Diseño de tuberías
Titulo Sistema de tuberías tuberías de potencia (Plantas (Plantas energéticas energéticas e industriales).
Designación B.31.1
Diseño y finalización del montaje incluye recomendaciones aplicables a operación y mantenimiento. Sistemas de cañerías de proceso. Diseño y finalización del montaje.
B.31.3
Sistema de tuberías de transporte de hidrocarburos y otros líquidos .
B.31.4
Tuberías Tubería s de refrigeración.
B.31.5
Sistemas de tuberías para transmisión y distribución de gas.
B.31.8
Detalles de fabricación. Materiales. Sistemas de transporte de lodos de desecho.
B.31.11
Descripción •
•
•
•
•
•
B31.1 Power Piping: piping typically found in electric power generating stations, in industrial and institutional plants, geothermal heating systems, and central and district heating and cooling systems; B31.3 Process Piping: piping typically found in petroleum refineries. chemical, pharmaceutical, textile, paper, semiconductor, and cryogenic plants, and related processing plants and terminals; B31.4 Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids: piping transporting products which are predominately liquid between plants and terminals and within terminals, pumping, regulating, and metering stations; B31.5 Refrigeration Piping: piping for refrigerants and secondary coolants B31.8 Gas Transportation and Distribution Piping Systems: piping transporting products which are predominately gas between sources and terminals, including compressor, regulating, and metering stations; gas gathering pipelines;
B31.9 Building Services Piping: piping typically found in industrial, institutional, commercial, and public buildings, and in multi-unit residences, which does not require the range of sizes, pressures, and temperatures covered in B31.1;
Construcción Referencia Inspección Operación B31.3
API 5L
NB C1
V IX B31.4
API 1104
B31.4
API 1160
B31.8
API 1104
B31.8
B318
IX
Ejemplo de uso de ansi B.31.3
Materiales
Diferencia entre tubo y cañería. Se designa por el diámetro nominal (DN) que no necesariamente coincide con el diámetro interno o externo. •
Cañería
Fabricado según Standard API,
•
El Diámetro interior para un mismo DN varia en función del espesor/schedule. (El Diámetro externo permanece constante) •
Se designa por el diámetro externo.
•
Tubo
Se fabrica con tolerancias mas estrechas para el diámetro, espesor y peso por unidad de longitud. •
Dimensionado de las tuberías •
•
Dimensionado por velocidad.
Dimensionado por perdida de carga. (caída de presión)
Dimensionado por velocidad.
•
•
•
Principios básicos. Lectura de tablas.
Uso de nomogramas.
Principios básicos.
Perdidas por rozamiento.
Coste de bombeo Erosión en las válvulas.
Velocidad del flujo. Costes en tuberías y accesorios.
Ruido
Velocidades recomendadas. Aspiración de bombas.
1
Impulsión de bombas.
2
Bajada por gravedad.
0,3
Servicios generales.
2
Alta presión.
3
Lineas de condensado. Colectores de aguas residuales
0,75 1
En principio consultar sig. tabla.
Calculo de espesor. t
PD
2( SE PY )
para t < D/6
Donde: c = la suma de las tolerancias mecánicas más corrosión más erosión P = la presión de diseño manométrica interna D = diámetro exterior de la tubería E = factor de calidad Tabla S = esfuerzo admisible a la temperatura (Tabla) Y = coeficiente de temperatura (Tabla) –
Calculo de espesor.
VALORES DEL COEFICIENTE PARA t D/6
Y
Temperatura, C (F) Materiales
Aceros ferriticos Aceros austeniticos Otros metales dúctiles Hierro Fundido
482 (900& menores)
0.4 0.4 0.4 0.0
510 (950) 0.5 0.4 0.4 ...
538 (1000)
566 (10 50)
593 (1100)
0.7 0.4 0.4 ...
0.7 0.4 0.4 ...
0.7 0.5 0.4 ...
621 (1150 & superiores)
0.7 0.7 0.4 ...
Se debe tener en cuenta: Efectos Ambientales:
Enfriamiento: Efectos en la presión Expansión del fluido Congelado atmosférico Baja temperatura ambiente
Efectos Dinámicos
Impacto Viento Terremoto Vibración Reacciones en la descarga
Efectos del Peso
Cargas vivas Cargas muertas
Expansión Térmica y Efectos de la Contracción
Cargas térmicas debido a restricciones Cargas debido a gradientes de temperatura Cargas debidas a las diferencias en las características de expansión Efectos de los soportes, anclajes, y movimientos en los terminales Efectos de la reducción de la ductilidad Efectos cíclicos
FLEXIBILIDAD EN LA TUBERIA Requisitos Básicos
Una flexibilidad suficiente se requiere para prevenir: •
La falla de la tubería o los soportes por sobresfuerzo
•
La fuga de las juntas
•
Esfuerzos provenientes de los empujes y momentos excesivos en la tubería
Temperatura de Diseño
La temperatura de diseño de cada componente en un sistema de tubería es la temperatura a la cual, bajo la presión coincidente, el mayor espesor o el mas alto rateo del componente se requiere. Al establecer las temperaturas de diseño, considere al menos las temperaturas de los fluidos, la temperatura ambiente, la radiación solar, y las temperaturas del medio de calentamiento o enfriamiento.
Componentes Descubiertos Temperaturas de fluido menores a 150 F (65C), la temperatura del componente deberá ser la temperatura del fluido; a no ser que la radiación solar u otros efectos resulten en una temperatura más alta. Temperaturas del fluido de 150 F (65C) y superiores, a no ser que una temperatura promedio mas baja sea determinada por medio de pruebas o cálculos de transferencia de calor, la temperatura de diseño deberá estar basada en lo siguiente;
Las válvulas, tubería, finales solapados, accesorios soldados, y otros componentes que tengan un espesor de pared comparable a la tubería: el 95% de la temperatura del fluido. Bridas (excepto las de junta solapada) incluyendo aquellas en accesorios y válvulas: 90% de la temperatura del fluido. Bridas de junta solapada: 85% de la temperatura del fluido Tortillería: 80% de la temperatura del fluido •
•
• •
Presión de Diseño
La presión de diseño de cada componente en un sistema de tubería deberá ser no menor que: la condición más severa de la presión interna o externa coincidente y la temperatura (mínima o máxima) esperada en servicio. La condición más severa es la que resulta en el mayor espesor requerido del componente y él más alto rateo del componente.
Presión de Diseño=10% de la Presión de trabajo
Definir el tipo de fluido que se transporta
•
Fluido de Servicio General
•
Fluido de Servicio Normal
•
Fluido de Servicio Categoría D
•
Fluido de Servicio Categoría M
•
Fluido de Servicio Alta Presión Enfocada a la selección del material a utilizar.
Fluido de Servicio Categoría D
Un fluido de servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican:
(1) El fluido manejado no es inflamable, no es tóxico, y no daña los tejidos humanos; (2) La presión de diseño manométrica no excede 150 psi; y (3) La temperatura de diseño esta entre -20°F (-29°C) y 366°F (186°C).
Fluido de Servicio Categoría M
Un fluido de servicio en el cual la exposición potencial del personal se juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir daños irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente.
Fluido de Servicio Alta Presión
Alta presión se considera cuando la presión excede la permitida por el ASME B16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseño especificada y el grupo del material.
A tener en cuenta. La tubería con flexibilidad diseñada dentro de lo posible con la mínima cantidad de tubería, accesorios de tubería y curvas de expansión considerar Evitar el uso de tubería recta entre dos equipos o entre dos puntos de anclaje. Cuando la expansión térmica esperada en cualquier tubería principal es alta, considere el uso de un anclaje cerca al centro de la tubería principal para distribuir la expansión en dos direcciones. Los sistemas que son purgados por vapor o gas tienen que tener una flexibilidad para soportar la operación de purgado. Los sistemas de líneas de bypass los cuales pueden estar fríos mientras la línea principal esta caliente experimentaran altos esfuerzos. Las temperaturas de arranque son usualmente mas calientes que las de operación. Los sistemas cerrados de válvulas de alivio y purgas calientes requieren una atención especial. •
•
•
•
•
•
•
Profundidad de las líneas.
