DISEÑO DE TUBERÍAS

Diseño de Tuberías Introducción Normalización de tuberías, válvulas y accesorios Normalización de tuberías Normalización de válvulas y bridas Normas ASA Normas DIN y otras europeas Cálculo de tuberías Espesor Dilatación Tendido de tuberías (piping) Estudio de dilataciones Estudio de apoyos y anclajes Otras consideraciones

Introducción Conocimiento de normalización sobre dimensiones y calidades Reglas prácticas de tendido de tuberías Trabajo y necesidades de funcionamiento Elección de posibilidades

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. Normas ASA ASA y DIN mayor aplicación en España. Normas ASA El tamaño de los tubos se define en función de dos números: Diámetro nominal (NPS, nominal pipe size) y Cédula (SCH, schedule) (Se relaciona con el espesor) El NPS se relaciona con el SCH para el SCH std: 1” Schedule Standard ……… 25,4 mm Diámetro Interior NPS < 12” : Diámetro nominal ≈ Diámetro Interior de los SCH 40 NPS ≥ 14”: Diámetro Exterior El espesor de la pared aumenta con una mayor SCH, manteniendo el diámetro exterior constante para un determinado NPS.

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. Normas ASA Inicialmente 3 espesores normalizados: STD, XStg y XXStg Sobredimensionamiento!!! Normalización: En función de los schedule numbers (arbitrarios) Les corresponde un determinado espesor según el diámetro nominal

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. NORMAS ASA Schedule conveniente a una presión de trabajo P (psi) a una temperatura determinada Shc = 1.000 P / σ σ = Tensión máxima admisible del acero a la temperatura de trabajo T P = Presión (psi)

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. NORMAS ASA ACEROS AL CARBONO ORDINARIOS ACEROS DE BAJA ALEACIÓN (componentes < 5%: Cr, Ni, Si, Mn, Mo, V) ACEROS DE MEDIA ALEACIÓN (componentes 5 – 10 %) ACEROS INOXIDABLES (Aleados con contenido en Cr > 12-13%) Austeníticos Ferríticos Martensíticos Orden de los átomos de carbono y hierro

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. NORMAS ASA Las calidades más frecuentes del acero se expresan según códigos: ASTM (American Society for Testing Material) o AISI (American Iron and Steel Institute)

Normalización de tuberías válvulas y accesorios. NORMAS DIN Tanto las alemanas DIN, las españolas UNE, francesas AFNOR o las internacionales ISO establecen el DN (“), espesor (mm) y Dext (mm) con distinta norma según el uso: Calderas y conducciones Gas, clase ligera, media y pesada Se establecen así mismo tres tipos de calidades (DIN): St-00 Calidad ordinaria St-35 Conducciones a presión St-45 Presión y alta temperatura Fabricación: Según diámetro nominal distintos procedimientos

Normalización de válvulas y bridas Principales tipos de valvulas: Según su concepción, condiciones de servicio, materiales y utilización. Se distingue si son de apertura y cierre o de regulación. Más comunes: Válvula de compuerta (apertura y cierre)

Normalización de válvulas y bridas Válvula de bola (regulación):

Normalización de válvulas y bridas Válvula de macho (regulación, reparto del fluido):

Normalización de válvulas y bridas Válvula de mariposa (regulación):

Normalización de válvulas y bridas Válvula de asiento o de globo (regulación): Altas presiones

Normalización de válvulas y bridas Válvula de asiento membrana (regulación, estanqueidad):

Normalización de válvulas y bridas Válvulas de seguridad: Protección contra sobrepresiones

Normalización de válvulas y bridas Válvulas de seguridad: Retención

Normalización de válvulas y bridas Uniones: Roscadas: Pequeños diámetros y bajas presiones Enchufe y soldadura: < 2”, cualquier presión Juntas y Bridas: > 2”, cualquier presión (Posibilidad de desmontaje) La presión de servicio o primaria indica la presión a la que se puede trabajar a una temperatura determinada (Acero al carbono 450º) Tipos de uniones bridadas

Cálculo de tuberías Espesor El espesor mínimo de los tubos sometidos a presión interna viene dado por la expresión (ASA B.31) t = (p * D0)/(2*(S*E)+(p*γ)) + C t = Espesor de cálculo p = Presión de cálculo S = Fatiga admisible a la presión de cálculo (dada por el código ASA B.31) E = Coeficiente de unión (0-1) Según procedimiento soldadura y radiografias γ= Coeficiente variable (0,4 – 0,6) según temperatura y aceros C = Sobreespesor de corrosión

Cálculo de tuberías Dilatación Generan problemas de dos tipos: Estabilidad de los tubos Reacciones de las tuberías sobre los aparatos El código ASA B.31 autoriza esfuerzos mayores (por dilatación) a la presión interna, según S = (1,25 Se + 0,25 Sh) f S = Fatiga admisible Se = Fatiga admisible en frio Sh = Fatiga admisible en caliente f = Coeficiente de reducción según número anual de ciclos Se admiten por ser “puntuales”. Seguridad para los fabricantes. Elementos flexibles. Anclajes?

Cálculo de tuberías Dilatación Elementos de compensación: Liras de dilatación: Elevada presión y temperatura, diámetro no excesivo Compensadores de dilatación: Presiones medias, diámetros grandes Elementos especiales: manguitos, etc Apoyos y anclajes: Soportar pesos, evitar flechas exageradas y no reducir en exceso la flexibilidad, permitiendo dilataciones

Tendido de tuberías (piping) Trazado armónico, sencillo y económico Distancias de separación Evitar trazados subterráneos Pipe racks (Recorridos horizontales elevados) Elementos: P&I Piping and instrument diagram: Conexiones entre aparatos y maquinaria, diámetros, normas de conducciones , instrumentación de control y medida) Lay-out plan (Implantación) Planos de planta, alzados, isométricos Lista de materiales y elementos Pérdidas de carga, dilataciones, apoyos, pendientes, evitar empujes

Tendido de tuberías (piping)

Operación en tuberías Vaciado de tuberías: Válvulas de purga Llenado de tuberías: Válvulas de aireación Válvulas antivacío