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Introduccion Al Analisis de
Curso Análisis de Flexibilidad 1
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www.monografias.com
Una guía para el diseño de tuberías tuberías 1. Consideraciones generales y criterios 2. Normas de diseño 3. Cargas de diseño 4. Efectos de la expansión y/o construcción 5. Presión de diseño 6. Temperatura de diseño 7. Espesor de pared. 8. Flexibilidad en sistemas de tuberías 9. Análisis de flexibilidad en sistemas de tuberías 10. Fundamentos relacionados relacionados con el análisis de flexibilidad 11. Consideraciones en el diseño del sistema de flexibilidad 12. Consideraciones sobre arreglos de tuberías. 13. Consideraciones sobre disposición general. 14. Consideraciones de arreglo para facilitar apoyo y la sujeción 15. Diseño de soportes para tuberías 16. Definición de términos básicos 17. Refere Referencias ncias bibliogr bi bliogr áficas
Diseño de Tuberías Consideraciones generales y criterios de diseño El diseño de un sistema de tuberías consiste en el diseño de sus tuberías, brida y tortillería, empacaduras, válvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor juntas de expansió También ambién incluy incluye e el diseño diseño de los element elementos os de soport soporte, e, tales tales como como zapata zapatas, s, resorte resorte colgantes, pero no incluye el de estructuras para fijar los soportes, tales como fundacione armaduras o pórticos de acero. Aun en el caso en que los soportes sean diseñados por un ingeniero estructural, diseñador mecánico de la tubería debe conocer el diseño de los mismos, por la interacció directa entre tuberías y soportes.
Procedimiento de diseño de tuberías La lista siguiente muestra los pasos que deben completarse en el diseño mecánico d cualquier sistema de tuberías: a) Establ Estableci ecimien miento to de las condicio condiciones nes de diseño diseño incluyen incluyendo do presió presión, n, temperatu temperaturas ras y condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos, choquesde fluid Sign up to vote on this title gradientes térmicos y número de ciclos de varias cargas. Useful Not useful depe b) Dete Determi rminac nació ión n del diámet diámetro ro de la tube tubería ría,, el cual cual de pend nde e fund fundam ament ental alme ment nte e de condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presión del fluido. c) Selección Selección de los los materiales materiales de la tubería tubería con base base en corrosión, corrosión, fragiliz fragilización ación y resisten resisten
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b) c) d) e) f)
Modificació Modificación n del tipo de soporte soporte en puntos puntos específicos específicos Utiliz Utilizaci ación ón de soport soportes es flexib flexibles les Modificació Modificación n parcial parcial del recorrido recorrido de la la línea línea en zonas zonas específi específicas cas Utiliz Utilizaci ación ón de lazos lazos de de expan expansió sión n Prese resent ntad ado o en frío frío El análisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los esfuerzos en la tubería, lo esfuerz esfuerzos os en compone componente ntess locale localess del sistema sistema y las fuerzas fuerzas y moment momentos os en los punt terminales, estén dentro de límites aceptables, en todas las fases de operación normal anormal, durante toda la vida de la planta.
Normas de diseño Las normas más utilizadas en el análisis de sistemas de tuberías son las norma conjuntas del American Estándar Institute y la American Society of Mechanical Enginee ANSI/ASME B31.1, B31.3, etc. Cada uno de estos códigos recoge la experiencia de numerosa empresas especializadas, investigadores, ingenieros de proyectos e ingenieros de campo e áreas de aplicación específicas, a saber: B31.1. (1989) Power Piping B31.3 (1990) Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping B31. B31.4 4 (198 (1989) 9) Liqu Liquid id Tran Transp spor orta tatition on Syst System em for for Hydro Hydroca carb rbon ons, s, Petr Petrol oleu eum m Andhydroys Anmonia and Alcohols B31.5 (1987) Refrigeration Piping B31.8 (1989) Gas Transmisión and Distribution Piping System B31.9 (1988) Building Services Piping B31.11 B31.11 (1986) Slurry Slurr y Transportation Piping System En lo que concierne al diseño todas las normas son muy parecidas, existiendo alguna discrepancias con relación a las condiciones de diseño, al cálculo de los esfuerzos y a lo factores admisibles
Cargas de diseño para tuberías Un sistema de tuberías constituye una estructura especial irregular y ciertos esfuerzo pueden ser introducidos inicialmente durante la fase de construcción y montaje. Tambié ocurren ocurren esfuerz esfuerzos os debido debido a circuns circunstan tancia ciass operac operacion ionale ales. s. A contin continuac uación ión se resume resumen n posibles cargas típicas que deben considerarse en el diseño de tuberías. Cargas por la presión de diseño
Es la carga debido a la presión en la condición más severa, interna o externa a temperatura coincidente con esa condición durante la operación normal. Cargas por peso
a) Peso muerto incluyendo incluyendo tubería, tubería, accesorios, accesorios, aislamiento, aislamiento, etc. b) Cargas vivas impuestas impuestas por por el flujo de prueba prueba o de proceso proceso c) Efecto Efectoss locales locales debid debido o a las reacci reaccione oness en los soport soportes es Cargas dinámicas
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a) Cargas por por efecto efecto del viento, viento, ejercidas ejercidas sobre sobre el sistema siste maUseful de tuberías tuberí asNot expuesto expue sto al viento viento useful b) Cargas sísmic sísmicas as que deberán deberán ser consider consideradas adas para aquellos aquellos sistema sistemass ubicados ubicados en áre con probabilidad de movimientos sísmicos c) Cargas por impacto impacto u ondas ondas de presión, presión, tales como los los efectos efectos del golpe golpe de ariete, ariete, caíd
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a) Expansi Expansión ón térmic térmica a de de los los equipo equiposs b) Asentamient Asentamiento o de las fundaci fundaciones ones de los los equipos equipos y/o soportes soportes de las tuberías tuberías Esfuerzos admisibles
Los esfuerzos admisibles se definen en términos de las propiedades de resistenc mecá mecáni nica ca del del mate materi rial al,, obte obteni nida dass en ensa ensayo yoss de tracc tracció ión n para para difer diferen ente tess nive nivele less temperatura y de un factor de seguridad global. La norma ASME B31.3 estipula dos criterios para el esfuerzo admisible. Uno es llamado “esfuerzo básico admisible” en tensión a la temperatura de diseño, con la cual está famili familiari arizad zados os los que se dedican dedican al diseño diseño de equipos equipos someti sometidos dos a presió presión, n, es men conocido y se le denomina “rango de esfuerzo admisible”, el cual se deriva del esfuerzo básic admisible y se emplea como base para el cálculo de la expansión térmica y para el análisis d flexibilidad. La aplicación de cada criterio es como se observa en la tabla 1:
Tabla Nº 1: Esfuerzos Admisibles en Función de las Cargas Para cargas aplicadas Esfuerzos Admisibles Esfu Esfuer erzo zoss de pare pared d circ circun unfe fere renc ncia iale less S.E. producidos por la presión; no deben exceder Esfu Esfuer erzo zoss long longititud udin inal ales es comb combin inad ados os,, prod produc ucid idos os por por la pres presió ión, n, peso peso y otras otras S cargas; no deben exceder Fuente: Álvarez (2003) Donde: S = Esfuerzo básico admisible a la temperatura de diseño, para el material seleccionado E = Eficiencia de la soldadura longitudinal o factor de calidad de la fundición asociada co el diseño específico y los requerimientos de inspección
Estos esfuerzos admisibles básicos, así como el límite de fluencia y la resistencia a tracción, están listados en el Apéndice A, Tabla A-1 y A-2, del Código B31.3 en función de temperatura. Por ejemplo, para el acero A-106-Grado B se tiene que el límite de fluencia es, = 35 KPsi (241,317 MPa), y la resistencia a la tracción es S u = 60 KPsi (413,685 MPa). El esfuerzo admisible básico en función a la temperatura es como se observa en la tab 2: Tabla Nº 2 Esfuerzos Admisibles en Función de la Temperatura Esfuerzos Admisibles, S Temperatura, T Kpsi Mpa ºF ºC 20.0 137.90 400 204.44 18.9 130.31 5Sign 00 up to vote on this 26title 0.00 17.3 119.28 600 315.56 Useful Not useful 17.0 117.21 650 343.33 16.5 113.76 700 371.11 13 0 089 63 750 398 89
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SC = Esfuerzo básico admisible para el material a la mínima temperatura esperada d metal durante el ciclo de desplazamiento Sh = Esfuerzo básico admisible para el material a la máxima temperatura esperada d metal durante el ciclo de desplazamiento f = Factor de reducción del rango admisible de esfuerzo para condiciones cíclicas según número total de ciclos completos de cambios de temperatura sobre la vida esperada. Este factor es 1.0 para 7000 ciclos o menos, lo cual es un caso típico en refinerías. Cuando Sh es mayor que σL, (esfuerzos (esfuerzos longitudinal longitudinales es combinados), combinados), la diferencia diferencia ent ellos debe sumarse al término (0,25 Sh) por lo que la expresión SA queda: SA = f [1,25 (Sc + Sh ) - SL ]
Presión de diseño La presión de diseño no será menor que la presión a las condiciones más severas d presión y temperatura coincidentes, externa o internamente, que se espere en operació normal. La condición más severa de presión y temperatura coincidente, es aquella condición qu resul resulte te en el mayo mayorr espe espeso sorr requ requer erid ido o y en la clas clasifific icac ació ión n (“rat (“ratin ing”) g”) más más alta alta de componentes del sistema de tuberías. Se debe excluir la pérdida involuntaria de presión, externa o interna, que cause máxim diferencia de presión.
Temperatura de diseño La temperatura de diseño es la temperatura del metal que representa la condición m severa de presión y temperatura coincidentes. Los requisitos para determinar la temperatu del metal de diseño para tuberías son como sigue: Para componentes de tubería con aislamiento externo, la temperatura del metal pa diseño será la máxima temperatura de diseño del fluido contenido. Para componentes de tubería sin aislamiento externo y sin revestimiento interno, co fluidos a temperaturas de 32ºF (0ºC) y mayores, la temperatura del metal para diseño será máxima temperatura de diseño del fluido reducida, según los porcentajes de la tabla 4. Tabla Nº 4 Reducción de Temperatura para Componentes sin Aislamiento Componente T% Válvulas, tu tubería, un uniones so solapadas y accesorios so soldados 5 Accesorios bridados 10 Bridas (en línea) 10 Bridas de uniones solapadas 15 Empacaduras (en uniones en línea) 10 Sign up to vote on this title Pernos (en uniones en línea) 20 Empacaduras (en casquetes de válvulas) 15 Useful Not useful Pernos (en casquete de válvulas) 30 Fuente: Álvarez (2003)
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Además, el espesor de pared de un tubo sometido a presión externa es una función de longitud del tubo, pues ésta influye en la resistencia al colapso del tubo. El mínimo espesor d pared de cualquier tubo debe incluir la tolerancia apropiada de fabricación.
Flexibilidad en sistemas de tuberías Consideraciones generales
Con el fin de introducir los conceptos e ideas fundamentales que se manejan en análisis de esfuerzos en sistemas de tuberías, se tomará como punto de partida un sistem sencillo como el mostrado en la figura 1.
Figura 1: Sistema de Tuberías Tuberías Simple
Fuente: Álvarez (2003) Sea p la presión interna del fluido en la tubería y sea T la temperatura de diseño. S designará como T a a la temperatura ambiente. Cuando el sistema entra en operación, presión se eleva hasta p y la temperatura cambia de T a a T , generándose esfuerzos en sistema. sistema. La presión presión interna interna p genera esfuerzos tangenciales tangenciales y longitudinal longitudinales, es, mientras que cambio de temperatura σT = T – T a, genera esfuerzos longitudinales longitudinales de origen térmico tien lugar debido a que la tubería no puede expandirse (o contraerse) libremente a consecuencia d encontrarse restringida en su desplazamiento a causa de los soportes y de su conexión a lo equipos que conforman el sistema. Si adicionalmente se considera el efecto del peso de la tubería, así como el de s contenido se tendrá también la presencia de esfuerzos longitudinales y de corte análogos a lo producidos por la expansión térmica. Todos estos estados de cargas deben considerarse en el análisis de un sistema d tubería. Como regla general, el esfuerzo más limitante y de mayor relevancia es el de expansión térmica. Esfuerzos por Presión (Hoop)
La presión del fluido dentro de la tubería produce un esfuerzo tangencial o circunferenc σLp que ocasiona un aumento en el diámetro de la tubería, y un esfuerzo longitudinal σLp produce un aumento en la longitud de la misma. Si el espesor t de la tubería es pequeño comparado con el diámetro exterior D (D/t > 6 puede suponerse que estos esfuerzos se distribuyen uniformemente a lo del espesor. Sign up to vote onlargo this title Para determinar el esfuerzo tangencial σp, se pasa plano longitudinal Useful Not usefulimaginario q un divida a la tubería en dos partes iguales. La figura 2 muestra el diagrama del cuerpo libre.
una tubería
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2(σp . t∂x) = p . D∂x De aquí se tiene que:
σ p =
P.D
2t En los códigos B31.3 y B31.3 esta ecuación es ajustada en dos sentidos: Dado que en realidad σp no es uniforme a lo largo del espesor, el valor dado por la ec ( puede tomarse como un valor promedio. Ahora bien, ¿qué diámetro debe tomarse? Si se usa el diámetro interno d, se tendría: p . d p (D - 2t) p . D - p σ p = = = 2t 2t 2t Si se usa el diámetro medio dm, se obtendría: p . d m p (D - t) p . D 1p σ p = = = 2t 2t 2t 2 Por último, si se usa el diámetro externo se tendría como resultado la ec (9). Los códigos establecen que el esfuerzo por presión debe calcularse como: P.D σ p = - Y . p 2t Donde Y es un factor que depende de la temperatura de diseño y del tipo de material. E la tabla 5 se muestra este factor para diversas temperaturas. Observe que en un amplio rang de temperaturas de diseño Y = 0.4, con lo cual la ecuación recomendada se acerca a deducida utilizando el diámetro medio.
Tabla Nº 5 Factor Y para t < D/6 Temperatura (ºF) <900 <9 5 0 <1000 <1050 <1100 <1150 Aceros ferríticos 0.4 0.5 0.7 0.7 0.7 0.7 Aceros austeníticos 0.4 0 .4 0.4 0.4 0.5 0.7 Otros materiales dúctiles 0.4 0.4 0 .4 0.4 0.4 0.4 Fuente: Álvarez (2003) Para que la tubería no falle por presión, P
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Los esfuerzos por cargas sostenidas son aquellos esfuerzos longitudinales producid Useful Not useful por la presión, el peso de la tubería, su contenido, el aislante y otras cargas de gravedad tale como el peso de las válvulas, bridas, filtros, etc. Este esfuerzo puede expresarse como:
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Fuente: Álvarez (2003) Escribiendo la ecuación de equilibrio de fuerzas en la dirección longitudinal se tiene: π . D2 (15) = σLp . π . D . t p 4 de donde: p . D σLp = (16) 4t El código establece que debe usarse como espesor t – tc- Luego p . D σLp = (17) 4 (t - t c ) El peso de la tubería y de otras cargas concentradas genera en cada sección transvers de la tubería momentos flectores Mi y Mo (figura 5) En general, cuando una viga está sometida a flexión pura por un momento flector M, lo esfuerzos se distribuyen de acuerdo con la ecuación M.y σ = (18) I donde M es el momento flector, “y” es la distancia del eje centroidal al punto donde desea calcular el esfuerzo e I es el momento de inercia de la sección transversal. El esfuerz máximo ocurre en el punto más alejado del eje centroidal, esto es, en y = D/2.
Figura 4: Momentos en conexiones
Fuente: Álvarez (2003) Entonces, M.D
σmax = σ
2I O bien, M
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π
Z=
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( D ´- d ) 4
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Introduccion Al Analisis de
4
(23)
D 2
Luego,
σLg =
(ii . M i ) 2
+ (i 0 . M 0 ) 2
(24)
Z Usando las ecuaciones (17) y (24) se puede determinar el esfuerzo total longitudinal p cargas sostenidas. El código B31.3 establece que este esfuerzo viene dado por:
σL =
P.D
+
(ii . M i ) 2
+ (i0 . M 0 ) 2
(25)
4 (t - t c ) Zc donde: M i i = Momento flector en el plano M 0 0 = Momento flector del plano i i i = Factor de intensificación de esfuerzos en el plano i 0 0 = Factor de intensificación de esfuerzos fuera del plano Z c c = Módulo de sección basado en t – tc, esto es:
=
π
[D
4
- (D - 2t - 2t c ) 4 ]
(26) 32D Los factores de intensificación de esfuerzos se observan en los anexos. Para que tubería no falle debido al efecto de las cargas sostenidas, debe cumplirse que: (27) σL < Sh Donde Sh es el esfuerzo admisible básico a la temperatura de diseño. Zc
Esfuerzos por cargas de expansión
Cuando la temperatura del sistema se eleva desde la temperatura ambiente hasta temperatura de operación, la tubería se expande. Debido a que no puede hacerlo libremen por las restricciones impuestas por los equipos y soportes, se dobla y se tuerce (figura 5 generándose generándose momentos flectores flectores Mi y M0, así como un un momento momento torsor torsor Mt en cada secció transversal de la tubería. Figura 5: Esfuerzos por Expansión
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establece que para que no se produzca una falla, el esfuerzo de corte máximo real debe s menor que el esfuerzo de corte máximo en el ensayo de tracción para un nivel determinado carga. Para determinar el esfuerzo de corte máximo en la tubería se tienen que evaluar prime los esfuerzos principales:
σ1, 2 =
σ b 2
σ b 2 2 ± + τ t 2
(30)
Entonces,
σ1 - σ2 σ b 2 2 τmax = + τt 2 2
(31)
Para que el material no falle,
σE =
1
2 σ b + 4τ 2 ≤ SA t 2 2
(32)
2 O bien:
σ b 2 σE = + 4τt 2 ≤ SA 2
(33)
donde σE se denomina esfuerzo de expansión y S A es el esfuerzo admisible de expansió el cual viene dado por: SA = f(1,25Sc + 0,25Sh) (34) donde: Sc = Esfuerzo admisible del material de la tubería en la condición fría del apéndice d código ASME B31.3, Psi Sh = Esfuerzo admisible del material de la tubería en la condición caliente del apéndice d código ASME B31.3, Psi. f = Factor de reducción del rango de esfuerzo admisible para el número total de ciclos temperatura durante la vida esperada. Por vida esperada se entiende el total de años durante el cual se presume que el sistem estará operando. Los códigos establecen que si el esfuerzo longitudinal por cargas sostenidas es inferior esfuerzo admisible, es decir, si σL < Sh, entonces la diferencia Sh – SL puede agregarse esfuerzo admisible SA. Luego
Tabla Nº 6 Factor f de Reducción por Cargas Cíclicas Número de ciclos N N < 7000 7000 < N < 14000 14000 < N < 22000 22000 < N < 45000
f
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b) c) d) e)
Las cond condici icione oness de presión presión y temper temperatur atura a de diseño diseño Las especi especific ficaci acione oness del materi material al El diámetro diámetro de tubería tubería y el espesor espesor de pared pared de cada cada componente componente del del sistema sistema El esquema esquema del sistema sistema incluyen incluyendo do dimension dimensiones es y movimi movimient entos os térmicos térmicos en cualqu cualqu punto f) Limi Limita taci cion ones es de reacci reaccion ones es fina finale less en los los punt puntos os,, tale taless como como las las esta establ blec ecid idas as por fabricantes de equipos Teniendo eniendo determinadas determinadas las bases del problema, problema, el código aplicable aplicable podría establecer establecer reque requeri rimi mient entos os míni mínimo moss de segu segurid ridad ad para para el mate materia riall a las las cond condic icio ione ness de pres presió ió temperatura de diseño. Algunos códigos especifican los factores de expansión térmica y módulo de elasticidad para materiales comúnmente usados en tuberías, así como tambié proporcionan las fórmulas para determinar los factores de intensificación de esfuerzos y lo factores de flexibilidad para los componentes del sistema. El análisis de flexibilidad de tuberías consiste en determinar si una línea posee la suficien capacidad para absorber las cargas que inciden sobre ella tales como el propio peso de tubería, la expansión térmica, las fuerzas producidas por la presión del fluido, vibracione terremotos y otras. Uno de los factores que pueden aumentar o disminuir la flexibilidad de un tubería es su configuración geométrica. Los sistemas de tuberías deben poseer la flexibilidad suficiente de manera que la expansió o la contracción térmica, así como los movimientos de soportes y equipos, no conduzcan a: a) Falla de la tubería o de los los soportes soportes por por esfuerzos esfuerzos excesivos excesivos o fatiga b) Fuga Fugass en en las las junt juntas as c) Falla de las las boquillas boquillas de los los equipos equipos conectados conectados (recipiente (recipientess a presión, presión, bombas, bombas, turbin por reacciones excesivas. Requerimientos de Flexibilidad en un Sistema de Tuberías
En las tuberías, así como en otras estructuras, el análisis de los esfuerzos puede llevar a cabo con diferentes grados de precisión. En un extremo está la sencilla comparación co arreglos similares, que han cumplido satisfactoriamente con los requerimientos del servicio; e el otro otro extre extremo mo,, está están n los los méto métodos dos del cálc cálcul ulo, o, que que envu envuelv elven en largo largoss y compl complic ic procedimientos y que son relativamente costosos para un grupo de ingeniería. Por esta razón debe asegurarse que se cumplan los siguientes requerimientos com mínimo: a) El rango de esfuerzos esfuerzos en cualquie cualquierr punto debido debido a desplazami desplazamientos entos en el el sistema sistema no de excede excederr el rango rango de esfuer esfuerzos zos permis permisibl ibles es establ estableci ecido do en la secció sección n de esfuer esfuer admisibles. b) Las fuerzas fuerzas de reacción reacción no deben deben perjudicar perjudicar a los los soportes soportes o equipos equipos conectad conectados os c) Los movimien movimientos tos de la tubería tubería deben deben estar estar dentro dentro de los límites límites establecidos establecidos Existen dos modalidades de análisis de flexibilidad: El análisis de flexibilidad informal y análisis de flexibilidad formal. En este aspecto, el código ASME B31.3 identifica ciertas condiciones, para las cuales n se requiere el análisis formal para confirmar la aceptabilidad tubería, Sign updetola vote on thisdesde title el punto d vista de su flexibilidad. Estas condiciones son: useful Useful Not a) El sistema sistema es similar similar a otro que que ha funcionado funcionado con récord récord exitoso exitoso de servicio servicio producti productivo. vo. b) El sistema sistema puede puede ser juzgado juzgado rápidame rápidamente nte por comparac comparación ión con otros sistem sistemas as simil analizados previamente
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En caso de no cumplir con lo antes mencionado, se requiere realizar un análisis d flexibilidad normal.
Fundamentos relacionados con el análisis de flexibilidad Una estructura que esté sujeta a un cambio de temperatura cambiará sus dimensione físicas si está libre de expandirse. En caso contrario, se inducirán esfuerzos provocándos fuerzas de reacción y momentos en los equipos de los extremos. El proble problema ma básico básico del anális análisis is de flexib flexibili ilidad dad es determ determina inarr la magnit magnitud ud de est esfuerzos en la tubería y controlar que las reacciones en los puntos de interconexión co equipos estén dentro de valores aceptables. Tubería Curva
Cuando se utiliza una tubería doblada para cambiar la dirección en un sistema d tuberías, su sección recta se deforma elípticamente cuando está sometido a flexión y flexibilidad aumenta. Además, el tubo doblado tiene un mayor esfuerzo que el determinado p la teoría elemental de flexión. Esta característica de las tuberías dobladas o codos, se toma e consideración en el análisis de flexibilidad introduciendo los “factores de flexibilidad” y l “factores de intensificación de esfuerzos”, los cuales son simplemente las relaciones entre flexibilidad y esfuerzos reales y aquellos teóricos derivados de la teoría elemental de flexión. Bajo Bajo las las regl reglas as del del códi código go ASME ASME B31. B31.3, 3, el fact factor or de flex flexib ibililid idad ad y el fact factor or intensificación de esfuerzos para un tubo doblado o codo están dados por las siguient fórmulas: Factor de Flexibilidad, k
La tubería curva tendrá una característica de flexibilidad equivalente a la de una tuber recta de la longitud L . k. Factor de Intensificación de Esfuerzos, i
El código hace distinción entre la flexión en el plano de curvatura y fuera del plano d curvatura. 0,90 i (en el plano) = 2 ≥ 1 (39) 3 h 0,75 i(fuera del plano) = 2 ≥ 1 (40) 3 h donde: t . R h = características de flexibilidad h = 2 r t = espesor de la pared del tubo R = radio de curvatura del tubo curvo r = valor medio entre el radio exterior e interior de la sección del tubo. Las tablas han sido tomadas del código ASME B31.3 donde se muestran los factores d Sign up to vote on this title flexibilidad y de intensificación de esfuerzos para codos, codos fabricados, ramales y punto Useful Not useful terminales.
Consideraciones en el diseño del sistema por flexibilidad
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Introduccion Al Analisis de
Curso Análisis de Flexibilidad 1
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a) Cuando Cuando la temperatura temperatura anormal anormal del del fluido fluido está por por debajo de de su punto punto de autoignició autoignición ny 500 ºF (260ºC) b) Cuando Cuando estas estas condicion condiciones es no ocurren más de 5 veces veces al año. SA se calcula para la condición normal y no se hace reducción en el cálculo del rang admisible de esfuerzos (SA) por el esfuerzo longitudinal longitudinal (SL) que soporta la tubería cuando menor que el esfuerzo admisible en caliente (Sh. Número de ciclos a ser considerados
El número de veces en que la línea esté sometida a la combinación de temperatura movi movimi mien ento toss en los los extr extrem emos os,, tamb tambié ién n tien tiene e infl influen uenci cia a en el dise diseño ño de un sist sistem ema a flexibilidad, ya que la base para la determinación del esfuerzo de diseño por flexibilidad, es asociada a consideraciones acerca del deterioro por fatiga. En el código de diseño de tubería en refinería de petróleo (ANSI / ASME B31.3), el rang de esfuerzo admisible es una función del número de fluctuaciones completas de temperatu desde la mínima a la máxima temperatura del metal. Este esfuerzo es constante para lo primeros 7000 ciclos de cambio en la temperatura y se reduce para una cantidad mayor d ciclos. Si el número de ciclos esperados de cambio de temperatura, durante la vida de la plant excede 7000 ciclos, el número de ciclos deberá ser indicado en las especificaciones, pa todas las líneas involucradas. Para propósitos de diseño mecánico, deberán utilizarse 20 años de vida de la planta e el estimado del número de ciclos. Esto significa que, aproximadamente, 1 ciclo por día e necesario para superar los 7000 ciclos (Ver ecuación 34 y Tabla 6). Proceso General de Evaluación del Problema de Flexibilidad en las Tuberías
El objetivo del análisis de flexibilidad de las tuberías es asegurar el sistema contra la fal del del mater materia iall o sopo soport rtes es por por sobr sobre e esfu esfuerz erzos os,, cont contra ra fuga fugass en las las junt juntas as y cont contra ra so solicitación en los equipos acoplados. En el análisis de flexibilidad de cualquier sistema, lo siguientes pasos son típicos a fin de confirmar la aceptabilidad de un diseño de tuberías: Típicamente, el sistema debe a ser evaluado tiene especificado el tamaño de la línea, material y el número de ciclos de temperatura previstos, definidos por el proceso, y la consideraciones de las presiones y temperaturas de diseño. Esta información junto con arreglo de la tubería y el mayor diferencial de temperatura, considerando operación norm puesta puesta en marcha, marcha, dispar disparo o o parada paradas, s, limpie limpieza za con vapor vapor,, condic condicione ioness anorma anormales les,, representan los datos necesarios para las evaluaciones de la flexibilidad del sistema. Con Con resp respec ecto to al arreg arreglo lo inic inicia ial,l, típi típica came mente nte se sele selecc ccio iona na de tal tal form forma a que que consistente con las limitaciones en las caídas de presión, el espacio disponible, acceso a lo equipos, estructuras existentes para soportes y reglas prácticas inherentes a la flexibilidad de tubería. Las condiciones en los extremos tienen que ser supuestas. La práctica general en es aspecto es tomar los puntos terminales como totalmente fijos, en la ausencia de un anális detallado de las rotaciones y deflexiones en los cuerpos de los recipientes, bombas, carcas de compresores o turbinas u otros anclajes de la tubería. Sign up to vote on this title El diseñador deberá localizar, con razonable precisión, todos los puntos de restriccion Useful Not useful inte interm rmed edio ioss incl incluy uyen endo do sopo soport rtes es,, guía guías, s, tope topess y todo todoss los los rama ramale less que que afec afec significativamente la flexibilidad de la tubería. Las mayores restricciones a los movimiento libres de la línea debido a guías o soportes, usualmente se toman en consideración en lo
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sistemas de tuberías, objetivo que logra este programa mediante el estudio de aspect fundamentales del análisis de tuberías como: a) Esfuerzos Esfuerzos por carga sosteni sostenida, da, expansión expansión térmica térmica y operacional operacional en la tubería. tubería. b) Esfuerzos Esfuerzos y reacciones reacciones en boquilla boquillass de equipos equipos rotativos rotativos y recipientes recipientes a presión, presión, según según l normas API. c) Modelaj Modelaje e y selecc selección ión de soport soportes. es. d) Cálculo Cálculo de de desplazami desplazamientos entos y deflexio deflexiones nes en las las tuberías tuberías e) Análisis Análisis y resultados resultados por medio medio de de normas normas estándar estándar de diseño. diseño. A diferencia de los métodos simplificados, este programa de computación puede ejecut el análisis de esfuerzos y cargas aplicadas en la tubería de una forma precisa, siendo la úni limitación, el espacio para almacenamiento disponible en el computador. El sistema de tuberías puede estar compuesto por cualquiera de los más comune elementos, tales como tramos rectos, codos, tés, etc. Estos Estos compon componente entess pueden pueden tener tener cualqu cualquier ier orient orientaci ación ón en el espaci espacio. o. Las car pueden resultar de la expansión térmica, movimientos en los anclajes, peso uniforme de tubería y su contenido, restricciones externas que incluyen fuerzas o momentos aplicado deflexiones y rotaciones. Los problemas que incluyan apoyos con restricciones parciales a como extremos libres, pueden ser resueltos. En muchos casos se prepara un croquis isométrico a mano alzada, para discrimin todos los datos pertinentes que se usarán en el análisis de flexibilidad. Los datos de entrada consisten en una descripción geométrica del arreglo: dimensione propiedades propiedades físicas, físicas, temperatura temperatura de operación, operación, restriccione restriccioness impuestas. impuestas. Esta informaci puede ser introducida en el sistema métrico SI o en sistema inglés. Los elementos elementos de entrada entrada deberán deberán ser descri descritos tos y numerad numerados os en una secuen secuen definida, de manera de permitir la interpretación correcta de los resultados. Los resultados qu produce el programa de análisis de flexibilidad incluyen los esfuerzos, deflexiones, rotacione momentos y fuerzas en cada punto de interés del sistema de tuberías, así como las fuerzas momentos en los anclajes y restricciones. El anális análisis is estáti estático co se usa para para estudi estudiar ar la respue respuesta sta a cargas cargas cuyas cuyas magnit magnit permanecen permanecen constantes en un período de tiempo relativamente relativamente largo. Las opciones de carg estáticas estáticas en CAESAR CAESAR II son gravedad (peso muerto), térmica, presión, viento y terremoto. terremoto. N obstante, el terremoto no es una carga estática, pero puede considerarse como una carg estática equivalente por simplicidad. Para efectos de este proyecto no se considerarán las cargas de viento ni de terremoto. El programa CAESAR II ejecuta el análisis para cargas totales y los pasos son: a) Anal Analiz izar ar por por sos sosten tenid ido. o. b) Anal Analiz izar ar por por tér térmi mico co c) Anál Anális isis is ope opera raci cion onal al
Consideraciones sobre arreglos de tuberías y de qu Después de que el diámetro y el material de la tubería han sidoon seleccionados Sign up to vote this title el espesor requerido de pared de los tubos y la clase Useful (“rating”) de las bridas han sid Not useful establecidas, el diseñador de la tubería tendrá que elaborar una disposición económica d tuberías para el nuevo sistema. Además, el diseñador de tuberías debe familiarizarse con lo problemas de soportaría, los tipos disponibles de soportes y su aplicación. Por ejemplo, la
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El sistema de tubería deberá ser proyectado de manera tal que cada porción del sistem pueda ser reparado o reemplazado con mínima dificultad. Deben proveerse espacios libre como por ejemplo, en los cabezales o extremos de los intercambiadores de calor, carcasa tubos, para permitir la remoción del haz tubular. Economía
Deben llevarse a cabo estudios de ruta de las tuberías, para determinar el trazad económico del sistema. Existe una tendencia frecuente de parte de algunos diseñadores prever excesiva flexibilidad en los sistemas de tuberías. Esto puede incrementar los costos d material de fabricación más de lo necesario y algunas veces puede conducir a vibracion excesivas en el sistema. Requerimientos Requerimientos Especiales de Proceso
Para algunos sistemas de tubería, la presión disponible es crítica, de modo que la pérdidas de presión por flujo debido a codos y otros accesorios en la línea deben s minimizadas. Ampliaciones Futuras
En el dise diseño ño de un sist sistem ema a de tuber tubería ía debe deben n hace hacers rse e cons consid ider erac acio ione ness sobr sobr posibilidad de futuras ampliaciones. Apariencia
El sistema de tubería nuevo deberá proyectarse de forma que armonice físicamente co los sistemas de tuberías existentes, con los equipos y los elementos de infraestructura de refinería, tales como calles, edificios, etc. Minimizar los Extremos
Los extremos muertos y bolsillos en las partes bajas de los sistemas de tubería debe ser evitados en lo posible. Esas partes ocasionan dificultades en el drenaje de los sistemas d tubería. Todos los extremos muertos y bolsillos en las partes bajas del sistema, así como lo puntos altos, deben ser provistos de drenajes adecuados. Maximizar el Uso de Soportes Existentes
Donde sea posible, la tubería debe tenderse sobre soportes existentes o extendidos d soportes existentes, con el fin de reducir costos de soportería. La capacidad de carga de lo soportes existentes debe ser evaluada, para asegurarse de que puede soportar la carg adicional de las tuberías nuevas. Separaciones para Expansión Térmica
Debe preverse la separación suficiente, entre tuberías adyacentes y entre una tubería obstrucciones estructurales adyacentes, para tomar en cuenta la libre expansión térmica de tubería. Las separaciones requeridas deben basarse en las máximas expansiones térmica diferenciales aun bajo condiciones anormales. Espacios
La tabla 7 indica las separaciones mínimas verticales recomendadas, entre la rasante acabad o parte superior de la placa de piso y el fondo de la tubería, aislamiento o viga de apoyo.
Consideraciones de arreglo para facilitarSign el apoyo aup poyo y laonsujeción to vote this title Además Además de establ establece ecerse rse la dispos disposici ición ón y el arreglo arreglo general general de las tuberías tuberías y Useful Not useful condiciones globales de diseño, deben definirse los tipos de arreglos de soportes. A es respecto, las siguientes son consideraciones generales que afectan el trazado de la tuber para una sustentación favorable.
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de equipo de mantenimiento y contra incendio. Debajo de puentes de tubería donde el acceso es: • Requerido para equipos vehiculares Requerido solamente solamente para equipo equipo de servicio servicio • Requerido portátil (temporal) Encima de pasarelas y plataformas elevadas Debajo de cualquier tubería a bajo nivel y sobre áreas pavimentadas o sin pavimentar Fuente: Álvarez (2003)
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12 pies
3650
10 pies
3050
6 pies 9 pulg.
2050
1 pie
300
El exceso de flexibilidad puede requerir soportes o sujeciones adicionales para evit movimiento y vibraciones en una amplitud tal que despierte desconfianza en el personal. Es situación es propensa a ocurrir en líneas verticales donde solamente hay un punto de apoy para sostener el peso. Las tuberías propensas a vibrar, tales como líneas de succión o descarga de bomba reci recipr proc ocan ante tess o comp compre reso sore res, s, debe deberá rán n ser ser dise diseña ñada dass con con sus sus sopo soport rtes es prop propio io independientes de otras tuberías. El diseño debe permitir el uso de apoyos fijos o soporte rígidos que ofrezcan resistencia al movimiento y provean cierta capacidad de amortiguación, vez de los soportes colgantes. La tubería debe estar lo suficientemente cerca al punto de apoyo de sujeción, de mane que el conjunto estructural pueda tener la rigidez adecuada y los componentes de fijación sea simples y económicos. Los tubos de las conexiones superiores de recipientes verticales se apoyan y fija ventajosamente en el recipiente para minimizar movimientos independientes de recipient soportes y tuberías, por tanto, tales tuberías deben ser trazadas los más cerca posible d recipiente y soportadas muy cerca de la conexión. Las tuberías sobre estructuras deben ser trazadas trazadas debajo de las plataformas, plataformas, cerca los miembros estructurales estructurales principales, principales, en puntos donde sea favorable añadir cargas, a fin evitar la necesidad de reforzar esos miembros. Debe asignarse suficiente espaciamiento para acceso fácil a las partes sujetadoras d aquello soportes que requieran mantenimiento o servicio.
Diseño de soportes para tuberías Generalidades
La selección y el diseño de soportes para tuberías es una parte importante en el estud ingeni ingenieril eril de cualqu cualquier ier instal instalaci ación ón de proces procesos os indust industrial riales. es. Los proble problemas mas para para dis tuberías para altas presiones y temperaturas, tienden a ser críticos en un punto donde e imperativo qué aspectos de diseño, tales como el efecto de cargas en soportes concentrad en estructuras, cargas sobre equipos conectados debidoSign al peso laon tubería y tolerancias d up tode vote this title los soportes respecto a tuberías y estructuras; sean tomados en consideración en las primer Useful Not useful etapas de un proyecto. Existe Existen n método métodoss eficie eficiente ntess establ estableci ecidos dos para para ejecuta ejecutarr los trabajo trabajoss requeri requeridos dos arrib arribar ar a un dise diseño ño apropi apropiad ado o de sopo soport rtes es A cont contin inua uaci ción ón se disc discut utir irán án vari varios os pa
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g) Defl Deflexi exion ones es de toda todass las las conex conexio ione ness de succ succió ión n de equipo equiposs crít crític icos os como como fond fondos os caldera, tambores de vapor, conexiones de tuberías, etc. Guías generales sobre ubicación de soportes
La ubicación apropiada de soportes colgantes o soportes fijos involucra consideracione de la propia tubería, de la estructura a la cual se transmite la carga y de las limitaciones d espacio. Los puntos preferidos de fijación de la tubería son: a) Sobre Sobre tubería tubería propiamen propiamente te y no sobre compone componente ntess tales tales como: válvul válvulas, as, accesor accesor juntas de expansión. Bajo cargas concentradas (puntuales), las bridas y juntas roscad pueden gotear y los cuerpos de válvulas pueden deformarse produciendo goteo, trabazó del vástago o goteo a través del asiento. b) Sobr Sobre e tram tramos os rect rectos os de tube tubería ríass en lugar lugar de sobre sobre codo codoss de radios radios agud agudos os,, ju angulares o conexiones de ramales prefabricados, puesto que en estos sitios se encuent la tubería ya sometida a esfuerzos altamente localizados, a los cuales se agregarían lo efectos locales de la fijación. c) Sobr Sobre e tram tramos os de tube tuberí rías as que que no requ requie iera ran n remo remoci ción ón frec frecue uent nta a para para limp limpie ieza za mantenimiento. d) Tan cerca cerca como sea posible posible de concen concentrac tracion iones es grandes grandes de carga, carga, tales tales como: tra verticales, ramales de tubería, válvulas motorizadas o bien válvulas pesadas y recipient menores, tales como separadores, colabores. Espaciamientos de soportes
La localización de los soportes depende del tamaño de la tubería, configuración de misma, localización de las válvulas y accesorios y de la estructura disponible para el soporte d tuberías. En un tendido de tubería horizontal, sencillo, en campo abierto, el espaciamiento d soportes depende únicamente de la resistencia del tubo. Dentro de los límites de una unidad d proceso, por otra parte, el espaciamiento de soportes está determinado mayormente por espaciamiento de columnas convenientemente ubicadas. Comúnmente el espaciamiento o tramo entre pórticos de un puente de tubería s determinará con base en la tubería más débil. Las líneas de diámetro pequeños puede apuntalarse a lo largo de extensas luces proveyéndolas de soportes intermedios, sujetos a la tuberías adyacentes más grandes; un grupo de tales líneas pueden también atarse juntas, manera tal que aumente la inercia combinada. Algunas veces, sin embargo, la solución m prác práctitica ca es, es, simp simple lemen mente te,, incr increm ement entar ar el diám diámet etro ro del tubo tubo hast hasta a el punt punto o que que autosoportante a lo largo de la luz requerida. Las luces permisibles para líneas horizontales están principalmente limitadas por lo esfuerzos longitudinales que deben mantenerse dentro de los límites o, en algunos casos, p la máxima deflexión. De igual manera, en otros casos especiales, puede limitarse la luz pa cont contro rola larr la frec frecue uenc ncia ia sóni sónica ca natu natura rall de las las líne líneas as,, de maner manera a de evit evitar ar vibr vibrac acio io indeseables. El máximo espacio sugerido entre soportes, se encuentra listado en la tabla 10. Es espaciado se basa sobre un esfuerzo de torsión y cortante detitle 1500 Psi (10. Sign upcombinado to vote on this MPa), cuando la tubería está llena de agua y se permite permite una deflexión defle xión entre soportes de 1/1 Useful Not useful (2.54 mm). Estos no se aplican cuando existen pesos concentrados tales como presencia d válvulas y otros accesorios pesados o cuando ocurran cambios de dirección en el sistema d tuberías.
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Pies Mts. Pulg. Exterior Mm Pies Espacio Mts. Fuente: Álvarez (2003)
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7 2,134 5 127 16 4,877
9 2,743 6 152,4 17 5,182
Introduccion Al Analisis de
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10 3,048 8 203,2 19 5,791
11 3,353 10 254 22 6,706
12 3,658 12 304,8 23 7,01
13 3,962 14 355,6 25 7,62
14 4,267 16 406,4 27 8,23
Cálculos movimientos térmicos de la tubería
El primer paso en el diseño de soportes de tuberías involucra el cálculo de la expansió térmica térmica de la tubería en cada soporte localizado. localizado. La manera más económica de selecciona tipo de soporte apropiado es, tomar como criterios de diseño la cantidad de movimiento y fuerza soportante requerida. El cálculo de deflexiones y expansiones (desplazamientos) en tuberías se puede realiz manualmente o con el uso de herramientas computarizadas destinadas para tal fin; realiz estos cálculos manualmente implica un estudio altamente complicado del sistema, conllevand a su vez a un gasto de tiempo innecesario si se cuentan con sistemas computarizados qu puedan calcularlas eficientemente. Los cálculos cálculos de movimientos movimientos en tuberías tuberías se sugiere sugiere sean hechos con apoyo sistema CAESAR II; el cual con un alto grado de exactitud, determina los desplazamientos rotaciones que se generan en el sistema, producto de expansiones térmicas o esfuerzos d presión. Después de establecer los puntos de anclajes y soportes de la tubería, se simulan lo puntos de soportes en una “corrida” del programa CAESAR II. Los desplaz desplazami amient entos os calcul calculado adoss por el sistem sistema a CAESAR CAESAR II serán serán utiliz utilizados ados determinar el tipo de soporte a utilizar, en cada punto de sustentación. Cálculos de cargas en los soportes
Las expansiones térmicas de tubería en instalaciones modernas con altas presiones temperaturas temperaturas de operación, operación, hacen necesario necesario para el diseñador diseñador,, especificar especificar soportes flexib para lo cual se requiere un cálculo preciso para determinar la carga a considerar para soporte. Un siste istema ma de susp suspen ensi sión ón bien bien balan alance cead ado o dará dará como como resu result ltad ado o va aproximadamente iguales de las cargas en los colgadores y soportes, siempre y cuando toda tubería sea del mismo tamaño y, no haya cargas altamente concentradas ubicadas cerca de u soporte o colgador. Donde haya cargas concentradas dentro del sistema, las cargas en lo soportes y colgadores adyacentes serán correspondientemente mayores. Las siguientes cargas deben ser consideradas en los cálculos de diseño para soportes a) Peso de la tubería y el aislamiento, aislamiento, sólo donde donde sea sea especific especificado. ado. b) Peso de de los fluidos fluidos contenid contenidos os en la línea, línea, basado basado en agua agua o el fluido fluido conteni contenido; do; el que que s mayor. Cuando las líneas no son probadas hidrostáticamente, el peso del contenido de Sign up to vote on this title línea puede ser basado sólo en los fluidos contenidos. Not useful c) Las cargas cargas lateral laterales es ocasionada ocasionadass por el el movimiento movimiento de Useful la línea osoportes. sopor tes. El cálculo de las cargas de diseño para soportes puede determinarse por los método usuale usualess de la estáti estática. ca. Obviam Obviament ente, e, esto esto requier requiere e que primer primero o se selecc seleccion ionen en todas todas
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La selección del tipo de soporte soporte apropiado para cualquier cualquier aplicada dada, es gobern por la configuración en particular de la tubería y las condiciones de operación. Los tipos de soportes utilizados son clasificados generalmente de la siguiente manera: Soportes flexibles
Cuando una tubería lineal se deflecta verticalmente como resultado de la expansió térmica, es necesario proveer soportes flexibles. Estos aplican la fuerza soportante aunque expansión y contracción ciclen al sistema. Los soportes flexibles se subdividen en dos tipos: de carga constante y de carg variable. Soportes flexibles de carga constante
Los soportes flexibles de carga constante, proveen una fuerza constante de apoy aunque el mismo esté al máximo rango de la expansión y contracción vertical. Esto es lograd con el uso de un resorte helicoidal trabajando en conjunto con un codo de palanca, de t manera que la fuerza del resorte, multiplicada por la distancia del brazo pivote se igua siempre a la carga de la tubería multiplicada por la distancia a la palanca pivote. Debido a que su efecto de soporte es constante, éstos son usados donde se dese prevenir transferencia de cargas de peso a equipos conectados o a soportes adyacentes. E consecuencia, generalmente se usan para soportar sistemas de tuberías críticas. Soportes flexibles de carga variable
Los soportes flexibles de carga variable son usados para tuberías sujetas a movimiento verticales donde los soportes flexibles de carga constante no son requeridos. La característi inherente de un soporte de carga variable es que la fuerza soportadora varía con la deflexió del resorte y con la escala del mismo, por lo tanto, la expansión vertical de la tubería causa u correspondiente tracción o compresión en el resorte y causará un cambio en el efecto d sustentación actual del soporte. La variación de la carga es igual al producto de la deflexión vertical y la constante d resorte. Puesto que el peso de la tubería es el mismo durante cualquier condición, en frío o e operación, la variación en la carga conlleva a la transferencia del peso de la tubería a equipos soportes adyacentes y por consecuencia se generan esfuerzos adicionales en el sistema d tuberías. Cuando un soporte flexible de carga variable es usado, el efecto de esta variació debe se considerado. Los soportes flexibles de carga variable son para uso general, sobre sistemas d tuberías tuberías no críticas críticas y donde el movimiento vertical vertical es de pequeña magnitud con respecto a criticidad criticidad del sistema. sistema. Se considera considera práctico limitar la variación variación de la fuerza sustentadora sustentadora a 25% para sistemas críticos sobre tuberías horizontales. Soportes rígidos
Los soportes rígidos son normalmente usados en puntos donde no ocurren movimiento verticales de la tubería. Las consideraciones de diseño para un soporte rígido son: la temperatura de la tuberí para seleccionar el material de la abrazadera y la carga para seleccionar los componente adecuados para el peso de la tubería implicada. Sign up to vote on this title El mate materi rial al de la abraz abrazad ader era a de la tube tubería ría es usua us ualm lmen ente te acer acero o al carbo carbono no Useful Not useful temperaturas temperaturas de hasta 750ºF (398.89ºC), (398.89ºC), acero aleado para temperaturas temperaturas superiores superiores a 750 (398.89ºC) o hierro forjado para temperaturas de hasta 450ºF (232.22ºC) Para sistemas de tuberías de baja temperatura de operación, donde la expansió
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Colgadores o Soportes
Se usan para soportar el peso de sistemas de tuberías. Si se encuentran colocados p enci encima ma se denom denomin inan an colg colgad ador ores es y, si está están n por por deba debajo jo se denom denomin inan an sopo soport rtes es.. colgadores o soportes a su vez se clasifican en: a. Colgadores o soportes rígidos: Para puntos libres de desplazamiento vertical. Amortiguadores de resorte: Puntos con desplazamientos menores a 2” (50.8 mm) e b. Amortiguadores servicios no críticos. c. Colgadores o soportes de carga variable: Puntos con desplazamientos mayores a 2” (50 mm) d. Colgadores o soportes de carga constante: Puntos con desplazamiento vertical en servici críticos. Restricciones
Para restringir o limitar el movimiento de sistemas de tuberías debido a expansió térmica. Las restricciones se clasifican en: a. Anclajes: Para fijar completamente la tubería en ciertos puntos. b. Topes: Para prevenir el movimiento longitudinal de la tubería permitiéndole rotar. c. Guías: Para permitir desplazamientos en una dirección específica. d. Amortiguadores: Para limitar el movimiento de la tubería debido a fuerzas diferentes peso y a la expansión térmica. e. Clasifica Clasificación ción de los los Amortigu Amortiguado adores res o Snubbers Snubbers:: Controladores de vibraciones: Para prevenir o disminuir vibraciones. f. Controladores Amortiguado adores res hidráuli hidráulicos cos o mecánico mecánicos: s: Para Para supri suprimi mirr el movi movimi mien ento to debi debido do g. Amortigu
terremotos, golpes de ariete, sin restringir la expansión térmica.
Definición de Términos Básicos Anclaje Direccional: Es una estructura que restringe el movimiento axial de una tubería dent de un rango determinado. Cargas Dinámicas: Son aquellas cargas que varían con el tiempo, ejemplo: cargas de vient terremoto, etc. Cargas Sostenidas: Son aquellas cargas que después de la deformación del material al q están aplicadas, permanecen constantes. Ejemplo: cargas por peso. Guías: Son estructuras que dirigen el movimiento de una tubería en la dirección que se dese Las formas y tamaños de las guías varían mucho. Estas estructuras pueden estar ligadas otros tipos de soportes de tuberías como las zapatas. Lazo de Expansión: Es una configuración geométrica determinada de un segmento de tuber que permite que ésta se expanda con una disminución considerable de los esfuerzos. Rating: Clasificación. Soporte: Cualquier material, instrumento, etc., que sirve para que algo se apoye sobre él, Sign up to vote on this title para sostenerlo o mantenerlo en una determinada posición. Zapata: Consiste en una estructura metálica vertical soldada a una tubería y otra horizontal qu Useful Not useful se asienta sobre la viga o arreglo en el que la tubería se apoya. Su función es permitir que tubería se desplace a causa de la expansión térmica sin sufrir efectos de fricción.
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Shigley, Joseph Edward (1984). Diseño en Ingeniería Mecánica. 5ª Edición, México: M Graw-Hill. Silva Díaz, Betty Mariella Mariella (1999). (1999). Diseño de un Sistema de Cálculo Automatizado para Optimización de los Procesos de Tendido y Reparación de Tuberías Sub-Lacustres, ba el Criterio de Flexibilidad y Flotabilidad. PDVSA Punto Fijo, Estado Falcón. The American Society of Mechanical Engineers (1996). Process Piping. ASME Code f Pressure Piping B31.3. U.S.A Trabajo enviado por : Ing. Eddin Gotera MSc Mantenimiento Industrial
[email protected] [email protected]
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