Diseño de una válvula de control de una presa hidráulica en Avignon, Francia

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[FR] CP 001201 | Diseño de una válvula de control de una presa hidráulica en Avignon, Francia

06
Curvas de resistencia a la fatiga para un período de 50 años (© AGICEA)

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14. abril 2021

001201

Análisis por elementos finitos

Análisis de tensiones

Estructuras de acero

Estructuras hidráulicas de acero

Ingeniería mecánica

Eurocódigo 3

El objetivo de este proyecto fue verificar la deformación, las tensiones máximas y la resistencia a la fatiga mecánica de los materiales del eje de giro de una válvula seccional de una presa hidráulica ubicada en la región de Provenza-Alpes-Costa Azul (PACA).

Propietario	Groupe Moscatelli, Francia www.groupe-moscatelli.com
Diseño estructural	AGICEA, Francia www.agicea-bureau-etudes.fr

Datos del modelo del muñón

Modelo

Visualización de la deformación general del muñón

Modelo | Muñón de acero aleado

Una válvula seccional se utiliza para regular el flujo de agua entre el nivel alto y bajo de la presa permitiendo que el agua se drene del depósito. Se utiliza un elemento metálico de un solo bloque.

La válvula completa fue diseñada inicialmente por la empresa Moscatelli, que suministró el archivo del muñon en 3D en formato STEP al cliente de Dlubal AGICEA.

Detalles técnicos y determinación de la carga de cortante

Cada muñón se compone de una horquilla (conjunto soldado a máquina) que incluye apoyos de guía mixtos de aleación de bronce y grafito sinterizado. Estos cojinetes permiten girar un eje redondo continuo de 200 mm de diámetro sin lubricación adicional. El conjunto es una aleación de acero inoxidable con fuertes capacidades mecánicas (límites elástico y a la rotura altos).

Para el muñón, se determinó la carga de compresión hidráulica a aplicar en el eje central.

Se aplicó una carga de 126 t correspondiente al esfuerzo cortante hidráulico generado en uno de los dos brazos giratorios en el software de análisis de estructuras RFEM. La carga se convirtió en una fuerza superficial distribuida sobre la mitad de la superficie del eje. El esfuerzo cortante superficial total calculado fue de 13.960 kN/m².

Verificación de las deformaciones

Después de modelar el conjunto mecánico en sólidos (elementos finitos en 3D), AGICEA revisó las deformaciones totales de cada subgrupo incluyendo:
• Cojinetes de bronce y grafito
• El eje central de 200 mm de diámetro
• La horquilla del muñón

Posteriormente, se analizaron las tensiones equivalentes (Von Mises) para evitar los picos de tensión elevados. Estos valores se compararon con los valores límite admisibles del material.

Verificaciones a la fatiga

Las verificaciones frente a la fatiga se realizaron según EN 1993-1-9. AGICEA desarrolló una macro permitiendo verificar automáticamente las tensiones máximas (tensiones equivalentes, de tracción y cortante) en lugares propensos a la fisuración. El muñón completo se verificó para 438.000 ciclos, lo que corresponde a un movimiento por hora durante todo el año durante un período de 50 años.

Ubicación del proyecto

Avignon, Francia

Palabras clave

Válvula Válvula de control Presa hidráulica

4 1

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