de aplicación de tuberías realizando y analizando ensayos de compresión. En contraste con su trabajo ,en este, se busca diseñar un modelo de elementos finitos para una tubería de HDPE corrugado de 4" de diámetro que pueda ser utilizado como segunda referencia en la definición de limites de servicio de tuberías. Para lograr este objetivo se deberá actualizar el estado del arte del uso del material, determinar esfuerzos normales y tensiones de pandeo además de generar la pieza en 3D que describa un tramo de la tubería a diseñar.

Para desarrollar la metodología será necesario principalmente el uso de un software que permita el diseño con elementos finitos (SolidWorks/Fusion360),utilizando un mallado basado en la curvatura de alta definición (tetraedro cuadrático) variando espesor de corruga(0.5mm a 1mm), tipo de cover y altura de pila de lixiviación(100 a 350 metros).

Finalmente se lograron el diseño del segmento de cañería con sus diversas variaciones aunque las dimensiones del mallado final no fueron suficientes para describir correctamente el espesor de la tubería para lo cual se propone un software más especializado llamado Cande con el fin de obtener campos de esfuerzos.