Diseño de tuberías

Titulo Titulo DesignaciónDesignaciónSistema de tuberías de potencia (Plantas energéticas e Sistema de tuberías de potencia (Plantas energéticas e industriales).industriales).

Diseño y finalización del montaje incluye recomendaciones Diseño y finalización del montaje incluye recomendaciones aplicables a operación y mantenimiento.aplicables a operación y mantenimiento.

B.31.1B.31.1

Sistemas de cañerías de proceso.Sistemas de cañerías de proceso.

Diseño y finalización del montaje.Diseño y finalización del montaje.B.31.3B.31.3

Sistema de tuberías de transporte de hidrocarburos y otros Sistema de tuberías de transporte de hidrocarburos y otros líquidos .líquidos .

B.31.4B.31.4

Tuberías de refrigeración.Tuberías de refrigeración. B.31.5B.31.5Sistemas de tuberías para transmisión y distribución de gas.Sistemas de tuberías para transmisión y distribución de gas.

Detalles de fabricación. Materiales.Detalles de fabricación. Materiales.B.31.8B.31.8

Sistemas de transporte de lodos de desecho.Sistemas de transporte de lodos de desecho. B.31.11B.31.11

Descripción• B31.1 Power Piping: piping typically found in electric power generating stations, in industrial B31.1 Power Piping: piping typically found in electric power generating stations, in industrial

and institutional plants, geothermal heating systems, and central and district heating and and institutional plants, geothermal heating systems, and central and district heating and cooling systems;cooling systems;

• B31.3 Process Piping: piping typically found in petroleum refineries. chemical, B31.3 Process Piping: piping typically found in petroleum refineries. chemical, pharmaceutical, textile, paper, semiconductor, pharmaceutical, textile, paper, semiconductor, and and cryogenic plants, and related processing cryogenic plants, and related processing plants and terminals;plants and terminals;

• B31.4B31.4 Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids: piping Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids: piping transporting products which are predominately liquid between plants and terminals and within transporting products which are predominately liquid between plants and terminals and within terminals, pumping, regulating, and metering stations;terminals, pumping, regulating, and metering stations;

• B31.5 Refrigeration Piping: piping for refrigerants and secondary coolants B31.5 Refrigeration Piping: piping for refrigerants and secondary coolants

• B31.8 GasB31.8 Gas Transportation and Distribution Piping Systems: piping transporting products Transportation and Distribution Piping Systems: piping transporting products which are predominately gas between sources and terminals, including compressor, which are predominately gas between sources and terminals, including compressor, regulating, and metering stations; gas gathering pipelines;regulating, and metering stations; gas gathering pipelines;

• B31.9 Building Services Piping: piping typically found in industrial, institutional, commercial, B31.9 Building Services Piping: piping typically found in industrial, institutional, commercial, and public buildings, and in multi-unit residences, which does not require the range of sizes, and public buildings, and in multi-unit residences, which does not require the range of sizes, pressures, and temperatures covered in B31.1;pressures, and temperatures covered in B31.1;

Construcción Referencia Inspección Operación

B31.3 API 5L

V IX

NB C1

B31.4 API 1104 B31.4 API 1160

B31.8 API 1104

IX

B31.8 B318

Ejemplo de uso de ansi B.31.3

Materiales

Diferencia entre tubo y cañería.

TuboTubo

CañeríaCañería

•Se designa por el diámetro externo.Se designa por el diámetro externo.

•Se fabrica con tolerancias mas estrechas para el Se fabrica con tolerancias mas estrechas para el diámetro, espesor y peso por unidad de longitud.diámetro, espesor y peso por unidad de longitud.

•Se designa por el diámetro nominal (DN) que no Se designa por el diámetro nominal (DN) que no necesariamente coincide con el diámetro interno o necesariamente coincide con el diámetro interno o externo.externo.

•Fabricado según Standard API,Fabricado según Standard API,

•El Diámetro interior para un mismo DN varia en El Diámetro interior para un mismo DN varia en función del espesor/schedule. (El Diámetro externo función del espesor/schedule. (El Diámetro externo permanece constante)permanece constante)

Dimensionado de las tuberías

• Dimensionado por velocidad.

• Dimensionado por perdida de carga. (caída de presión)

Dimensionado por velocidad.

• Principios básicos.

• Lectura de tablas.

• Uso de nomogramas.

Principios básicos.

Velocidad del flujo.

Perdidas por rozamiento.

Coste de bombeo

Erosión en las válvulas.

Costes en tuberías y

accesorios.

Ruido

Velocidades recomendadas.

Aspiración de bombas. 1

Impulsión de bombas. 2

Bajada por gravedad. 0,3

Servicios generales. 2

Alta presión. 3

Lineas de condensado. 0,75

Colectores de aguas residuales 1

En principio consultar sig. tabla.

Calculo de espesor.

tPD

SE PY

2( )

Donde:c = la suma de las tolerancias mecánicas más corrosión más erosiónP = la presión de diseño manométrica internaD = diámetro exterior de la tuberíaE = factor de calidad – Tabla S = esfuerzo admisible a la temperatura (Tabla)Y = coeficiente de temperatura (Tabla)

para t < D/6

Calculo de espesor.

VALORES DEL COEFICIENTE VALORES DEL COEFICIENTE YYPARA PARA t t D/D/66

Temperatura, Temperatura, C (C (F)F)

MaterialesMateriales 482482(900& (900& menores)menores)

510510(950)(950)

538538(1000)(1000)

566566(10(1050)50)

593593(1100)(1100)

621621(1150 & (1150 & superiores)superiores)

Aceros ferriticosAceros ferriticosAceros austeniticosAceros austeniticosOtros metales dúctilesOtros metales dúctilesHierro FundidoHierro Fundido

0.40.40.40.40.40.40.00.0

0.50.50.40.40.40.4. . .. . .

0.70.70.40.40.40.4. . .. . .

0.70.70.40.40.40.4. . .. . .

0.70.70.50.50.40.4. . .. . .

0.70.70.70.70.40.4. . .. . .

Se debe tener en cuenta:

Efectos Ambientales:Efectos Ambientales: Enfriamiento: Efectos en la presiónEnfriamiento: Efectos en la presión Expansión del fluidoExpansión del fluido Congelado atmosféricoCongelado atmosférico Baja temperatura ambienteBaja temperatura ambiente

Efectos DinámicosEfectos Dinámicos ImpactoImpacto VientoViento TerremotoTerremoto VibraciónVibración Reacciones en la descargaReacciones en la descarga

Efectos del PesoEfectos del Peso Cargas vivasCargas vivas Cargas muertasCargas muertas

Expansión Térmica y Efectos de la ContracciónExpansión Térmica y Efectos de la Contracción Cargas térmicas debido a restricciones Cargas térmicas debido a restricciones Cargas debido a gradientes de temperaturaCargas debido a gradientes de temperatura Cargas debidas a las diferencias en las características de expansiónCargas debidas a las diferencias en las características de expansión Efectos de los soportes, anclajes, y movimientos en los terminalesEfectos de los soportes, anclajes, y movimientos en los terminales Efectos de la reducción de la ductilidadEfectos de la reducción de la ductilidad Efectos cíclicosEfectos cíclicos Efectos de condensación del aireEfectos de condensación del aire

FLEXIBILIDAD EN LA TUBERIARequisitos BásicosRequisitos Básicos

Una flexibilidad suficiente se requiere para prevenir:Una flexibilidad suficiente se requiere para prevenir:

• La falla de la tubería o los soportes por sobresfuerzoLa falla de la tubería o los soportes por sobresfuerzo

• La fuga de las juntasLa fuga de las juntas

• Esfuerzos provenientes de los empujes y momentos excesivos en la tuberíaEsfuerzos provenientes de los empujes y momentos excesivos en la tubería

Temperatura de Diseño

La temperatura de diseño de cada componente en un sistema de tubería es la La temperatura de diseño de cada componente en un sistema de tubería es la temperatura a la cual, bajo la presión coincidente, el mayor espesor o el mas temperatura a la cual, bajo la presión coincidente, el mayor espesor o el mas alto rateo del componente se requiere.alto rateo del componente se requiere.

Al establecer las temperaturas de diseño, considere al menos las temperaturas Al establecer las temperaturas de diseño, considere al menos las temperaturas de los fluidos, la temperatura ambiente, la radiación solar, y las temperaturas de los fluidos, la temperatura ambiente, la radiación solar, y las temperaturas del medio de calentamiento o enfriamiento.del medio de calentamiento o enfriamiento.

Componentes DescubiertosComponentes Descubiertos

Temperaturas de fluido menores a 150Temperaturas de fluido menores a 150F (65F (65C), la temperatura del C), la temperatura del componente deberá ser la temperatura del fluido; a no ser que la radiación componente deberá ser la temperatura del fluido; a no ser que la radiación solar u otros efectos resulten en una temperatura más alta.solar u otros efectos resulten en una temperatura más alta.

Temperaturas del fluido de 150Temperaturas del fluido de 150F (65F (65C) y superiores, a no ser que una C) y superiores, a no ser que una temperatura promedio mas baja sea determinada por medio de pruebas o temperatura promedio mas baja sea determinada por medio de pruebas o cálculos de transferencia de calor, la temperatura de diseño deberá estar cálculos de transferencia de calor, la temperatura de diseño deberá estar basada en lo siguiente;basada en lo siguiente;

•Las válvulas, tubería, finales solapados, accesorios soldados, y otros Las válvulas, tubería, finales solapados, accesorios soldados, y otros componentes que tengan un espesor de pared comparable a la tubería: el 95% componentes que tengan un espesor de pared comparable a la tubería: el 95% de la temperatura del fluido.de la temperatura del fluido.

•Bridas (excepto las de junta solapada) incluyendo aquellas en accesorios y Bridas (excepto las de junta solapada) incluyendo aquellas en accesorios y válvulas: 90% de la temperatura del fluido.válvulas: 90% de la temperatura del fluido.

•Bridas de junta solapada: 85% de la temperatura del fluidoBridas de junta solapada: 85% de la temperatura del fluido•Tortillería: 80% de la temperatura del fluidoTortillería: 80% de la temperatura del fluido

Presión de Diseño

La presión de diseño de cada componente en un sistema de tubería La presión de diseño de cada componente en un sistema de tubería deberá ser no menor que: la condición más severa de la presión deberá ser no menor que: la condición más severa de la presión interna o externa coincidente y la temperatura (mínima o máxima) interna o externa coincidente y la temperatura (mínima o máxima) esperada en servicio. esperada en servicio.

La condición más severa es la que resulta en el mayor espesor La condición más severa es la que resulta en el mayor espesor requerido del componente y él más alto rateo del componente.requerido del componente y él más alto rateo del componente.

Presión de DiseñoPresión de Diseño=10% de la Presión de trabajo=10% de la Presión de trabajo

Definir el tipo de fluido que se transporta

• Fluido de Servicio GeneralFluido de Servicio General

• Fluido de Servicio Normal Fluido de Servicio Normal

• Fluido de Servicio Categoría DFluido de Servicio Categoría D

• Fluido de Servicio Categoría MFluido de Servicio Categoría M

• Fluido de Servicio Alta PresiónFluido de Servicio Alta PresiónEnfocada a la selección del Enfocada a la selección del material a utilizar.material a utilizar.

Fluido de Servicio Categoría D

Un fluido de servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican:Un fluido de servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican:

(1) El fluido manejado no es inflamable, no es tóxico, y no daña los (1) El fluido manejado no es inflamable, no es tóxico, y no daña los tejidos humanos;tejidos humanos;

(2) La presión de diseño manométrica no excede 150 psi; y(2) La presión de diseño manométrica no excede 150 psi; y(3)(3) La temperatura de diseño esta entre -20°F (-29°C) y 366°F (186°C).La temperatura de diseño esta entre -20°F (-29°C) y 366°F (186°C).

Fluido de Servicio Categoría M

Un fluido de servicio en el cual la exposición potencial del personal se Un fluido de servicio en el cual la exposición potencial del personal se juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposición a una juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir daños irreversibles serios a las personas cuando se puede producir daños irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente.restauradoras prontamente.

Fluido de Servicio Alta PresiónFluido de Servicio Alta Presión

Alta presión se considera cuando la presión excede la permitida por el Alta presión se considera cuando la presión excede la permitida por el ASME B16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseño ASME B16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseño especificada y el grupo del material.especificada y el grupo del material.

A tener en cuenta.

•La tubería con flexibilidad diseñada dentro de lo posible con la mínima cantidad de tubería, accesorios de tubería y curvas de expansión considerar•Evitar el uso de tubería recta entre dos equipos o entre dos puntos de anclaje.•Cuando la expansión térmica esperada en cualquier tubería principal es alta, considere el uso de un anclaje cerca al centro de la tubería principal para distribuir la expansión en dos direcciones.•Los sistemas que son purgados por vapor o gas tienen que tener una flexibilidad para soportar la operación de purgado.•Los sistemas de líneas de bypass los cuales pueden estar fríos mientras la línea principal esta caliente experimentaran altos esfuerzos.•Las temperaturas de arranque son usualmente mas calientes que las de operación.•Los sistemas cerrados de válvulas de alivio y purgas calientes requieren una atención especial.

Profundidad de las líneas.

Hoja de cálculo de Microsoft Excel

Selección de la bomba.

Adobe Acrobat Document