103859584-espesor-nrf-pemex-013-2009-i

17
REV.: A CLIENTE: PROY. No.: 1 DE 10 NOMBRE DEL PROYECTO: FECHA: 08/12 NOMBRE Y FIRMA ING. J.R.L.B. ING. J.A.M.M. ING.T.H.C. ELABORO REVISO VERIFICO INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO MEMORIA DE CÁLCULO NORMA NRF-013-PEMEX-2009 VALIDO I N S T I T U T O M E X I C A N O D E L P E T R O L E O ESTE DOCUMENTO CONSTA DE: 10 HOJAS INCLUYENDO LA PRESENTACIÓN ING. A.E.L. MEMORIA DE CALCULO PROYECTO: DATOS GENERALES: ACTIVO INTEGRAL LITORAL TABASCO - SIDOE F.11111 "OLEOGASODUCTO DE 16"Ø x X.0 KM DE XXX-X A XXX-X" DISEÑO DE ESPESOR DE PARED PARA LÍNEA REGULAR Y DUCTO ASCENDENTE DEPARTAMENTO DE DUCTOS IDENTIFICACIÓN / PARTIDA / EQUIPO: "OLEOGASODUCTO DE 16"Ø x X.0 KM DE XXX-X A XXX-X" DISEÑO DE ESPESORES DE PARED

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Page 1: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

REV A

CLIENTEPROY No 1 DE 10

NOMBRE DEL PROYECTO

FECHA 0812

NOMBRE Y FIRMA ING JRLB ING JAMM INGTHC

ELABORO REVISO VERIFICO

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

NORMA NRF-013-PEMEX-2009

VALIDO

I N S T I T U T O M E X I C A N O D E L P E T R O L E O

ESTE DOCUMENTO CONSTA DE 10 HOJAS INCLUYENDO LA PRESENTACIOacuteN

ING AEL

MEMORIA DE CALCULO

PROYECTO

DATOS GENERALESACTIVO INTEGRAL LITORAL TABASCO - SIDOEF11111

OLEOGASODUCTO DE 16Oslash x X0 KM DE XXX-X A XXX-X

DISENtildeO DE ESPESOR DE PARED PARA LIacuteNEA REGULAR Y DUCTO ASCENDENTE

DEPARTAMENTO DE DUCTOS

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

OLEOGASODUCTO DE 16Oslash x X0 KM DE XXX-X A XXX-X

DISENtildeO DE ESPESORES DE PARED

Caso Anaacutelisis Revisioacuten Consideraciones t tcorr tr tfab tcom

I Prueba Hidrostaacutetica Presioacuten de prueba (125 Pint) tfab 0203 0000 0203 125 0250

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tfab 0271 0000 0271 125 0312

Colapso (Pext) tfab 0243 0000 0243 125 0281

III Fase de Operacioacuten Normal Presioacuten interna (Pint-Pext) tcorr tfab 0161 0125 0286 125 0344

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tcorr tfab 0281 0000 0281 125 0344

Colapso (Pint-Pext) tcorr tfab 0253 0000 0253 125 0312

V Anaacutelisis por Temperatura Alta Temperatura (Pint-Pext) tcorr tfab0119 0000 0119 125 0165

0344

Caso Anaacutelisis Revisioacuten Consideraciones t tcorr tr tfab tcom

I Prueba Hidrostaacutetica Presioacuten de prueba (125 Pint) tfab 0286 0000 0286 125 0344

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tfab 0271 0000 0271 125 0312

Colapso (Pext) tfab 0243 0000 0243 125 0281

III Fase de Operacioacuten Normal Presioacuten interna (Pint-Pext) tcorr tfab 0229 0200 0429 125 0500

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tcorr tfab 0281 0000 0281 125 0344

Colapso (Pint-Pext) tcorr tfab 0253 0000 0000 125 0000

V Anaacutelisis por Temperatura Alta Temperatura (Pint-Pext) tcorr tfab0119 0000 0119 125 0165

0500

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Fase de Operacioacuten NormalFase de Operacioacuten por Paro Temporal yAnaacutelisis por Temperatura Alta para liacuteneas restringidas

IV Fase de Operacioacuten por Paro

Espesor de pared seleccionado

II Fase de Instalacioacuten

Espesor de pared seleccionado

Tensioacuten longitudinal

El procedimiento de caacutelculo de esta memoria revisa por cinco casos las condiciones de disentildeo bajo la formulacioacuten de Presioacuten Interna

Obtenido el espesor de pared mandatorio de acuerdo a los requerimientos de la Norma se analizan los efectos siguientes

y Presioacuten Externa en las fases de Instalacioacuten y Operacioacuten Los cinco casos de anaacutelisis son los siguientes

Calculo de espesores para la zona B

Prueba HidrostaacuteticaFase de Instalacioacuten

Las siguientes tablas presenta el resumen de los espesores obtenidos

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Calculo de espesores para la zona A

II Fase de Instalacioacuten

IV Fase de Operacioacuten por Paro

RESUMEN DE CALCULO 2 DE 10

Los valores de espesores calculados estan dados en pulgadas (in)

Momento flexionantePandeo GlobalTensioacuten y Momento flexionante y Tensioacuten axialMomento flexionante y Presioacuten de colapso

CONDICIONES DE OPERACIOacuteN

SERVICIO

PRESIOacuteN TEMPERATURA

MAacuteXIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MAacuteXIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

NORMAL = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi NORMAL = 40 ordmC = 1040 ordmF

MIacuteNIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MIacuteNIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

DISENtildeO = 6000 kgcmsup2 = 853 psi DISENtildeO = 400 ordmC = 1040 ordmF

FLUJO

MAacuteXIMA = 000 MBPD MAacuteXIMA = 5000 MMPCD

NORMAL = 000 MBPD NORMAL = 3600 MMPCD

MIacuteNIMA = 000 MBPD MIacuteNIMA = 1600 MMPCD

VIDA UacuteTIL = 20 ANtildeOS

= 8000 kgmsup3 = 499lbftsup3

TIPO DE FLUIDO = MEZCLA AMARGA

PRODUCCIOacuteN EQUIVALENTE = 1013 MBCPED

CSS EN ZONA A (LR) = ALTA

CSS EN ZONA B (DA) = MUY ALTA

DIAacuteMETRO NOMINAL = = 4064 mm = 16000 in

DIAacuteMETRO EXTERIOR = = 4064 mm = 16000 in

ESPECIFICACIOacuteN = DSAW

S = 360 Pa = 5220000 psi

U = 460 Pa = 6670000 psi

= 000625 inantildeo = 0125 in

= 0010 inantildeo = 0200 in

= 1250 = 1250

= 030 = 030

= 206E+06 kgcmsup2 = 2931 E+06 psi

= 117E-05 mmmmordmC = 650E-06 ininordmF

DENSIDAD DEL ACERO = 786E+03 kgcmsup3 = 49094 lbftsup3

= 060 = 060

= 044 = 044

ESPECIFICACIOacuteN = FBE = FBE

ESPESOR = 1905 mm = 0075 in

DENSIDAD = 1922 kgmsup3 = 12000 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = POLIURETANO --

LONGITUD = 381000 mm = 15000 in

DENSIDAD = 12815 kgmsup3 = 800 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = CONCRETO --

DENSIDAD = 300000 kgmsup3 = 18728 lbftsup3

TIRANTE MAacuteXIMO = 26000 m = 1023622 in

TIRANTE MIacuteNIMO = 26000 m = 1023622 in

DENSIDAD DEL AGUA = 102500 kgmsup3 = 00370 lbinsup3

= 1489 m = 586262 in

= 10413 m = 409960 in

COEFICIENTE DE EXP TEacuteRMICA

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA A (LR)

ESP DE TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA B (DA)

GAS

DENSIDAD DEL FLUIDO EN CONDIC NORMALES

CARACTERIacuteSTICAS DEL RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=100 ANtildeOS

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=10 ANtildeOS

CARACTERIacuteSTICAS DE LA TUBERIacuteA

CARACTERIacuteSTICA DE OLEAJE

CARACTERIacuteSTICAS DE LA JUNTA DE CAMPO

CARACTERIacuteSTICAS DEL LASTRE DE CONCRETO

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA A

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA B

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ACEITE

MODULO DE POISSON

MODULO DE ELASTICIDAD

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO DATOS DE PROYECTO 3 DE 10

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

Contenido GAS Contenido GAS

Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD

Produccioacuten de Aceite 000 MBPD Produccioacuten de Aceite 000 MBPD

Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED

CSS ALTA CSS MUY ALTA

Factor de Disentildeo 06 Factor de Disentildeo 044

TABLA 1 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN GAS

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-300 MBCPED ALTA MUY ALTA

TABLA 2 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN CRUDO

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-100 MBCPED MODERADA MODERADA

101-1000 MBCPED MUY ALTA ALTA

CONTENIDO

MODERADA ALTA MUY ALTA MODERADA ALTA MUY ALTA

GAS NO APLICA 06 NO APLICA NO APLICA NO APLICA 044

CRUDO 063 NO APLICA 057 052 047 NO APLICA

INTERPOLACION

MODULO DE

ELASTICIDAD Formula

degC degF lbpulgsup2 x 106

21 70 2950 Datos de entrada

90 194 2880 ordmC1 = 21 ordmC E1= 2950

110 230 2860 ordmC = 40 ordmC E =

130 266 2850 ordmC2 = 90 ordmC E2= 2880

150 302 2830 Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar E = 2931 lbpulgsup2 x 106

INTERPOLACION

FACTOR POR

TEMPERATURA Formula

degC degF ft

121 250 1000 Datos de entrada

130 266 0989 ordmC1 = 121 ordmC E1= 1000

140 284 0977 ordmC = 40 ordmC E =

150 302 0966 ordmC2 = 121 ordmC E2= 1000

Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar ft = 1000

Tabla 4 Factor de temperatura (ft) para tuberiacuteas de acero

Factor de Disentildeo (fpb)

TEMPERATURA

Factor por temperatura (ft)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Modulo de Elasticidad (E)

TEMPERATURA

Tabla 6 Moacutedulos de elasticidad para aceros al carboacuten

ZONA A ZONA B

TABLA 3 FACTORES PARA DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA (fPb)

Zona A Zona B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Factor de Disentildeo (fpb) Modulo de elasticidad (E ) y Factor por temp (ft) 4 DE 10

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

Altura de ola Maacutexima para Tr = 10 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1041 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1041 m

Altura de ola Maacutexima para Tr = 100 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1489 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1489 m

H = Profundidad en m

Caso I Prueba Hidrostaacutetica (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso II Colapso y Propagacioacuten (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 34121 kgcmsup2 = 49 lbinsup2

Caso III Presioacuten Interna (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso IV Colapso y Propagacioacuten (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 37334 kgcmsup2 = 53 lbinsup2

Caso V Por alta temperatura (Fase de operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CALCULO DE LA PRESIOacuteN EXTERNA PARA LOS CASOS DE DISENtildeO

Figura A-7 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche y Litoral Tabasco (Periodo

de retorno de 100 antildeos)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Presioacuten Externa en los casos de anaacutelisis

Figura A-3 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche

y Litoral Tabasco (Periodo de retorno de 10 antildeos)

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 2: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Caso Anaacutelisis Revisioacuten Consideraciones t tcorr tr tfab tcom

I Prueba Hidrostaacutetica Presioacuten de prueba (125 Pint) tfab 0203 0000 0203 125 0250

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tfab 0271 0000 0271 125 0312

Colapso (Pext) tfab 0243 0000 0243 125 0281

III Fase de Operacioacuten Normal Presioacuten interna (Pint-Pext) tcorr tfab 0161 0125 0286 125 0344

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tcorr tfab 0281 0000 0281 125 0344

Colapso (Pint-Pext) tcorr tfab 0253 0000 0253 125 0312

V Anaacutelisis por Temperatura Alta Temperatura (Pint-Pext) tcorr tfab0119 0000 0119 125 0165

0344

Caso Anaacutelisis Revisioacuten Consideraciones t tcorr tr tfab tcom

I Prueba Hidrostaacutetica Presioacuten de prueba (125 Pint) tfab 0286 0000 0286 125 0344

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tfab 0271 0000 0271 125 0312

Colapso (Pext) tfab 0243 0000 0243 125 0281

III Fase de Operacioacuten Normal Presioacuten interna (Pint-Pext) tcorr tfab 0229 0200 0429 125 0500

Propagacioacuten de pandeo (Pext) tcorr tfab 0281 0000 0281 125 0344

Colapso (Pint-Pext) tcorr tfab 0253 0000 0000 125 0000

V Anaacutelisis por Temperatura Alta Temperatura (Pint-Pext) tcorr tfab0119 0000 0119 125 0165

0500

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Fase de Operacioacuten NormalFase de Operacioacuten por Paro Temporal yAnaacutelisis por Temperatura Alta para liacuteneas restringidas

IV Fase de Operacioacuten por Paro

Espesor de pared seleccionado

II Fase de Instalacioacuten

Espesor de pared seleccionado

Tensioacuten longitudinal

El procedimiento de caacutelculo de esta memoria revisa por cinco casos las condiciones de disentildeo bajo la formulacioacuten de Presioacuten Interna

Obtenido el espesor de pared mandatorio de acuerdo a los requerimientos de la Norma se analizan los efectos siguientes

y Presioacuten Externa en las fases de Instalacioacuten y Operacioacuten Los cinco casos de anaacutelisis son los siguientes

Calculo de espesores para la zona B

Prueba HidrostaacuteticaFase de Instalacioacuten

Las siguientes tablas presenta el resumen de los espesores obtenidos

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Calculo de espesores para la zona A

II Fase de Instalacioacuten

IV Fase de Operacioacuten por Paro

RESUMEN DE CALCULO 2 DE 10

Los valores de espesores calculados estan dados en pulgadas (in)

Momento flexionantePandeo GlobalTensioacuten y Momento flexionante y Tensioacuten axialMomento flexionante y Presioacuten de colapso

CONDICIONES DE OPERACIOacuteN

SERVICIO

PRESIOacuteN TEMPERATURA

MAacuteXIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MAacuteXIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

NORMAL = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi NORMAL = 40 ordmC = 1040 ordmF

MIacuteNIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MIacuteNIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

DISENtildeO = 6000 kgcmsup2 = 853 psi DISENtildeO = 400 ordmC = 1040 ordmF

FLUJO

MAacuteXIMA = 000 MBPD MAacuteXIMA = 5000 MMPCD

NORMAL = 000 MBPD NORMAL = 3600 MMPCD

MIacuteNIMA = 000 MBPD MIacuteNIMA = 1600 MMPCD

VIDA UacuteTIL = 20 ANtildeOS

= 8000 kgmsup3 = 499lbftsup3

TIPO DE FLUIDO = MEZCLA AMARGA

PRODUCCIOacuteN EQUIVALENTE = 1013 MBCPED

CSS EN ZONA A (LR) = ALTA

CSS EN ZONA B (DA) = MUY ALTA

DIAacuteMETRO NOMINAL = = 4064 mm = 16000 in

DIAacuteMETRO EXTERIOR = = 4064 mm = 16000 in

ESPECIFICACIOacuteN = DSAW

S = 360 Pa = 5220000 psi

U = 460 Pa = 6670000 psi

= 000625 inantildeo = 0125 in

= 0010 inantildeo = 0200 in

= 1250 = 1250

= 030 = 030

= 206E+06 kgcmsup2 = 2931 E+06 psi

= 117E-05 mmmmordmC = 650E-06 ininordmF

DENSIDAD DEL ACERO = 786E+03 kgcmsup3 = 49094 lbftsup3

= 060 = 060

= 044 = 044

ESPECIFICACIOacuteN = FBE = FBE

ESPESOR = 1905 mm = 0075 in

DENSIDAD = 1922 kgmsup3 = 12000 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = POLIURETANO --

LONGITUD = 381000 mm = 15000 in

DENSIDAD = 12815 kgmsup3 = 800 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = CONCRETO --

DENSIDAD = 300000 kgmsup3 = 18728 lbftsup3

TIRANTE MAacuteXIMO = 26000 m = 1023622 in

TIRANTE MIacuteNIMO = 26000 m = 1023622 in

DENSIDAD DEL AGUA = 102500 kgmsup3 = 00370 lbinsup3

= 1489 m = 586262 in

= 10413 m = 409960 in

COEFICIENTE DE EXP TEacuteRMICA

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA A (LR)

ESP DE TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA B (DA)

GAS

DENSIDAD DEL FLUIDO EN CONDIC NORMALES

CARACTERIacuteSTICAS DEL RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=100 ANtildeOS

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=10 ANtildeOS

CARACTERIacuteSTICAS DE LA TUBERIacuteA

CARACTERIacuteSTICA DE OLEAJE

CARACTERIacuteSTICAS DE LA JUNTA DE CAMPO

CARACTERIacuteSTICAS DEL LASTRE DE CONCRETO

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA A

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA B

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ACEITE

MODULO DE POISSON

MODULO DE ELASTICIDAD

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO DATOS DE PROYECTO 3 DE 10

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

Contenido GAS Contenido GAS

Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD

Produccioacuten de Aceite 000 MBPD Produccioacuten de Aceite 000 MBPD

Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED

CSS ALTA CSS MUY ALTA

Factor de Disentildeo 06 Factor de Disentildeo 044

TABLA 1 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN GAS

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-300 MBCPED ALTA MUY ALTA

TABLA 2 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN CRUDO

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-100 MBCPED MODERADA MODERADA

101-1000 MBCPED MUY ALTA ALTA

CONTENIDO

MODERADA ALTA MUY ALTA MODERADA ALTA MUY ALTA

GAS NO APLICA 06 NO APLICA NO APLICA NO APLICA 044

CRUDO 063 NO APLICA 057 052 047 NO APLICA

INTERPOLACION

MODULO DE

ELASTICIDAD Formula

degC degF lbpulgsup2 x 106

21 70 2950 Datos de entrada

90 194 2880 ordmC1 = 21 ordmC E1= 2950

110 230 2860 ordmC = 40 ordmC E =

130 266 2850 ordmC2 = 90 ordmC E2= 2880

150 302 2830 Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar E = 2931 lbpulgsup2 x 106

INTERPOLACION

FACTOR POR

TEMPERATURA Formula

degC degF ft

121 250 1000 Datos de entrada

130 266 0989 ordmC1 = 121 ordmC E1= 1000

140 284 0977 ordmC = 40 ordmC E =

150 302 0966 ordmC2 = 121 ordmC E2= 1000

Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar ft = 1000

Tabla 4 Factor de temperatura (ft) para tuberiacuteas de acero

Factor de Disentildeo (fpb)

TEMPERATURA

Factor por temperatura (ft)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Modulo de Elasticidad (E)

TEMPERATURA

Tabla 6 Moacutedulos de elasticidad para aceros al carboacuten

ZONA A ZONA B

TABLA 3 FACTORES PARA DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA (fPb)

Zona A Zona B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Factor de Disentildeo (fpb) Modulo de elasticidad (E ) y Factor por temp (ft) 4 DE 10

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

Altura de ola Maacutexima para Tr = 10 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1041 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1041 m

Altura de ola Maacutexima para Tr = 100 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1489 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1489 m

H = Profundidad en m

Caso I Prueba Hidrostaacutetica (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso II Colapso y Propagacioacuten (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 34121 kgcmsup2 = 49 lbinsup2

Caso III Presioacuten Interna (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso IV Colapso y Propagacioacuten (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 37334 kgcmsup2 = 53 lbinsup2

Caso V Por alta temperatura (Fase de operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CALCULO DE LA PRESIOacuteN EXTERNA PARA LOS CASOS DE DISENtildeO

Figura A-7 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche y Litoral Tabasco (Periodo

de retorno de 100 antildeos)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Presioacuten Externa en los casos de anaacutelisis

Figura A-3 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche

y Litoral Tabasco (Periodo de retorno de 10 antildeos)

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

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MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 3: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

CONDICIONES DE OPERACIOacuteN

SERVICIO

PRESIOacuteN TEMPERATURA

MAacuteXIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MAacuteXIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

NORMAL = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi NORMAL = 40 ordmC = 1040 ordmF

MIacuteNIMA = 5455 kgcmsup2 = 77582 psi MIacuteNIMA = 40 ordmC = 1040 ordmF

DISENtildeO = 6000 kgcmsup2 = 853 psi DISENtildeO = 400 ordmC = 1040 ordmF

FLUJO

MAacuteXIMA = 000 MBPD MAacuteXIMA = 5000 MMPCD

NORMAL = 000 MBPD NORMAL = 3600 MMPCD

MIacuteNIMA = 000 MBPD MIacuteNIMA = 1600 MMPCD

VIDA UacuteTIL = 20 ANtildeOS

= 8000 kgmsup3 = 499lbftsup3

TIPO DE FLUIDO = MEZCLA AMARGA

PRODUCCIOacuteN EQUIVALENTE = 1013 MBCPED

CSS EN ZONA A (LR) = ALTA

CSS EN ZONA B (DA) = MUY ALTA

DIAacuteMETRO NOMINAL = = 4064 mm = 16000 in

DIAacuteMETRO EXTERIOR = = 4064 mm = 16000 in

ESPECIFICACIOacuteN = DSAW

S = 360 Pa = 5220000 psi

U = 460 Pa = 6670000 psi

= 000625 inantildeo = 0125 in

= 0010 inantildeo = 0200 in

= 1250 = 1250

= 030 = 030

= 206E+06 kgcmsup2 = 2931 E+06 psi

= 117E-05 mmmmordmC = 650E-06 ininordmF

DENSIDAD DEL ACERO = 786E+03 kgcmsup3 = 49094 lbftsup3

= 060 = 060

= 044 = 044

ESPECIFICACIOacuteN = FBE = FBE

ESPESOR = 1905 mm = 0075 in

DENSIDAD = 1922 kgmsup3 = 12000 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = POLIURETANO --

LONGITUD = 381000 mm = 15000 in

DENSIDAD = 12815 kgmsup3 = 800 lbftsup3

ESPECIFICACIOacuteN = CONCRETO --

DENSIDAD = 300000 kgmsup3 = 18728 lbftsup3

TIRANTE MAacuteXIMO = 26000 m = 1023622 in

TIRANTE MIacuteNIMO = 26000 m = 1023622 in

DENSIDAD DEL AGUA = 102500 kgmsup3 = 00370 lbinsup3

= 1489 m = 586262 in

= 10413 m = 409960 in

COEFICIENTE DE EXP TEacuteRMICA

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA A (LR)

ESP DE TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

ESP ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ZONA B (DA)

GAS

DENSIDAD DEL FLUIDO EN CONDIC NORMALES

CARACTERIacuteSTICAS DEL RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=100 ANtildeOS

ALTURA DE OLA MAacuteXIMA Tr=10 ANtildeOS

CARACTERIacuteSTICAS DE LA TUBERIacuteA

CARACTERIacuteSTICA DE OLEAJE

CARACTERIacuteSTICAS DE LA JUNTA DE CAMPO

CARACTERIacuteSTICAS DEL LASTRE DE CONCRETO

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA A

FACTORES DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA ZONA B

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MEMORIA DE CAacuteLCULO

ACEITE

MODULO DE POISSON

MODULO DE ELASTICIDAD

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO DATOS DE PROYECTO 3 DE 10

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

Contenido GAS Contenido GAS

Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD

Produccioacuten de Aceite 000 MBPD Produccioacuten de Aceite 000 MBPD

Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED

CSS ALTA CSS MUY ALTA

Factor de Disentildeo 06 Factor de Disentildeo 044

TABLA 1 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN GAS

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-300 MBCPED ALTA MUY ALTA

TABLA 2 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN CRUDO

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-100 MBCPED MODERADA MODERADA

101-1000 MBCPED MUY ALTA ALTA

CONTENIDO

MODERADA ALTA MUY ALTA MODERADA ALTA MUY ALTA

GAS NO APLICA 06 NO APLICA NO APLICA NO APLICA 044

CRUDO 063 NO APLICA 057 052 047 NO APLICA

INTERPOLACION

MODULO DE

ELASTICIDAD Formula

degC degF lbpulgsup2 x 106

21 70 2950 Datos de entrada

90 194 2880 ordmC1 = 21 ordmC E1= 2950

110 230 2860 ordmC = 40 ordmC E =

130 266 2850 ordmC2 = 90 ordmC E2= 2880

150 302 2830 Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar E = 2931 lbpulgsup2 x 106

INTERPOLACION

FACTOR POR

TEMPERATURA Formula

degC degF ft

121 250 1000 Datos de entrada

130 266 0989 ordmC1 = 121 ordmC E1= 1000

140 284 0977 ordmC = 40 ordmC E =

150 302 0966 ordmC2 = 121 ordmC E2= 1000

Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar ft = 1000

Tabla 4 Factor de temperatura (ft) para tuberiacuteas de acero

Factor de Disentildeo (fpb)

TEMPERATURA

Factor por temperatura (ft)

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MEMORIA DE CAacuteLCULO

Modulo de Elasticidad (E)

TEMPERATURA

Tabla 6 Moacutedulos de elasticidad para aceros al carboacuten

ZONA A ZONA B

TABLA 3 FACTORES PARA DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA (fPb)

Zona A Zona B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Factor de Disentildeo (fpb) Modulo de elasticidad (E ) y Factor por temp (ft) 4 DE 10

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

Altura de ola Maacutexima para Tr = 10 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1041 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1041 m

Altura de ola Maacutexima para Tr = 100 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1489 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1489 m

H = Profundidad en m

Caso I Prueba Hidrostaacutetica (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso II Colapso y Propagacioacuten (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 34121 kgcmsup2 = 49 lbinsup2

Caso III Presioacuten Interna (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso IV Colapso y Propagacioacuten (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 37334 kgcmsup2 = 53 lbinsup2

Caso V Por alta temperatura (Fase de operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CALCULO DE LA PRESIOacuteN EXTERNA PARA LOS CASOS DE DISENtildeO

Figura A-7 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche y Litoral Tabasco (Periodo

de retorno de 100 antildeos)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Presioacuten Externa en los casos de anaacutelisis

Figura A-3 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche

y Litoral Tabasco (Periodo de retorno de 10 antildeos)

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 4: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

Contenido GAS Contenido GAS

Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD Produccioacuten de Gas 5000 MMPCD

Produccioacuten de Aceite 000 MBPD Produccioacuten de Aceite 000 MBPD

Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED Produccioacuten Equivalente 1013 MBCPED

CSS ALTA CSS MUY ALTA

Factor de Disentildeo 06 Factor de Disentildeo 044

TABLA 1 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN GAS

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-300 MBCPED ALTA MUY ALTA

TABLA 2 CSS DE LIacuteNEAS QUE TRANSPORTAN CRUDO

NIVEL DE PRODUCCIOacuteN ZONA A ZONA B

0-100 MBCPED MODERADA MODERADA

101-1000 MBCPED MUY ALTA ALTA

CONTENIDO

MODERADA ALTA MUY ALTA MODERADA ALTA MUY ALTA

GAS NO APLICA 06 NO APLICA NO APLICA NO APLICA 044

CRUDO 063 NO APLICA 057 052 047 NO APLICA

INTERPOLACION

MODULO DE

ELASTICIDAD Formula

degC degF lbpulgsup2 x 106

21 70 2950 Datos de entrada

90 194 2880 ordmC1 = 21 ordmC E1= 2950

110 230 2860 ordmC = 40 ordmC E =

130 266 2850 ordmC2 = 90 ordmC E2= 2880

150 302 2830 Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar E = 2931 lbpulgsup2 x 106

INTERPOLACION

FACTOR POR

TEMPERATURA Formula

degC degF ft

121 250 1000 Datos de entrada

130 266 0989 ordmC1 = 121 ordmC E1= 1000

140 284 0977 ordmC = 40 ordmC E =

150 302 0966 ordmC2 = 121 ordmC E2= 1000

Datos de salida

Nota Para temperaturas intermedias se debe interpolar ft = 1000

Tabla 4 Factor de temperatura (ft) para tuberiacuteas de acero

Factor de Disentildeo (fpb)

TEMPERATURA

Factor por temperatura (ft)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Modulo de Elasticidad (E)

TEMPERATURA

Tabla 6 Moacutedulos de elasticidad para aceros al carboacuten

ZONA A ZONA B

TABLA 3 FACTORES PARA DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA (fPb)

Zona A Zona B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Factor de Disentildeo (fpb) Modulo de elasticidad (E ) y Factor por temp (ft) 4 DE 10

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

)xx(xx

yyyy O 0

01

01

Altura de ola Maacutexima para Tr = 10 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1041 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1041 m

Altura de ola Maacutexima para Tr = 100 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1489 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1489 m

H = Profundidad en m

Caso I Prueba Hidrostaacutetica (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso II Colapso y Propagacioacuten (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 34121 kgcmsup2 = 49 lbinsup2

Caso III Presioacuten Interna (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso IV Colapso y Propagacioacuten (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 37334 kgcmsup2 = 53 lbinsup2

Caso V Por alta temperatura (Fase de operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CALCULO DE LA PRESIOacuteN EXTERNA PARA LOS CASOS DE DISENtildeO

Figura A-7 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche y Litoral Tabasco (Periodo

de retorno de 100 antildeos)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Presioacuten Externa en los casos de anaacutelisis

Figura A-3 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche

y Litoral Tabasco (Periodo de retorno de 10 antildeos)

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 5: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Altura de ola Maacutexima para Tr = 10 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1041 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1041 m

Altura de ola Maacutexima para Tr = 100 antildeos

Datos de entrada

HMAacuteX = 2600 m

HMIacuteN = 2600 m

Datos de salida

Altura de ola MaxHMAacuteX = 1489 m

Altura de ola MaxHMIacuteN = 1489 m

H = Profundidad en m

Caso I Prueba Hidrostaacutetica (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso II Colapso y Propagacioacuten (Fase de instalacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 34121 kgcmsup2 = 49 lbinsup2

Caso III Presioacuten Interna (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

Caso IV Colapso y Propagacioacuten (Fase de Operacioacuten)

Pext = raguademar HMAacuteX 70HMAacuteX = 37334 kgcmsup2 = 53 lbinsup2

Caso V Por alta temperatura (Fase de operacioacuten)

Pext = raguademar HMIacuteN = 26650 kgcmsup2 = 38 lbinsup2

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CALCULO DE LA PRESIOacuteN EXTERNA PARA LOS CASOS DE DISENtildeO

Figura A-7 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche y Litoral Tabasco (Periodo

de retorno de 100 antildeos)

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Presioacuten Externa en los casos de anaacutelisis

Figura A-3 Altura de ola maacutexima para la Sonda de Campeche

y Litoral Tabasco (Periodo de retorno de 10 antildeos)

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 6: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Donde

Zona A

Zona B Pi = 125 Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 0 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0203 in fPb = 044 psi t = 0286 in

ft = 100 ft = 100 psi

Pi = 1029 psi Pi = 1067 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0203 in tr = t + tC t = 0286 in tr = t + tC

tcorr = 0000 in tr = 0203 in tcorr = 0000 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0219 in tcom = 0312 in

tfab =125 0203 in le 0192 in tfab =125 0286 in le 0273 intr = 0203 in tr = 0286 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

tfab =125 0203 in le 0219 in tfab =125 0286 in le 0301 intr = 0203 in tr = 0286 in

tcom = 0250 in tcom = 0344 in

Pi = 125 Pint ndash Pext

tcom = 0219 in

tr le tcom - tfabtr le tcom - tfab

ZONA B

Pint Presioacuten interna de disentildeo lbpulg2

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbpulg2

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0250 in tcom =

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

ZONA A

ES SATISFACTORIO

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO

ft Factor por temperatura indicado

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor requerido por presioacuten interna para la prueba hidrostatica de la liacutenea submarina se obtiene con la siguiente expresioacuten

CASO I PRUEBA HIDROSTATICA CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

0344 in

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 7: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 15824 psi

Pext = 4853 psi Pext = 4853 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2243 psi

Ppc = 4853 psi t = 0271 in PCDE = 4853 psi

t = 0243 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 6933 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0271 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0271 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

069 = 069

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0243 in

tcorr = 0000 in tr = 0243 in

tcom = 0281 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0271 in le 0246 in tcom = 0250 in

tr = 0271 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0250 in

tfab = 12500 0243 in le 0219 in

tr = 0243 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0281 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0312 in

tfab = 12500 0271 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0271 in tfab = 12500 0243 in le 0246 in

tr = 0243 in

tcom = 0312 in tcom = 0281 in

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO II INSTALACIOacuteN CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0312 in

0281 in

DATOS DE SALIDA

PCDE gt Pext - Pint

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

PCDE = 070 PC

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

ES SATISFACTORIO

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tr le tcom - tfab

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr = t + tc

DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO

tcom =

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 8: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Donde

Zona A

Zona B Pi = Pint

ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBAHIDROSTAacuteTICA ESPESOR DE PARED POR PRESIOacuteN DE PRUEBA HIDROSTAacuteTICA

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

Pint = 853 psi Pint = 853 psi

Pext = 38 psi Pext = 38 psi

D = 16000 in D = 16000 psi

SMTS = 66700 psi SMTS = 66700 psi

fPb = 06 t = 0161 in fPb = 044 psi t = 0229 in

ft = 1 ft = 100 psi

Pi = 815 psi Pi = 853 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO ADICIONAL POR CORROSIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

t = 0161 in tr = t + tC t = 0229 in tr = t + tC

tcorr = 0125 in tr = 0286 in tcorr = 0200 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESRO INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in tcom = 0438 in

tfab = 125 0286 in le 0273 in tfab = 125 0429 in le 0383 intr = 0286 in tr = 0429 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN COMPROBANDO ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

DATOS DE SALIDA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

tfab = 125 0286 in le 0301 in tfab = 125 0429 in le 0438 intr = 0286 in tr = 0429 in

tcom = 0344 in tcom = 0500 in

NO SATISFACE NO SATISFACE

tcom = 0344 in

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

0312 in tcom =

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

ES SATISFACTORIO ES SATISFACTORIO

DATOS DE ENTRADA DATOS DE ENTRADA

DATOS DE ENTRADA

tcom = 0500 in

tcom = 0438 in

DATOS DE ENTRADA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

ZONA A ZONA B

SMTS Specified Minimum Ultimate Tensile Strength en lbpulg2

fPb Factor para disentildeo por presioacuten interna

ft Factor por temperatura indicado

Pi = Pint ndash Pext

Pint Presioacuten interna de disentildeo en lbpulg2

Pext Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea en lbpulg2

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO CASO III OPERACIOacuteN NORMAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN INTERNA

El espesor requerido por presioacuten interna para disentildeo de liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg

t Espesor de pared de acero del tubo por presioacuten interna en pulg

tr le tcom - tfab tr le tcom - tfab

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

+=

itpb

i

Pf2SMTSf

DPt

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 9: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Se calcula con la siguiente expresioacuten Se calcula con la siguiente expresioacuten

donde donde

Pp Presioacuten de propagacioacuten lbpulg2 Py Presioacuten de fluencia por colapso lbpulg

2

SMYS Specified Minimum Yield Strength lbpulg2 Pc Presioacuten de colapso lbpulg

2

t Espesor de pared del tubo pulg fo factor de ovalizacioacuten

D Diaacutemetro nominal del tubo pulg Pe Presioacuten elaacutestica por colapso lbpulg2

La capacidad permisible por presioacuten externa es La capacidad permisible por presioacuten externa es

Ppc = 073Pp

Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten Y debe garantizar que se cumpla la expresioacuten

Ppc gt Pext - Pint

Pint = 853 psi Pint = 853 psi Py = 16508 psi

Pext = 5310 psi Pext = 5310 psi

D = 16000 in D = 16000 in

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi Pe = 2547 psi

Ppc = 5310 psi t = 0281 in PCDE = 5310 psi

t = 0253 psi

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA E = 293E+06psi PC = 7586 psi

u 030 psi

fo = 0120 in

t = 0281 in Comprobando la igualdad en la ecuac con t obtenido

tcorr = 0000 in tr = 0281 in

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

070 = 070

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO POR PRESIOacuteN EXTERNA

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

t = 0253 in

tcorr = 0000 in tr = 0253 in

tcom = 0312 in SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tfab = 12500 0281 in le 0273 in tcom = 0281 in

tr = 0281 in COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL tcom = 0281 in

tfab = 12500 0253 in le 0246 in

tr = 0253 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

tcom = 0312 in

COMPROBANDO EL ESP COMERCIALTOL POR FABRICACIOacuteN

tcom = 0344 in

tfab = 12500 0281 in le 0301 in tcom = 0312 in

tr = 0281 in tfab = 12500 0253 in le 0273 in

tr = 0253 in

tcom = 0344 in tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tr le tcom - tfab

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

NO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0344 inNO SATISFACE

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

tcom = 0312 in

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeO CALCULO DEL ESPESOR DE DISENtildeODATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

CASO II OPERACIOacuteN OCASIONAL CALCULO DE ESPESOR POR PRESIOacuteN EXTERNAIDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO

Propagacioacuten de pandeo (PP) Presioacuten de Colapso (PC)

ES SATISFACTORIO

tr le tcom - tfab

ES SATISFACTORIO

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

tr = t + tc

tr le tcom - tfab

PCDE = 070 PC

PCDE gt Pext - Pint

rfabcom ttt

rfabcom ttt

521

SMYS2482

PDt

pc

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

( )3

2 D t

1

E 2=

u -

D

t(SMYS) 2=

D

t(SMYS) 2=

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( ) ( )[ ] ( ) ( )tD

oP

P2

P

P

P

Pf 2=1-1-

y

c

y

c

e

c

( )25

Dt

34=SMYS

Pp

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 10: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

tt

Pint

Pext

D

SMYS

ft E

α

T1

T2

Pint = 853 psi

Pext = 38 psi

D = 1600 in

SMYS = 52200 psi

ft = 100 tt = 0119 in

E = 293 E+07 psi

α = 65E-06 ininordmF

T1 = 59 degF

T2 = 104 degF

tt = tr = tt + tcorr tr =

tcorr =

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE SALIDA

tcom = 0165 in tr le tcom - tfab

tfab = 12500 0119 in le 0144 in

tr = 0119 in ES SATISFACTORIO

tcom = 0165 in

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten externa hidrostaacutetica actuante en la tuberiacutea lbin2

Diaacutemetro exterior nominal del tubo en in

Esfuerzo de Fluencia Miacutenimo Especificado de la tuberiacutea en lbin2

Factor por temperatura indicado en la Tabla 4

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

0000 in

Coeficiente de expansioacuten teacutermica en inindegF

SELECCIONANDO EL ESPESOR INMEDIATO SUPERIOR COMERCIAL

COMPROBANDO CON EL ESPESOR COMERCIAL EL PORCENTAJE POR TOLERANCIA POR FABRICACIOacuteN

Moacutedulo de elasticidad de la tuberiacutea indicado en la Tabla 6 en lbin2

CALCULANDO EL ESPESOR DE DISENtildeO POR PRESIOacuteN INTERNA

DATOS DE ENTRADA

Temperatura de disentildeo en degF

0119 in 0119 in

DATOS DE SALIDA

ESPESOR MIacuteNIMO REQUERIDO MAS TOLERANCIA POR CORROSIOacuteN

DATOS DE ENTRADA DATOS DE SALIDA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

El espesor de disentildeo requerido por Temperatura para liacuteneas submarinas se obtiene con la siguiente expresioacuten

Espesor de pared de acero del tubo por temperatura en in

IDENTIFICACIOacuteNPARTIDAEQUIPO CASO V CALCULO DE ESPESOR POR TEMPERATURA ALTA PARA LIacuteNEAS RESTRINGIDAS

DATOS DE ENTRADA

Presioacuten interna de disentildeo lbin2

Temperatura de instalacioacuten considerada de 59degF

rfabcom ttt

rfabcom ttt

rfabcom ttt

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

[ ])T-α(T E-fSMYS09 2

D)P-(P07=t

12t

e x ti n t

t

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 11: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Capacidad del ducto a tensioacuten longitudinal

Tu=11SMYSAS

Donde

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2

As Aacuterea nominal de la seccioacuten transversal de acero de la tuberiacutea en pulg2

Tensioacuten longitudinal permisible (Tcp) para las fases de disentildeo

Tcp 062 T (Fase de Instalacioacuten) en lb

Tcp 056 T (Fase de Operacioacuten) en lb

Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible Calculo de Tensioacuten longitudinal permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

D = Tu=11SMYSAS D = Tu=11SMYSAS

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

t = t =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

TCP = 6023432 lb Fase de instalacioacuten TCP = 8667752 lb Fase de instalacioacuten

TCP = 5440519 lb Fase de operacioacuten TCP = 7828937 lb Fase de operacioacuten

Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias Calculo de la Tension longitudinal efectiva por cargas estaticas primarias

Donde Ta = saA Donde Ta = saA

Ty = SMYS A Ty = SMYS A

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

t = 0344 in A =1692 insup2 t = 0500 in A = 2435 insup2

Do = 16000 in sa 9923 psi Do = 16000 in sa 6827 psi

Di = 15312 in Ta =167897 lb Di = 15000 in Ta = 166224 lb

Pi = 853 psi Ty =883201 lb Pi = 853 psi Ty = 1270931 lb

Po = 38 psi Po = 38 psi

SMYS = 52200 psi Teff =18371 lb SMYS = 52200 psi Teff = 23037 lb

por lo tanto por lo tanto

Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe) Teff = 69820 lb Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Teff = 18371 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) Teff = 23037 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible Revisando la relacioacuten entre tensioacuten efectiva y tensioacuten permisible

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Teff = 69820 lb Teff le Tcp Teff = 69820 lb Teff le Tcp

Tcp = 602343 lb 69820 le 602343 Tcp = 866775 lb 69820 le 866775

Fase de Operacioacuten Fase de Operacioacuten

Teff = 18371 lb Teff le Tcp Teff = 23037 lb Teff le Tcp

Tcp = 544052 lb 18371 le 544052 Tcp = 782894 lb 23037 le 782894

0344 in Tu = 971521 lb

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de salida

ZONA A ZONA B

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

16000 in

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASAPASA

16000 in

0500 in Tu = 1398024 lb

Teff=Ta-PiAi+PoAo

Datos de entrada Datos de salida

PASA

Datos de entrada

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

)D-D(

4

=A-A=A2

i

2

oi0

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 12: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Capacidad de Momento flexionante transversal Momento Flexionante Permisible (Mu) para las fases de disentildeo

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D∕t)] Muc = fMMu

Donde Donde fM es

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo lbmiddotpulg fM para zona A en Operacioacuten 057

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 fM para zona A en Instalacioacuten 067

D Diaacutemetro exterior nominal del tubo en pulg2 fM para zona B en Operacioacuten 053

t Espesor de pared del tubo en pulg fM para zona B en Instalacioacuten 067

fM Factor de disentildeo por flexioacuten transversal

Calculo de Momento flexionante transversal Permisible Calculo de Momento flexionante transversal Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi SMYS = 52200 psi

D = 16000 in D = 16000 in

t = 0344 in t = 0500 in

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

MuC = 27482223 lbin Fase de operacioacuten MuC = 37707209 lbin Fase de operacioacuten

MuC = 32303665 lbin Fase de instalacioacuten MuC = 47667603 lbin Fase de instalacioacuten

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (π64)(Do4 - Di

4) I = (π64)(Do

4 - Di

4)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 73194 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = 15000 in

L = 564 in M = L = 582 in M =

Δ = 20 in Δ = 20 in

por lo tanto por lo tanto

M = 5734142 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico) M = 7599534 lbin Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) M = 484092 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

M = 5734142 lbin M le MuC M = 7599534 lbin M le MuC

MuC = 2748222 lbin 5734142 le 2748222 MuC = 3770721 lbin 7599534 le 3770721

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

M = 484092 lbin M le MuC M = 484092 lbin M le MuC

MuC = 484092 le 3230367 MuC = 4766760 lbin 484092 le 4766760

Mu = 11 [SMYSD2t (1-0001D ∕ t)] Mu = 11 [SMYSD

2t (1-0001D ∕ t)]

Mu = 7114568 lbinMu = 4821443 lbin

Datos de salida

NO PASA

Datos de salida

5734142 lbin 7599534 lbin

NO PASA

Datos de salida Datos de salida

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

Datos de entrada Datos de entrada

Fase de Operacioacuten

PASA PASA

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

Datos de entrada Datos de entrada

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

Page 13: 103859584-Espesor-Nrf-Pemex-013-2009-i

Capacidad de Pandeo Global Relacioacuten de esbeltez Momento de inercia

Cg = 11[SMYS(12-025λ2)]As l = KLπr (SMYSE)

05 r = radic(IAs)

Donde Donde

Cg Carga de compresioacuten por pandeo global en lb r Radio de giro

SMYS Specified Minimum Yield Strength en lbpulg2 K Factor de longitud efectiva (emp05 art10)

λ Relacioacuten de esbeltez en pulg2 L Longitud del tramo en pulg

As Aacuterea de la seccioacuten transversal pulg2 E Moacutedulo de elasticidad en lbpulg

2

I Momento de inercia en pulg4

Pandeo Global Permisible (CgP)

CgP = 05Cg

Calculo de Pandeo Global Permisible Calculo de Pandeo Global Permisible

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do4 - Di

4) = 5186 in⁴ SMYS = 52200 psi I = (π64)(Do

4 - Di

4) = 7319 in⁴

t = 0344 in t = 0500 in

Do = 16000 in As = (π4)(Do2 - Di

2) = 169 in⁴ Do = 16000 in As = (π4)(Do

2 - Di

2) = 243 insup2

Di = 15312 in Di = 15000 in

E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55 E = 2931 E+06 psi r = radic(IAs) = 55

K = 05 K = 05

L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19 L = 1574 in l = KLπr(SMYSE)05

= 19

Por lo tanto Cg = Por lo tanto Cg =

Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal Calculo de la capacidad permisible de tensioacuten longitudinal

CgP = 140094 lb Extremos empotrados CgP = 189067 lb Extremos empotrados

Calculo de Momento flexionante transversal Actuante Calculo de Momento flexionante transversal Actuante

Donde Donde

I = (πDo464) - (πDi

464) I = (πDo

464) - (πDi

464)

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

E = 2931 E+06 psi I = 51865 in⁴ E = 2931 E+06 psi I = 133125 in⁴

Do = 16000 in Do = 16000 in

Di = 15312 in Di = -14000 in

L = 5640 in M = L = 5170 in M =

Δ = 200 in Δ = 200 in

por lo tanto por lo tanto

CgP =5734142 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico) CgP =17515993 lb Fase de operacioacuten (Analiacutetico)

CgP = 1137000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe) CgP = 1228000 lbin Fase de instalacioacuten (Offpipe)

Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible Revisando la relacioacuten entre Momento actuante y Momento permisible

Fase de Operacioacuten

Cg =5734142 lb Cg le CgP Cg =17515993 lb Cg le CgP

CgP =140094 lb 5734142 le 140094 CgP = 189067 lb 17515993 le 189067

Fase de Instalacioacuten Fase de Instalacioacuten

Cg = 1137000 lb Cg le CgP Cg = 1228000 lb Cg le CgP

CgP = 140094 lb 1137000 le 140094 CgP = 189067 lb 1228000 le 189067

M = 6EIΔL2 M = 6EIΔL

2

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Tensioacuten Longitudinal

ZONA A ZONA B

28018747 insup2 37813351 insup2

5734142 lb 17515993 lb

Fase de Operacioacuten

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

NO PASA NO PASA

NO PASA NO PASA

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

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Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

fTM Factor de disentildeo para combinacioacuten de Tensioacuten y Momento Flexionante = 054

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal en lbmiddotin

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotin

T Fuerza axial aplicada en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0123 = 1189

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu = 0123 Esfuerzo convinado Tu-Mu = 1189

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0123 Actuante le Permisible Actuante = 1189 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0123 le 0540 Permisible = 0540 1189 le 0540

Tu-Mu = 1189

Datos de entrada Datos de salidaDatos de salida

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MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

PASA PASA

Datos de entrada

Tu-Mu = 0123

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+

( ) ( )[ ]TM

052

TuT2

MuM f le+ ( ) ( )[ ]

TM

052

TuT2

MuM f le+

Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

INSTITUTO MEXICANO DEL PETROacuteLEO

MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

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Esfuerzos combinados debido a Tensioacuten y Momento Flexionante

Donde

P Presioacuten externa actuante en lbpulg2

Pc Presioacuten de colapso en lbpulg2

M Momento flexionante aplicado en lbmiddotpulg

Mu Momento uacuteltimo por flexioacuten transversal para disentildeo en lbmiddotpulg

T Fuerza axial aplicada en lb

Tu Tensioacuten longitudinal uacuteltima en lb

Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante Calculo del esfuerzo convinado de Tensioacuten y Mom Flexionante

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

M = 4840920 lbin M = 57341420 lbin

Mu = 48214426 lbin Mu = 48214426 lbin

P = 485 lb P = 485 lb

Pc = 693 lb Pc = 693 lb

T = 698200 lb T = 183714 lb

Tu = 9715213 lb Tu = 9715213 lb

El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante El esfuerzo convinado permisible de Tensioacuten y Mom Flexionante

= 0711 = 1380

por lo tanto por lo tanto

Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 0711 Esfuerzo convinado Tu-Mu-Pu = 1380

Factor de disentildeo permisible = 0540 Factor de disentildeo permisible = 0540

Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo Revisando la relacioacuten esfuerzos convinados y factor de disentildeo

Actuante = 0711 Actuante le Permisible Actuante = 1380 Actuante le Permisible

Permisible = 0540 0711 le 0540 Permisible = 0540 1380 le 0540

NO PASA NO PASA

Tu-Mu-Pu = 0711 Tu-Mu = 1380

Datos de entrada Datos de salida Datos de entrada Datos de salida

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MEMORIA DE CAacuteLCULO

IDENTIFICACIOacuteN PARTIDA EQUIPO Cargas convinadas Tensioacuten y Momento Flexionante (Tu - Mu)

INSTALACIOacuteN OPERACIOacuteN

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

( ) ( ) ( )[ ]TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le + ( ) ( ) ( )[ ]

TMPc

052

TuT2

PcP2

MuM f+ le +

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

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Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral 1)Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de operacioacuten

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

x F

) 2 1 ( ) (

axial 0

) ( int ) ( int ) ( int

) ( ) ( ) (

inicio 0

friccioacuten

x instal p x inicio p x inicio p

x instal T x inicio T x inicio T

inicio w anclado

P

donde

p x T EA P

Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p

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Procedimiento para el anaacutelisis de pandeo lateral ndash Definicioacuten de los perfiles de la fuerza efectiva de

compresioacuten a lo largo de la ruta durante el inicio de

El perfil de la fuerza efectiva de compresioacuten es una combinacioacuten de

La fuerza efectiva de compresioacuten maacutexima es la carga de disentildeo

) ( int int inicio RLT A x p