ANSI-ASME B31-8

ASME Global training Program ANSI/ASME B31.8 Gas Transmission and Distributions Piping Systems

Ing. Carlos A. Carlassare

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO GLOBAL DE ASME INTERNACIONAL ASME CODE FOR PRESSURE PIPING

ASME B31.8 GAS TRANSMISSION AND DISTRIBUTION PIPING SYSTEMS

SANTA CRUZ DE LA SIERRA. OCTUBRE DE 2005

NOTA: ESTOS APUNTES DEBEN CONSIDERARSE COMO UNA REFERENCIA QUE NO SUSTITUYE A LA VERSIÓN ORIGINAL, EN IDIOMA INGLÉS DE LA NORMA ASME B31.8 Y DE OTRAS NORMAS QUE SE APLICAN. SU PROPÓSITO ES EL DE RESUMIR ALGUNOS DE LOS CONTENIDOS QUE SE CONSIDERAN RELEVANTES PERO NO CONTIENE TODA LA INFORMACIÓN QUE PUEDE RESULTAR NECESARIA PARA ATENDER NECESIDADES PRÁCTICAS. EL USUARIO DEBE REMITIRSE A LA EDICIÓN APLICABLE PARA CUALQUIER APLICACIÓN DE INTERÉS PROFESIONAL

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CONTENIDO DE LA ASME B31.8 REQUERIMIENTOS GENERALES CAP. I

Materiales y Equipamiento

CAP. II

Soldadura

CAP. III

Componentes de Sistemas de Tuberías y Detalles de Fabricación

CAP. IV

Diseño, Instalación y Pruebas

CAP. V

Procedimientos de Operación y Mantenimiento

CAP. VI

Control de Corrosión

CAP. VII

Misceláneas

CAP. VIII

Transmisión de Gas Costa Afuera

CAP. IX

Servicio en Medio Acido

APÉNDICE A

Referencias

APÉNDICE B

Estándares y Especificaciones mencionadas en el Apéndice A

APÉNDICE C

Publicaciones que no se incluyen en el Apéndice A

APÉNDICE D

Tensión de Fluencia Mínima Especificada para Material de Tubería Comúnmente utilizado en Sistemas de Tuberías

APÉNDICE E

Factores de Flexibilidad y de Intensificación de Tensión

APÉNDICE F

Cabezales y Derivaciones Conformadas y soldadas

APÉNDICE G

Pruebas de Soldadores Limitados a Líneas que operan a menos del 20% de la tensión de fluencia

APÉNDICE H

Prueba de aplanamiento de tuberías

APÉNDICE I

Preparación de extremos para soldaduras a tope

APÉNDICE J

Factores de conversión utilizados comúnmente

APÉNDICE K

Criterio para Protección Catódica

APÉNDICE L

Determinación de la resistencia remanente de sistemas de tuberías

APÉNDICE M

Criterio para el Control de Pérdidas de Gas

APÉNDICE N

Práctica Recomendada para la Prueba Hidrostática “In Situ” de Tuberías.

APÉNDICE O

Preparación de Preguntas Técnicas

APÉNDICE P

Denominación para las Figuras

APÉNDICE Q

Esquemas de Alcance

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INTRODUCCIÓN Generalidades. El Código ASME para tuberías a presión B31, consiste de un conjunto de secciones que se publican independientemente con el aval de ANSI, destinadas a cubrir los requerimientos de construcción (y en determinados casos de operación, mantenimiento y abandono) de sistemas de tuberías para distintas aplicaciones específicas. En lo que sigue y salvo que expresamente se indique lo contrario, la palabra “Código” deberá interpretarse como sinónimo del Código ASME B31 en general o más específicamente la Sección B31.8 – Sistemas de Tuberías para Transmisión y Distribución de Gas. El Código establece un conjunto de requerimientos de ingeniería que se consideran apropiados para el diseño y la fabricación de sistemas de tuberías confiables y seguros para la mayoría de las aplicaciones. Aunque la seguridad es una cuestión central, no es el único factor que determina los requisitos de la especificación de un sistema de tuberías para una aplicación en particular. En este sentido, el propio Código se atribuye ciertas limitaciones al afirmar: • •

El Código no es un manual de diseño No elimina la necesidad de contar con el juicio de un profesional experimentado, capaz de establecer requerimientos más específicos o más exigentes, dependiendo de las circunstancias.

En la medida de lo posible, el Código establece sus requerimientos para el diseño mediante principios básicos de diseño y fórmulas, suplementadas mediante reglas que permitan la correcta selección de componentes. El Código prohíbe diseños y prácticas que se consideren inseguras y contiene advertencias en casos que no requieren una prohibición expresa pero necesitan una especial consideración. La Sección B31.8 contiene: a) referencias a especificaciones aceptables de materiales y estándares de componentes, incluyendo los requerimientos dimensionales y de resistencia. b) Requerimientos para el diseño de componentes y conjuntos. c) Requerimientos y datos para evaluar y limitar tensiones, reacciones y movimientos relacionados con la presión, los cambios de temperatura y otras cargas. d) Guías y limitaciones para seleccionar y utilizar materiales, componentes y métodos de unión. e) Requerimientos para la fabricación, ensamblado e instalación de tuberías. f) Requerimientos para examinar, inspeccionar y ensayar tuberías. Hoja 3 de 146

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g) Procedimientos para la operación y el mantenimiento que son esenciales para la seguridad pública. h) Prevenciones para la protección de las tuberías de la corrosión externa e interna. El propósito del Código es que las nuevas emisiones, adendas y revisiones no tengan efecto retroactivo. La edición efectiva es la que estaba vigente seis meses antes de la fecha del contrato original del suministro, quedando sujeto al acuerdo entre partes la inclusión de los requerimientos de emisiones posteriores a esa fecha. Antes de aplicar los requerimientos del Código, se recomienda analizar su compatibilidad con otros requerimientos que tengan orden de precedencia impuestos por leyes, regulaciones, especificaciones generales o particulares, etc. Se emiten adendas o actualizaciones cada seis meses y una nueva emisión del Código en periodos que oscilan entre tres y cinco años. Cuando un determinado sistema de tuberías no pueda encuadrarse dentro de alguna de las secciones del Código, el usuario puede seleccionar el que mejor encuadre al suministro bajo consideración. Sin embargo, el Código advierte sobre la necesidad de considerar las particularidades del caso y la necesidad de incluir requerimientos adicionales, complementarios o sustitutivos específicos. El Apéndice Q presenta esquemas en los que se detalla el alcance de los sistemas comprendidos dentro del alcance de los requerimientos de este Código. Interpretaciones. Cuando existan dudas sobre el alcance, características o aplicabilidad de determinados requerimientos del Código, pueden remitirse pedidos de interpretación utilizando los procedimientos formales establecidos. Casos del Código. Los Casos son formas documentadas de responder a los requerimientos formulados por usuarios y se incluyen dentro de las actualizaciones o emisiones del Código. No deben considerarse de cumplimiento obligatorio, estando sujetos al acuerdo entre partes. Los casos se publican con un determinado período de vigencia luego del que pueden ser renovados, eliminados o incorporados al cuerpo principal del Código.

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PREVISIONES GENERALES Y DEFINICIONES Generalidades. Estándares y Especificaciones. Los estándares y especificaciones aplicables bajo la jurisdicción de este Código se listan en el Apéndice A, sin referencia expresa a la edición aplicable por razones de practicidad y actualización. Algunos de los requerimientos establecidos en esos estándares y especificaciones pueden estar complementados o incrementados en el cuerpo del Código, advirtiéndose a los usuarios que deben tener en cuenta esta cuestión antes de aplicar directamente los un estándar o especificación. Estándares de dimensiones. Siempre que resulte posible, se recomienda adherir a los estándares publicados por ANSI. Este requisito no obligatorio permite el uso de otras especificaciones que cumplan con los mismos propósitos y sean compatibles. Conversión de unidades. Se incluyen en el Apéndice I. Alcance. Este Código cubre el diseño, la fabricación, instalación, y pruebas de facilidades de tuberías utilizadas para el transporte de gas, pero también se incluyen los aspectos de la operación y el mantenimiento de esas facilidades que pueden afectar la seguridad. El Código no se aplica a: a) Diseño y manufactura de recipientes de presión cubiertos por el ASME B&PVC. b) Sistemas de tuberías diseñados para trabajar a temperaturas por encima de 450 ºF (233 ºC) o por debajo de -20 ºF (-29 ºC). c) Sistemas de tuberías más allá de la salida del medidor del cliente. d) Sistemas de tuberías en refinerías de petróleo o plantas de de extracción de gasolina, plantas de tratamiento de gas que no sean las líneas principales de deshidratación, las tuberías de todas las plantas de procesamiento instaladas como parte de un sistema de transporte de gas, plantas de manufactura de gas, plantas industriales o minas. e) Tuberías de venteo que operan a presión próxima a la atmosférica para la disposición de gases de cualquier tipo. f) Conjuntos de cabeza de pozo incluyendo la válvulas de control, líneas de transmisión entre la cabeza de pozo y la trampa o separador, tuberías de facilidades de producción en plataformas aguas afuera. g) El diseño y la manufactura de componentes, aparatos o instrumentos con marca o propiedad registrada. Hoja 5 de 146

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h) i) j) k) l)

El diseño y la manufactura de intercambiadores de calor (TEMA). Sistemas de transporte de petróleo líquido (ANSI/ASME B31.4). Sistemas de transporte de barros o lodos líquidos. (ASME B31.11). Sistemas de transporte de dióxido de carbono (ANSI/ASME B31.4). Sistemas de tuberías de gas natural licuado (NFPA 59ª y ASME B31.3).

Propósitos. Los requerimientos del Código son adecuados para satisfacer los estándares de seguridad para la mayoría de las situaciones que se encuentran en la industria del gas, aunque se reconoce la imposibilidad de tener en cuenta todas las situaciones inusuales o poco comunes, no se pueden proporcionar guías completas de diseño. Explícitamente se establece la necesidad de recurrir a la supervisión de personal con conocimiento y experiencia que permita evaluar y considerar esos “vacíos” normativos. Los requerimientos de Código deben considerarse mínimos y están relacionados con: a) La seguridad del público en general. b) La seguridad de los empleados en la medida en que esta pueda resultar afectada por el diseño básico, la calidad de los materiales y de la mano de obra. c) Requerimientos de prueba, operación y mantenimiento de las facilidades de transmisión y distribución de gas. Toda otra regulación concerniente con la seguridad que pueda tener jurisdicción no será reemplazada por los requerimientos de este Código. Con excepción de lo establecido en el Capítulo V del Código (Procedimientos de Operación y Mantenimiento), no se intenta que los requerimientos se apliquen retroactivamente a instalaciones existentes en el momento de su publicación. Sin embargo, los procedimientos de operación y mantenimiento de este Código se aplicarán a las instalaciones existentes y cuando esas instalaciones sean recalificadas incrementando su capacidad. El personal afectado a tareas de inspección debe estar suficientemente entrenado y familiarizado con los requerimientos del Código. Definiciones de sistemas de tuberías. Terminología general. Gas: En el sentido en que se utiliza en este Código es cualquier mezcla de gases en proporciones adecuadas para el consumo como combustible doméstico e industrial, transportado al usuario mediante un sistema de tuberías.

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Los tipos más comunes son el Gas Natural, Gas Manufacturado y Gas Licuado de Petróleo transportado en forma de vapor, con o sin el agregado de aire. Compañía Operadora (Operating Company): Es el individuo, sociedad, corporación, agencia pública o cualquier otra entidad que opera en las facilidades de transporte y/o distribución de gas. Derechos de paso privados (Private Right of Way): Son aquellos terrenos no ubicados en carreteras, calles o autopistas utilizados por el público. Invasión paralela (Parallel Encroachment): Es la parte de una tubería que corre paralela y sin necesariamente cruzar una carretera, autopista o calle. “Hot Taps”: Generación o instalación de un ramal en una tubería mientras se encuentra en operación, bajo presión. Trinchera o bóveda (Vault): Estructura subterránea accesible, diseñada para contener tuberías y componentes de tuberías tales como válvulas, reguladores, etc. Transporte de Gas (Gas Transportation): Es la recolección, transmisión o distribución de gas mediante una tubería. Línea o Tubería (Pipeline): Son todas las partes físicas constitutivas a través de las que el gas es transportado, incluyendo tubos, válvulas, accesorios, bridas (incluyendo tornillos y sellos), reguladores, recipientes de presión, amortiguadores de pulsaciones, válvulas de alivio y otros dispositivos montados sobre la tubería, unidades de compresión, estaciones de medición, estaciones de regulación y conjuntos fabricados. Dentro de esta definición se incluyen las líneas de recolección y distribución, incluyendo accesorios que se instalan fuera de costa para transporte del gas desde las facilidades de producción hasta las facilidades costa adentro y el equipamiento para almacenamiento de gas fabricado con tubos. Sistemas de tuberías. Sistema de transmisión (Transmission System): Es uno o más segmentos o sectores de una tubería, usualmente interconectados, formando una red que transporta el gas desde los puntos de recolección, la salida de una planta de procesamiento de gas o un campo de almacenamiento hasta un sistema de distribución de alta o baja presión, un cliente de alto consumo u otro campo de almacenamiento. Línea de transmisión (Transmission line): Es un segmento de una línea instalado entre campos de almacenamiento. Campo de almacenamiento (Storage Field): Es un campo geográfico conteniendo un pozo o un grupo de pozos interconectados que se dedica en forma excluyente al almacenamiento sub-superficial de grandes volúmenes de gas que se utilizarán en el futuro.

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Sistema de distribución. Sistema de distribución de baja presión (Low pressure distribution system): Son los sistemas que operan a la misma presión a la que el gas es suministrado para el consumo de los usuarios. Sistema de distribución de alta presión (High pressure distribution system): Son los sistemas que operan a presiones sustancialmente superiores a la de suministro a los usuarios. Tubería principal (Gas main or distribution main): Es un segmento de la tubería o sistema de distribución instalado para conducir el gas a líneas individuales u otras líneas principales. Línea de servicio de gas (Gas service line): Tubería instalada desde una tubería principal al medidor de consumo de un usuario. Sistema de recolección (Gathering system): Uno o más segmentos de la tubería, usualmente interconectados formando una red, que transportan el gas desde una o más facilidades de producción hasta la entrada de una planta de procesamiento. Cuando no existan plantas de procesamiento, el gas es transportado directamente a las redes de distribución para el consumo. Línea de recolección (Gathering Line): Es una parte del sistema de recolección. Línea de almacenamiento de gas (Gas storage line): Tubería para transportar el gas entre una estación de compresión y un pozo para su almacenamiento subterráneo. Sistemas Misceláneos. Tubería de instrumentos (Instrument Piping): Incluye a todas las líneas, accesorios y válvulas utilizados para conectar la tubería principal con los instrumentos, aparatos o entre instrumentos y aparatos de medición. Tubería de control (Control piping): Incluye todas las líneas, accesorios y válvulas utilizados para conectar la tubería principal con los instrumentos, aparatos o entre instrumentos y aparatos de control. Tubería de muestreo (Sample piping): Incluye todas las líneas, accesorios y válvulas utilizados para recolectar muestras de gas, vapor, agua o aceite. Facilidad de producción (Production facility): Incluye las tuberías y el equipamiento utilizado para la producción, extracción, recuperación, elevación, estabilización, separación, tratamiento, mediciones asociadas y compresión en campo, inyección de gas o suministro de gas combustible. El sistema de tuberías y/o el equipamiento debe ser utilizado para la extracción de gas de petróleo líquido o gas natural desde los yacimientos y su acondicionamiento para el transporte.

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Planta de procesamiento de gas (Gas processing facilities): Es una facilidad utilizada para la extracción de productos comerciales a partir del gas. Medidores, reguladores y estaciones de alivio de presión. Medidores. Medidor del cliente (Customer’s meter): Es el aparato para medir el gas entregado para consumo. Conjunto de medición (Meter set assembly): Incluye la tubería y los accesorios instalados para conectar el lado de entrada del medidor de gas (línea de servicio) y la salida a la tubería del consumidor. Reguladores. Regulador de servicio (Service regulador): Es un regulador instalado en una línea de servicio de gas para controlar la presión a la que se entrega el gas a un consumidor. Regulador de monitoreo (Monitoring regulador): Es un regulador instalado en serie con otro regulador de presión para asumir automáticamente el control en casos de emergencia. Estación de regulación de la presión (Pressure regulating station): Incluye el equipamiento instalado para reducir y regular automáticamente la presión en la tubería aguas abajo o tubería principal a la que se encuentra conectada. Se incluyen las válvulas, instrumentos de control, líneas de control, cubiertas y el equipamiento de ventilación. Estación de limitación de la presión (Pressure limiting station): Incluye el equipamiento que – bajo condiciones anormales – debe controlar para reducir, restringir y cortar el suministro de gas a un sistema, evitando que la presión exceda de un determinado valor. Este sistema puede asumir el control durante el tiempo que dure la condición anormal que lo convoca. Este sistema también incluye la tubería y los dispositivos auxiliares tales como válvulas, instrumentos de control, líneas de control, cubiertas y equipamiento de ventilación instalados de acuerdo con los requerimientos del código. Alivio de presión. Sistema de alivio de presión (Pressure relief system): Incluye el equipamiento instalado para el venteo de gas del sistema al que protege con el propósito de evitar que la presión exceda un valor predeterminado. El gas puede ventearse a la atmósfera o a otro sistema de contención a menor presión, capaz de almacenar una cantidad suficiente de gas de un modo suficientemente seguro. Se incluyen los dispositivos auxiliares tales como las válvulas, instrumentos de control, líneas de control, cubiertas y equipos de ventilación, instalados de conformidad con los requisitos del código. Válvulas.

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Válvula de cierre (Stop valve): Es una válvula que impide el pasaje de gas en una línea. Válvula de servicio de líneas (Service line valve): Es una válvula de cierre de operación rápida, accesible para la interrupción del suministro de gas a una línea de distribución a usuarios. Debe estar ubicada en la línea de servicio, más allá del regulador de servicio o del medidor. Válvula de control (Curb valve): Es una válvula de cierre instalada debajo de la acera en proximidad o junto a la línea que delimita la propiedad, accesible dentro de una caja de contención y operable mediante una llave o dispositivo removible. Válvula de retención (Check valve): Es una válvula de un sentido. Equipamiento de almacenamiento de gas. Contenedor tipo tubería (Pipe-type holder): Cualquier tramo de tubería utilizado para almacenar gas. Garrafa (Bottle): En términos del Código es una estructura fabricada integralmente con tubos y cabezales de cerramiento forjados o conformados, integrales, ensayados en la planta su fabricante. Contenedor del tipo garrafa (Bottle type holder): Botellón o grupo de botellones interconectados e instalados en un determinado sitio para el almacenamiento de gas. Definiciones de los componentes de los sistemas de tuberías. General. Plástico (Plastic): Término utilizado para describir un material formado esencialmente por componentes orgánicos, cuyo peso molecular es alto o muy alto, sólido en su estado final aunque puede ser conformado por transferencia y modelo (flujo). El Código se refiere a dos tipos de plásticos: Termoplásticos y termoestables (thermosettings). • Termoplásticos (Thermoplastic): Pueden ablandarse y endurecerse repetidamente por aumento y disminución de la temperatura. • Termoestables (Thermosetting): Puede transformarse en un producto sustancialmente insoluble o no fusible cuando se lo cura mediante la aplicación de calor o por procesos químicos. Hierro dúctil (Dúctil iron): Este término que se utiliza para designar el hierro nodular describe materiales fundidos en los que el grafito se encuentra segregado en forma esferoidal lugar de láminar. Fundición de hierro (Cast iron): a secas se aplica a la fundición gris. En este material ferroso la mayor parte del contenido de carbono se encuentra en estado libre, en forma de láminas dispersas en el volumen del componente.

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Ítems de propietario (Proprietary ítems): Componentes fabricados y comercializados por una compañía que posee derechos exclusivos o con restricciones para su fabricación y comercialización. Tubo contenedor (Pipe container): Estructura fabricado mediante tubo y cerramientos apropiados. Tubería. Caño, tubo o tubería (Pipe): Producto tubular prefabricado para su comercialización. Los cilindros fabricados mediante el rolado de chapa no se incluyen en esta definición. Tubo expandido en frío (Cold expanded pipe): Tubos con o sin costura, formado mediante la expansión en frío de modo que su circunferencia se incremente en no menos de un 0,50%. Dimensiones. Tramo (length): Parte de una tubería del largo provisto por su fabricante, con independencia de su longitud real. Espesor nominal de pared (Nominal wall thickness): Es el espesor nominal utilizado en los cálculos de diseño. Bajo los requerimientos del Código, el tubo puede ordenarse por su espesor nominal, sin tener en cuenta las tolerancias por defecto permitidas en la especificación del material. Tamaño nominal de la tubería (Nominal Pipe Size NPS): Es una designación adimensional que establece el tamaño estándar de la tubería (NPS 10, NPS 16). Diámetro nominal o externo (Diameter or Nominal Outside Diameter): Diámetro externo del tubo en la condición en que es especificado o provisto y que no debe confundirse con el NPS. Por ejemplo el NPS 12 tiene un diámetro exterior nominal de 12,75”. Propiedades mecánicas. Tensión (o resistencia de) fluencia (Yield Strength): Cantidad expresada en unidades de fuerza divididas en unidades de longitud al cuadrado (Fuerza por unidad de área), define el nivel de esfuerzo a partir del que un material “fluye”. Este punto no siempre puede definirse estrictamente a partir de las curvas de ensayo mecánico de probetas del material, define el límite a partir del cual parte de la deformación no es recuperable (Deformaciones permanentes). Los valores que deben asignarse a los distintos materiales están definidos en las especificaciones aceptables para el Código. Tensión (o resistencia) de rotura (Tensile Strength): Se expresa en las mismas unidades que la tensión de fluencia y se define por el punto más alto de la curva del ensayo de tracción, estableciendo el máximo valor de la tensión que el material ensayado puede soportar justo antes de la falla.

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Mínima tensión de fluencia especificada (Specified Minimum Yield Strength – SMYS): Expresado en unidades de fuerza por unidad de área, es el valor mínimo de la tensión de fluencia establecido en la especificación a la que responde el material del cual el componente es fabricado. Mínima tensión de rotura especificada (Specified Minimum tensile Strength): Expresado en unidades de fuerza por unidad de área, es el valor mínimo de la tensión de rotura establecido en la especificación a la que responde el material del cual el componente es fabricado. Mínimo alargamiento especificado (Specified Minimum Elongation): Valor expresado en porciento que esta establecido en la especificación de cada material aceptado por el Código. Tubos o caños de acero. Acero al carbono (Carbon Steel): En el lenguaje cotidiano, cuando no se establecen límites para el contenido de otros componentes, el término acero se utiliza para designar al acero al carbono. Para precisar esta acepción, el contenido de otros metales no debe exceder los siguientes límites: Cobre Manganeso Silicio

0,60% 1,65% 0,60%

En todos los aceros al carbono inevitablemente existirán pequeñas cantidades residuales de elementos incorporados en las distintas etapas del proceso de obtención. Esos elementos pueden considerarse aceptables, de existencia incidental y no sujetos a determinación y control. Acero de aleación (Alloy Steel): En lenguaje cotidiano, un acero se considera aleado cuando uno o más de los siguientes elementos superan los valores indicados: Cobre Manganeso Silicio

0,60% 1,65% 0,60%

O cuando se especifica o establece el contenido mínimo de alguno de los siguientes elementos: • • • • •

Aluminio Boro Cromo (hasta 3,99%) Cobalto Columbio Hoja 12 de 146

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• • • • • •

Molibdeno Níquel Titanio Tungsteno Vanadio Zirconio

O se agrega otro elemento de aleación con el propósito de alterar las propiedades químicas, físicas o mecánicas. Del mismo modo que en el caso anterior, no puede evitarse la presencia de otros elementos en pequeñas cantidades que no se consideran importantes y que no se especifican o requieren. En tales casos, no deben exceder las siguientes proporciones: Cromo Cobre Molibdeno Níquel

0,20% 0,35% 0,06% 0,25%

Procesos de manufactura (Pipe Manufacturing Process): El Código se refiere a los tipos y designaciones de las uniones soldadas de acuerdo con el estándar ANSI/AWS A3.0 o como se establece expresamente a continuación: •

•

•

Tubería soldada por resistencia eléctrica (Electric-resistance-welded pipe): Tubo fabricado por tramos o en forma continua (de bobina) y luego cortados a medida final. Cada tramo tiene una soldadura longitudinal a tope, formada mediante el aporte de calor generado por efecto Joule (resistencia eléctrica). Las especificaciones típicas de estos productos son ASTM A53, ASTM A135 y API 5L. Tubería soldada a tope en horno (Furnace Butt-Welded Pipe): Hay dos variantes de este tipo: a) Bell-Welded: Tubo producido en tramos individuales con la unión longitudinal a tope generada por presión mecánica (forjado en molde o matriz cónica) a temperatura en el horno. La matriz sirve al doble propósito de conformar a forma tubular y soldar. Especificaciones típicas son ASTM A53 y API 5L. b) Continuous Welded: Producido en forma continua a partir de bobinas, subsecuentemente cortado a las longitudes comerciales. La unión longitudinal a tope se obtiene por la presión (forjado) producida por rodillos. Especificaciones típicas son ASTM A53 y API 5L. Tubería soldada por fusión eléctrica (Electric-fusion-welded pipe): Tubería con una unión longitudinal a tope generada en un tubo preformado. El método de unión es soldadura manual o automática de arco eléctrico, de uno o ambos lados. Las especificaciones de material típicas son ASTM A134, ASTM A139 (sin material de aporte), ASTM A671 y ASTM A672 (con material de aporte).

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• •

•

Tubería soldada en espiral (Spiral-welded pipe): La unión se efectúa mediante soldadura por arco eléctrico utilizando juntas a tope, solapadas, etc. Las especificaciones típicas son ASTM A134, ASTM A139, ASTM 5L (Juntas a tope) y ASTM A211 (Juntas a tope, solapadas, etc.). Tubería soldada por presión y resistencia (Electric-flash-welded pipe): La unión se obtiene por la combinación de presión y calentamiento por resistencia eléctrica. La especificación típica es la API 5L. Tubería soldada por doble arco eléctrico sumergido (Double-submerged-arcwelded pipe): Tubería en la que la unión longitudinal se obtiene mediante arco sumergido en dos pasadas, al menos una del lado interno. Las especificaciones típicas son ASTM A381 y API 5L. Tubería sin costura: Tubos fabricados en caliente y – en caso de necesidad - trabajados en frío para obtener la forma y dimensiones finales deseadas. Las especificaciones típicas son ASTM A53, ASTM A106 y API 5L.

Diseño, fabricación, operación y pruebas. General. Area: Clase de ubicación geográfica a lo largo del tendido de la tubería, asignada en función de la proximidad y el tamaño de centros industriales o urbanos (Cantidad y tipo de edificios) en los que habitan personas. La clase de área asignada tiene implicancias en los requerimientos de diseño, fabricación, pruebas, operación y mantenimiento de las tuberías. Tuberías de plástico. Unión mediante cemento solvente (Solvent cement joint): Unión que se efectúa en tuberías de plástico termo-estable, utilizando un cemento solvente que forma una unión continua entre las superficies en contacto. Unión por fusión térmica (Heat fusión joint): Unión efectuada en una tubería de plástico termo-estable calentando suficientemente la zona a unir y efectuando cierta presión. Unión por adhesivo (Adhesive joint): Unión efectuada en una tubería de plástico utilizando una sustancia adhesiva que forma una unión continua entre las superficies en contacto, sin disolución. Relación de dimensión estándar (Standard dimension ratio): Relación entre el diámetro externo y el espesor de la sección transversal de una tubería de plástico termo-estable. Tensión hidrostática de larga duración (Long term hydrostatic strength): Es la tensión circunferencial de una tubería de plástico que puede producir la falla en unas 100.000 horas de aplicación continuada. Fabricación.

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Predeformado en frío (Cold springing): En términos del Código es la fabricación de una tubería con un largo nominal menor al requerido para inducir una precarga de montaje que compense esfuerzos operativos total o parcialmente. Incremento de capacidad (Uprating): Es la recalificación (aumento) en la capacidad nominal (parámetros de diseño) de una tubería existente. Diseño. Presión (Pressure): A menos que se indique lo contrario es la presión manométrica (Por encima de la presión atmosférica). Presión de diseño (Design Pressure): Es la presión máxima permitida por el Código, determinada utilizando los métodos y procedimientos aplicables para los materiales y las ubicaciones que corresponde. Presión Máxima de Operación (Maximum Operating Pressure, MAOP): Es la presión más alta a la que una tubería puede operar durante un ciclo de operación normal. Presión Máxima de Operación Permitida (Maximum Allowable Operating Pressure): Es la presión máxima a la que un sistema puede operar de conformidad con los requerimientos del Código. Presión Máxima de Prueba permitida (Maximum Allowable Test Pressure): Es la presión máxima de prueba permitida por el Código, para el material y ubicación que corresponde. Presión de Servicio Estándar (Standard Service Pressure): Es la presión a la cual opera normalmente una tubería. Protección por Sobre-presión (Overpressure Protection): Condición de seguridad provista por dispositivos dispuestos con ese propósito. Presión de prueba de Retención (Standup Pressure Test): Valor de la presión que debe mantenerse durante un período determinado de tiempo, con el propósito de detectar pérdidas por su disminución gradual. Temperatura. Temperatura ambiente (Ambient temperature): Es la temperatura del medio circundante. Temperatura del terreno (Ground Temperatura): Temperatura del terreno en contacto con o en proximidad de una tubería. Tensiones.

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Expresado en unidades de carga por unidad de superficie, es una magnitud (que puede ser relativamente compleja) que representa o describe el estado de solicitación en un punto o sección de una tubería. Tensión de operación (Operating Stress): Es la tensión que actúa en una tubería en las condiciones de operación normal. Tensión circunferencial (Hoop Stress, SH): Es la tensión que actúa en la dirección circunferencial de una tubería o recipiente, usualmente inducida por la presión (interna o externa) actuante. En este caso, su valor se determina mediante la fórmula de Barlow. PD SH = 2t Tensión Circunferencial Máxima Admisible (Maximum Allowable Hoop Stress): Es el valor máximo que puede alcanzar la tensión circunferencial aplicada, en función del material, ubicación, condiciones operativas, etc, de conformidad con los requerimientos del Código.

Tensión secundaria (Scondary Stress): Son las tensiones causadas por otras causas diferentes de la presión interna o externa. Las causas expresamente incluidas en el Código son: • Llenado de la trinchera • Tráfico • Acción de viga en la luz • Cargas transferidas por los soportes • Cargas transferidas por conexiones a la tubería Aseguramiento de la Calidad. El sistema de control de calidad esta constituido por las acciones preventivas sistemáticas y planificadas que se requieren para garantizar que los materiales, productos y servicios satisfacen los requerimientos del Código.

Todas las organizaciones que efectúen diseño, fabricación, ensamblado, montaje, inspección, exámenes, pruebas, instalación, operación y mantenimiento en el contexto de la ASME B31.8 debe tener un sistema de Aseguramiento de la Calidad escrito conforme los requerimientos de los documentos aplicables.

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CAPÍTULO I – MATERIALES Y EQUIPAMIENTO Generalidades. Para satisfacer los requerimientos del código, todos los materiales que se utilicen en la construcción del sistema de tuberías (caños, tubos, accesorios, etc.) y formen parte de la instalación en forma permanente durante su operación, deben satisfacer los niveles de calidad y seguridad, calificados mediante el cumplimiento de los estándares y normas aceptables. Calificación de los materiales y el equipamiento. La calificación de un material o componente requiere de su inclusión en alguna de las siguientes categorías, para las que el Código establece requerimientos específicos:

a) Items que satisfacen los estándares y especificaciones referenciados en este Código (Párrafo 814). Las especificaciones de materiales referenciadas por el Código se incluyen en el Apéndice A. Los estándares no referenciados de materiales de uso frecuente se incluyen en el Apéndice C. Tuberías de acero. Pueden utilizarse los tubos manufacturados de acuerdo con especificaciones de la Tabla siguiente.

Los tubos expandidos en frío deben satisfacer los requerimientos del estándar API 5L. Tuberías de fundición de hierro dúctil. Deben satisfacer los requerimientos de la especificación ANSI A21.52 – Ductile Iron Pipe Pipe, Centrifugally Cast, in Metal Molds or Sand Lined Molds for Gas. Tubos y componentes de plástico. Deben conformar los siguientes estándares: ASTM D 2513 ASTM D 2517

Thermoplastic Gas Pressure Pipe, Tubing, and Fittings. Reinforced Epoxi Resin Gas Pressure Pipe and Fittings. Hoja 17 de 146

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Calificación de materiales para tuberías de plástico. El usuario debe investigar y establecer que las propiedades y características del material son adecuadas para las condiciones de servicio (resistencia mecánica, rigidez, resistencia al ataque químico y físico, etc.). Cuando deban unirse materiales de distintas especificaciones, deben conducirse evaluaciones y pruebas tendientes a mostrar la compatibilidad, calidad y seguridad para soportar las condiciones de servicio (Párrafo 842.39). b) Items relevantes para la seguridad para los que el Código establece estándares, que satisfacen los requerimientos de un estándar o especificación que no esta expresamente referenciado en el Código. Todo material que satisfaga una especificación escrita que no difiera substancialmente con los requerimientos de los estándares referenciados por el Código puede utilizarse. Este permiso no exime de la necesidad de considerar debidamente la soldabilidad y otras particularidades que pudieran afectar adversamente la calidad de la construcción. En los casos que en que se curse un pedido formal de aprobación al Comité B31, se debe indicar la especificación a la que el material responde y proporcionar información completa sobre la composición química, propiedades físicas y toda información relevante que permita la evaluación y aprobación antes de su empleo. c) Items no relevantes para la seguridad para los que el Código establece estándares, que satisfacen los requerimientos de un estándar no expresamente referenciado en el Código. Pueden utilizarse en la medida en que se efectúen evaluaciones y pruebas destinadas a determinar su aptitud para el servicio que deben prestar; los niveles máximos de tensión no superen el 50% del valor máximo permitido por el Código y su empleo no se encuentre expresamente prohibido en el Código. d) Items para los que el Código no establece estándares (Compresores de gas). Para calificar su empleo, deben efectuarse evaluaciones y pruebas tendientes a establecer que son adecuados para su utilización para el servicio requerido y las especificaciones técnicas del fabricante satisfacen las condiciones de operación del sistema. e) Items de marca registrada. Aplican los mismos requisitos previos. f) Tubería usada o no identificada. Pueden utilizarse en la medida en que se satisfagan los siguientes requisitos: Tuberías de acero. Se permite el empleo de tuberías extraídas de una línea para su reutilización en la misma línea o en otra operando bajo condiciones de presión y temperatura iguales o menos exigentes, sujeto a ciertas condiciones que se enumeran a continuación.

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Se pueden utilizar tuberías usadas y de especificaciones no identificadas para aplicaciones en las que no se excedan valores de tensión de 6.000 psi (~ 420 kgf/cm2) y no requieran ser conformados a radios de curvatura cerrados, después que una cuidadosa inspección visual asegure que no existen defectos que afecten su resistencia. La soldabilidad debe asegurarse mediante las pruebas que se indican más adelante. Los tubos usados o de especificación desconocida pueden calificarse para operar a tensiones superiores a 6.000 psi o para servicio que requiera curvado a radios pequeños cuando se efectúen los exámenes que se indican en la Tabla y párrafos a las que ella refiere:

(a) Inspección. Las tuberías deben limpiarse interna y externamente para una adecuada inspección visual que determine que esta razonablemente redondo y recto, libre de defectos que limiten su capacidad. (b) Propiedades de curvado. Para tuberías de NPS 2 y menores, un tramo de tubería será curvado en frío a 90º, alrededor de un mandril cilíndrico con un radio de 12 veces el diámetro nominal de la tubería, sin evidencias de defectos injuriosos. Para tubos mayores al NPS 2, se efectuarán las pruebas de aplastamiento del Apéndice H con excepción que la cantidad de piezas a ensayar debe ser igual a las necesarias para establecer la tensión de fluencia mínima. (c) Determinación del espesor. Excepto que el espesor se conozca sin incertidumbre, se deberá medir el espesor en cuatro puntos a 90º en cada extremo del tramo. Cuando se trate de varios tubos que pertenecen a un mismo lote (Grado, tamaño y espesor nominal), se efectuarán mediciones en no menos del 10% de las piezas de

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cada largo individual y no menos del 10% del total. El espesor nominal se calculará como el promedio de las mediciones efectuadas pero en ningún caso excederá de 1,14 veces el menor valor medido en tuberías de NPS 20 o menor y 1,11 en tubos de diámetros nominales mayores. (d) Factor de eficiencia de junta. Cuando no puedan utilizarse los procedimientos del Capítulo IV, se adoptará una eficiencia de junta de 0,60 para tubos de NPS 4 o menores y 0,80 en los demás casos. (e) Soldabilidad. Un soldador calificado efectuará una soldadura circunferencial utilizando el procedimiento calificado correspondiente, bajo las condiciones ambientales más adversas que puedan esperarse. Las probetas se ensayarán de acuerdo con los requerimientos de la API 1104. Se deberá preparar una probeta por cada 100 tramos de tubería cuya soldabilidad desea calificarse cuando se trate de tubos de NPS 4 o mayores y una probeta cada 400 tramos en los restantes casos. Cuando las pruebas requeridas por la API 1104 no puedan satisfacerse, la soldabilidad puede asegurarse mediante ensayos que determinen la composición química y proceder de acuerdo con la Sección IX del ASME B&PVC1. Se debe extraer la misma cantidad de probetas que en el caso anterior. (f) Defectos superficiales. Las tuberías deben inspeccionarse para detectar marcas, ranuras, indentaciones (depresiones), etc., que puedan afectar su comportamiento. (g) Determinación de la tensión de fluencia. Cuando no se disponga de información objetiva sobre las propiedades mecánicas, deberá adoptarse un valor de fluencia máximo de 24.000 psi (~ 1.690 kgf/cm2). Alternativamente, las propiedades mecánicas pueden establecerse mediante el ensayo de tracción establecido en la API 5L, sobre la cantidad de probetas seleccionadas al azar que se indica en la tabla siguiente.

Cuando la relación entre la tensión de fluencia y la de rotura exceda de 0,85 el tubo no podrá utilizarse.

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Boiler and Pressure Vessel Code.

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La tensión de fluencia será el 80% del promedio, pero no podrá exceder el menor valor medido y en ningún caso se adoptará un valor mayor a 52.000 psi (~ 3.660 kgf/cm2) (h) Prueba hidrostática. Una tubería nueva o usada de especificación desconocida cuya resistencia haya sido degradada por la corrosión u otro mecanismo de deterioro, será sometida a una prueba hidrostática tramo por tramo (antes del ensamblado) o después de ensambladas pero antes de su puesta en servicio. Reutilización de tuberías de fundición de hierro dúctil. Se permite la remoción y reuso de tramos de tubería en aplicaciones en la misma línea o en otras sometidas a condiciones de servicio equivalentes, después que una cuidadosa inspección muestre la ausencia de defectos que reduzcan su calidad y resistencia mecánica. La tubería deberá someterse a la prueba de pérdidas que prevé el Código (Párrafos 841.34 y 841.35). El empleo de tubos de especificación desconocida esta sujeto al cumplimiento de los requerimientos del Párrafo 842.2 (Ductile Iron Requirements) que se desarrollarán más adelante. Se requiere que se efectúen inspecciones que garanticen la calidad de la tubería. Reutilización de tuberías de plástico. Las tuberías de plástico usadas o de especificación conocida con dimensiones que hayan sido comprobadas para uso en servicio de gas natural pueden reutilizarse siempre que satisfagan las especificaciones ASTM D 2513 (termoplásticos) o ASTM D 2517 (Termoestable), se hayan inspeccionado por estado y condición y se instale y pruebe de acuerdo con los requerimientos de este Código para tubería nueva. Materiales para uso en climas fríos. Deben tomarse precauciones especiales cuando se trate de aplicaciones en bajas temperaturas, al seleccionar materiales que posean propiedades de tenacidad (y otras condiciones de diseño) que asegure la ductilidad mínima necesaria. Marcado. Todos los accesorios serán marcados de conformidad con los requerimientos de sus estándares de fabricación o con la especificación MSS SP-25. Cuando el marcado se efectúe mediante punzonado o matrizado, las herramientas deberán poseer cantos redondeados para evitar inducir discontinuidades que puedan afectar la resistencia mecánica de los componentes. Especificaciones del equipamiento. Excepto para los casos en que expresamente se establecen especificaciones (Apéndices A y C), el Código no provee especificaciones completas para cubrir todos los componentes que se requieren para la correcta operación de una instalación para el transporte de gas natural.

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En general se proveen líneas y guías en diferentes secciones pero se reconoce la necesidad de utilizar el criterio profesional para asegurar que, en los casos en que no se establecen reglas, se proceda de modo de satisfacer los objetivos de seguridad y filosofía general del Código. Transporte de la tubería. Toda tubería que tenga una relación diámetro – espesor mayor o igual a 70 y que deba ser utilizado para presiones de diseño que den lugar a tensiones circunferenciales iguales o mayores al 20% de la tensión de fluencia mínima especificada, deberán acondicionarse para el transporte de acuerdo con los requerimientos de la API RP 5L1 (Ferrocarril) o API RP 5LPW (Buques).

En los casos en que no pueda probarse objetivamente que las condiciones de transporte hayan sido las indicadas, los tubos serán probados hidrostáticamente durante dos horas a una presión mínima de 1,25 veces la MAOP si serán instalados en ubicaciones Clase 1 o una presión mínima de 1,50 veces la MAOP en cualquier otro caso.

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CAPÍTULO II – SOLDADURA Generalidades. Las previsiones de este capítulo se aplican a las uniones de tuberías de acero, fundición de hierro dúctil y cubre soldaduras de tope y filete en uniones soldadas en tubos, accesorios y equipamiento, estando exceptuadas las soldaduras longitudinales efectuadas para la fabricación de los tubos (fabricante).

Las soldaduras pueden efectuarse con la tubería fija en posición o girando el tubo, cuando esto resulte posible y conveniente. Todas las soldaduras se efectuarán después de preparar y calificar los procedimientos y los operadores de soldadura de acuerdo con los requerimientos del Código. Los estándares de aceptabilidad para sistemas de tuberías que trabajarán a tensiones mayores o iguales al 20% de la tensión de fluencia mínima serán los que se establecen en la API 1104. Cuando deban efectuarse soldaduras en zonas en las que existan riesgos por la presencia de gas, deberán tomarse las precauciones necesarias para asegurar la ausencia de mezclas en proporciones combustibles o explosivas. Los términos de soldadura se corresponden con el estándar ANSI/AWS A3.0. Preparación para la soldadura. Soldaduras a tope. Algunos tipos de soldaduras permitidos se incluyen en el Apéndice I, cuyo contenido se resume a continuación por conveniencia.

Generalidades. La preparación de biseles puede efectuarse de acuerdo con los esquemas mostrados en la Fig. I4. Cuando la unión consista de materiales de distinta resistencia, e material de aporte debe poseer una resistencia igual o mayor a la mayor de ambas. No hay límite al ángulo mínimo de las secciones ahusadas para evitar transiciones bruscas. Para propósitos de diseño, el máximo valor del espesor de diseño de la sección de mayor espesor no puede adoptarse mayor que 1,50 veces el menor espesor. Diámetros desiguales.

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En tuberías diseñadas para trabajar a una tensión admisible igual o menor al 20% de la SYMS, se admiten diferencias (offset) de hasta 1/8” sin preparación especial de bordes, con tal que se asegure la penetración completa. Para tuberías diseñadas para trabajar a más del 20% de la SYMS: 1) Cuando el espesor nominal de pared de las partes a unir no difiere en más de 3/32”, no se requiere preparación especial de biseles con tal que se obtenga una soldadura de penetración completa como la de la Fig.I5. 2) Para el caso de diferencias mayores, se debe asegurar una transición con un ángulo comprendido entre 14º y 30º, diseñada de modo compatible con las posibilidades de acceso al interior y exterior de la tubería. Soldaduras de filete. Las dimensiones mínimas de las soldaduras de filete a utilizar en la unión de bridas “Slip-on” y “Socket Welds” se muestran en la Fig. I6 del Apéndice I. Otras dimensiones mínimas para aplicaciones similares se muestran en las Figs. 11 y 12 del citado apéndice. Soldaduras de sellado. Estas soldaduras deberán efectuarse por soldadores calificados. Se permite el empleo en uniones roscadas aunque no puede acreditarse aporte a la resistencia. Calificación de procedimientos y de soldadores. En los sistemas diseñados para operar a tensiones circunferenciales menores o iguales al 20% de la SYMS, deben calificarse de acuerdo con el API 1104 o la Scción X del ASME B&PVC o de acuerdo con los requerimientos del Apéndice G. Requerimientos para sistemas operando a más del 20% de la SYMS. Los procedimientos de soldadura y los operadores deben calificarse de acuerdo con los requerimientos de la Sección IX del ASME B&PVC o del API 1104/ Cuando los operadores de soldadura calificados de acuerdo con la API 1104 actúen en tuberías de estaciones de compresión, su calificación debe basarse en los ensayos destructivos. Variables para la calificación de operadores. La API 1104 y la Sección IX del ASME B&PVC describen los parámetros del proceso que se consideran como variables esenciales, aplicables a la calificación de los operadores. Recalificación de operadores. Cuando los operadores hayan permanecido inactivos durante períodos mayores o iguales a los seis meses, deben recalificarse. Todos los soldadores deben recalificarse al menos una vez por año.

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Registros de calificación. Los registros con la información relevante de los procesos de calificación debe mantenerse en archivos, al menos durante el tiempo en que dicho procedimiento se encuentra en uso. La Compañía Operadora es responsable de mantener registros de los procesos de calificación que indiquen las fechas y resultados de las pruebas de calificación. Precalentamiento. Se determinará de conformidad con los requerimientos del Código aplicable, en función de la composición química (Carbono equivalente), espesores a unir, etc. Cuando se suelden materiales disímiles, el material con requerimientos más estrictos gobernará la temperatura de precalentamiento mínima. El precalentamiento puede efectuarse mediante cualquier método adecuado que asegure una temperatura razonablemente uniforme, la que será verificada mediante lápices térmicos, pirómetros de termocupla o cualquier otro método de medición compatible con las temperaturas máximas y las tolerancias establecidas. Alivio de tensiones. De conformidad con los requerimientos del ASME B&PVC, Sección VIII, Div. 1. Independientemente de la composición química, debe considerarse la necesidad de alivio de tensiones cuando las condiciones ambientales den lugar a enfriamientos demasiado bruscos. Las siguientes pueden considerarse excepciones a la regla: a) Soldaduras de filete o de bisel en uniones de ½” que se utilicen para unir tubos de NPS 2 o menores. b) Soldaduras de filete o de bisel en uniones de 3/8” utilizadas para fijar elementos agregados a la tubería o para unir elementos no sometidos a presión. Las soldaduras en espesores iguales o mayores a 1,25” deben someterse al proceso de alivio de tensiones. Si cualquiera de los materiales de una unión con materiales disímiles requiere alivio de tensiones, la unión será sometida a ese tratamiento. Temperatura de alivio de tensiones. El tratamiento de alivio de tensiones debe efectuarse a temperaturas no menores de 1.100 ºF (~ 595 ºC) en aceros al carbono y a 1.200 ºF (~ 650 ºC) o superiores en aceros ferríticos aleados. El calentamiento a la temperatura de tratamiento debe ser suficientemente suave, manteniendo el material a temperatura de tratamiento no menos de 1 hr/pulg de espesor de pa-

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red, pero en ningún caso menos de ½ hora. El enfriamiento también deberá efectuarse de un modo suficientemente suave. Métodos para el alivio de tensiones. El sistema completo, considerado como una unidad, debe ser tratado antes de ser unido a otras partes. El calentamiento podrá localizarse en una banda de un ancho no menor de 2” (50 mm) a cada lado del cordón de soldadura a tratar, tomando precauciones para que los gradientes de temperatura sean relativamente bajos. Las derivaciones pueden tratarse mediante el calentamiento localizado en una banda de las mismas dimensiones del párrafo anterior. Equipamiento para el tratamiento de alivio de tensiones. Puede efectuarse mediante inducción eléctrica, alentadores de anillo de llama, torchas y cualquier otro método de calentamiento que asegure una distribución de temperaturas relativamente uniforme. Las temperaturas de alivio de tensiones deben verificarse mediante el uso de pirómetros de termocupla o cualquier otro instrumento de rango, exactitud y sensibilidad adecuados. Prubas e inspecciones de las soldaduras. Tuberías diseñadas para trabajar a tensiones iguales o menores al 20 % de la SYMS. Los cordones se inspeccionarán visualmente o mediante técnicas de muestreo. Las soldaduras defectuosas serán removidas o reparadas. Tuberías diseñadas para trabajar a tensiones mayores al 20 % de la SYMS. Deben utilizarse técnicas de END tales como RX, Partículas Magnéticas o equivalentes. No se permitirá la inspección mediante trepanado. La cantidad de costuras efectuadas en campo a inspeccionar se seleccionará al azar cada día de construcción de la línea y serán inspeccionadas en la circunferencia completa o – cuando la compañía operadora así decida la inspección parcial – el largo total examinado deberá satisfacer el mínimo que se establece para cada clase de localización. 1) 2) 3) 4) 5)

10% para soldaduras en ubicaciones Clase 1. 15% para soldaduras en ubicaciones Clase 2. 40% para soldaduras en ubicaciones Clase 3. 75% para soldaduras en ubicaciones Clase 4. 100% para soldaduras en estaciones de compresión, cruces de ríos navegables, cruces de autopistas mayores y de vías de ferrocarril cuando resulte práctico, pero no menos de 90%. 6) 100% de las soldaduras de cierre no sometidas a prueba hidrostática.

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Todas las soldaduras inspeccionadas deberán conformar los estándares de calidad de la API 1104, debiendo repararse o reemplazarse en caso que no los satisfagan. El examen radiográfico deberá efectuarse de acuerdo con la API 1104. Para las tuberías de NPS 6 o menor, diseñadas para operar a tensiones iguales o menores al 40% de la SYMS, los requerimientos anteriores son opcionales, pero deben inspeccionarse visualmente y ser aprobadas por un inspector de soldadura calificado. Adicionalmente a los requerimientos indicados, todas las soldaduras deberán ser examinadas por personal calificado. Reparación o remoción de soldaduras defectuosas en tuberías que operarán a tensiones iguales o mayores al 20% de la SYMS. Conformarán los requerimientos de la API 1104.

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CAPÍTULO III – SISTEMAS DE TUBERÍAS Y DETALLES DE FABRICACIÓN Generalidades. Este capítulo provee reglas para:

1) Especificaciones aplicables para la selección de componentes y accesorios, con Excepción de la propia tubería. 2) Métodos aceptables para el marcado de derivaciones. 3) Previsiones para tener en cuenta los cambios de temperatura. 4) Métodos aprobados para soporte y anclaje de sistemas de tuberías expuestas y enterradas. No se incluyen reglas y previsiones para: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Materiales de tuberías (Capítulo I) Procedimientos de soldadura (Capítulo II) Diseño de la tubería (Capítulo IV) Instalación y prueba de sistemas de tuberías (Capítulo IV) Condiciones especiales para tuberías aguas afuera (Capítulo VIII) Condiciones especiales para tuberías operando en medio ácido (Capítulo IX).

Componentes de sistemas de tuberías. Generalidades. Deben satisfacer los requerimientos de este capítulo y – cuando sea necesario – con las prácticas del buen arte, procedimientos reconocidos de ingeniería que les permitan soportar la presión de diseño y otras cargas a las que el sistema estará sometido durante la operación.

La presión de prueba hidrostática debe ser considerada como un factor que puede limitar o gobernar el diseño o la selección de componentes que deberán mantener la integridad estructural y la hermeticidad. Válvulas y dispositivos de reducción de presión. Deben satisfacer los estándares y especificaciones aceptadas por el Código y cumplir con las limitaciones de servicio establecidas por el fabricante.

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Las válvulas con cuerpo de fundición dúctil de acero según la especificación ASTM A 395, dimensiones de acuerdo con la ANSI B16.1, ANSI B16.33, ANSI B16.34, ANSI B16.38, API 6D o ASME B16.40 pueden utilizarse reduciendo la MAOP al 80% de la correspondiente a válvulas de acero equivalentes, sujeto a los siguientes requisitos adicionales: 1) La presión de diseño no excede de 1.000 psi. 2) No se utilizan soldaduras en la instalación o fabricación de la válvula. Este tipo de válvulas no puede utilizarse en estaciones de compresión de gas. Las roscas de las válvulas deberán conformar los requerimientos de las especificaciones ANSI B1.20.1, API 5L 0 API 6ª. Los reductores de presión deben cumplir los mismos requisitos que las válvulas. Bridas. Las dimensiones de las bridas deberán conformar los siguientes estándares:

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Las bridas, accesorios, válvulas forjadas o fundidas del tipo integral están permitidas dentro de las presiones establecidas en los estándares listados más arriba, sujeto a las limitaciones que se establecen en los párrafos siguientes de este Código. Las bridas “Slip-on” cuadradas deberán sustituirse por las del tipo con cubo de resistencia equivalente, sustanciada mediante los procedimientos de cálculo del Apéndice 2, Sección VIII, Div.1 del ASME B&PVC. Para las bridas tipo “Welding Neck” aplican los requerimientos de las normas ASME B16.5 y MSS SP-44. El agujero de la brida debería ser igual al de la tubería a la que esta irá unida. Los detalles de preparación de bordes pueden observarse en la Fig. I5 del Apéndice I. Las caras de contacto de las bridas de fundición de hierro, hierro dúctil y acero deberán poseer la terminación superficial establecida en la especificación MSS SP-6 y las fabricadas con materiales no ferrosos la ANSI B16.24. Las bridas de clase menor a 125 deben utilizarse con sellos de cara completa para evitar sobrecargas durante la instalación. En este caso, pueden emplearse tornillos ASTM A193 y en cualquier otro caso solo pueden utilizarse tornillos ASTM A 307 Gr. B, sin otro tratamiento que no sea el de alivio de tensiones. El mismo temperamento debe utilizarse en el caso de bridas de fundición de hierro de la clase 250 o menor, integrales o roscadas. Las bridas de acero de la clase 150 pueden unirse a otras de clase 125, eliminado las caras elevadas, utilizando sellos de cara completa y tornillos ASTM A193 o sellos convencionales con tornillos ASTM A307 Gr. B, sin otro tratamiento que no sea el de alivio de tensiones. Las buenas prácticas sugieren seguir las mismas reglas cuando se unen bridas de clase 300 a otras de clase 250 de fundición de hierro. Las bridas “Welding Neck” de acero, forjadas con el diámetro de agujero establecido en la ANSI B16.1 y el espesor del cubo modificado, dimensiones de cubo y detalles de las caras especiales, pueden utilizarse en uniones a bridas de fundición de hierro clase 125 con los estándares de presión y temperatura de la ANSI B16.1 con tal que: 1) El mínimo espesor del cubo no sea inferior al indicado en el Apéndice I, Tabla I1, para bridas de bajo peso. 2) Las bridas se utilicen con sellos no-metálicos de cara completa. 3) El diseño de la unión haya sido calificado mediante pruebas.

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Las bridas fabricadas de fundición de acero dúctil deben conformar el estándar ANSI B16.42. Tornillos. Los tornillos y espárragos deben tener longitud suficiente para sobresalir por completo por fuera de la cara de la tuerca. Excepto cuando no se permita, los tornillos conformarán la especificación ASTM A 193, ASTM A320, ASTM A354 o de acero tratado según ASTM A449. Los tornillos para bridas Clase 150 y 300 operando en el rango de temperaturas entre -20 ºF y 450 ºF (-29 ºC a 232 ºC) pueden ser del tipo ASTM A307 Gr. B. Los materiales utilizados para las tuercas deben conformar la especificación ASTM A194 y cuando corresponda la ASTM A307 (Tornillos de la misma especificación). Los tornillos, espárragos y prisioneros deberán roscarse de acuerdo con la especificación ANSI B1.1, con los grados y clases que se detallan a continuación: 1) Acero al carbono. Roscas bastas Clase 2A con tuercas Clase 2B. 2) Acero aleado. En diámetros de 1” o menores se utilizará la serie basta y en diámetros mayores a 1,125” se utilizarán 8 hilos por pulgada, Clase 2A para los tornillos y 2B para las tuercas. Se pueden utilizar tornillos de cabeza cuadrada y hexagonal que conformen la especificación ANSI B18.2.1 y B18.22. Las tuercas pueden fabricarse a partir de barras siempre que su eje coincida con el de rolado de las barras en casos en que al menos una de las bridas sea de fundición de hierro, con presiones de diseño menores o iguales de 250 psig. En cualquier otro caso, solo pueden emplearse cuando se trata de tamaños menores de ½”. Sellos. Deberán seleccionarse para satisfacer las condiciones de servicio mecánicas y químicas, teniendo en cuenta que en aplicaciones a más de 250 ºF, los sellos deberán ser de material ignífugo. Los sellos metálicos no se utilizarán con bridas de la clase 150 o menor. La inclusión de asbestos esta permitida en la medida en que conforme los requerimientos de la norma ANSI B16.5. Los sellos de cara completa deben utilizarse en los casos anteriores en que fueron expresamente requeridos por el Código, para bridas de bronce y para bridas de fundición de las clases 125 y 150.

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Los sellos del tipo anillo metálico deben conformar el estándar ANSI B16.20. Accesorios que no son válvulas y bridas. Accesorios estándar. Cuando sean unidos mediante soldaduras de tope, deben satisfacer los requerimientos de la ANSI B16.9 o de la MSS SP-75, seleccionados para la misma presión y temperatura de diseño que la tubería. El diseño debe ser tal que la presión de rotura o falla debe ser igual o mayor que la de la tubería.

No se requiere la prueba hidrostática por el fabricante o previa a su instalación pero deben ser capaces de superar la prueba hidrostática de campo con la presión que establezca su fabricante sin evidencias de pérdidas ni deterioro que impida su correcta operación. Los accesorios del tipo “Socket-Welding” deberán conformar el estándar ANSI B16.11. Los accesorios de fundición de hierro dúctil deben conformar las especificaciones ANSI B16.42 o ANSI A21.14. Los accesorios de termo-plásticos deben cumplir la especificación ASTM D2513 y los de plástico termo-estable la ASTM D2517. Accesorios especiales. Cuando se utilicen accesorios que no responden a una especificación reconocida, pueden calificarse cumpliendo los requerimientos del Párrafo 831.36 – Pressure Design of Other Pressure-Containing Components. Derivaciones. En términos generales se permiten agujeros roscados en tuberías de fundición de hierro que no posean refuerzo cuando tengan un tamaño de hasta un 25% del diámetro nominal de la tubería, aunque cuando existan condiciones inusuales o anormales climáticas o del terreno que puedan sobrecargar la tubería, solo estarán permitidas en tuberías de NPS 8 o mayor. Se pueden utilizar accesorios mecánicos para las operaciones de “Hot-Tapping” en la medida en que hayan sido diseñados para las condiciones mecánicas imperantes. Aberturas para el equipamiento de control. Pueden utilizarse sujetas a condiciones semejantes a las del caso anterior. Componentes especiales fabricados mediante soldadura. Los diseños de las aberturas deben satisfacer los requerimientos de los párrafos 831.4, 831.5 y 831.6 que se describirán más adelante.

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Las unidades prefabricadas que utilizan chapas con costuras longitudinales, en contraste con las tuberías que han sido fabricadas y probadas de acuerdo con los requerimientos del Código, serán diseñadas, fabricadas y probadas de acuerdo con los requerimientos del ASME B&PVC. Todo componente prefabricado bajo la jurisdicción de este Código deberá satisfacer la prueba sin evidencias de fallas, pérdidas, deformaciones, etc., bajo la misma presión a que serán probados los restantes componentes de la instalación. Cuando la unidad deba instalarse en una tubería existente, la prueba se realizará antes del montaje o bien será sometida a una prueba de pérdidas a la presión de operación de la línea. Diseño a presión de otros componentes sometidos a presión. Los componentes que no están cubiertos por los estándares aceptados o referenciados por el Código en el Apéndice A y para los que no se proveen reglas de diseño específicas, pueden emplearse si se demuestra por similitud con otros componentes que son adecuados para las condiciones de servicio impuestas. En ausencia de tal semejanza, debe probarse que el diseño es adecuado utilizando métodos y criterios consistentes con la filosofía general del Código y substanciado por medio de alguna de las siguientes alternativas: a) Pruebas y ensayos de acuerdo con el párrafo UG-101 del ASME B&PVC. b) Análisis experimental de tensiones de acuerdo con el Apéndice 6, Sección VIII, División 2 del ASME B&PVC. c) Cálculos de ingeniería. Tapas de cierre rápido. El Código no contiene guías para el diseño de tapas de cierre rápido para componentes sometidos a presión. Sin embargo establece la necesidad que sean capaces de operar a las temperaturas y presiones de diseño del sistema. Los elementos de traba deben conformar los requerimientos del ASME B&PVC, Sección VIII, Div.1, Párrafo UG-35(b). Accesorios de cierre. Deben diseñarse de acuerdo con los requerimientos de la ANSI B16.9 o la MSS SP-75. Cabezales de cierre. Pueden utilizarse los tipos estándares de cabezales elípticos, toriesféricos y esféricos, diseñados de acuerdo con los requerimientos del ASME B&PVC, Sección VIII, Div. 1, teniendo en cuenta que las tensiones admisibles deben conformar los requerimientos de este Código y en ningún caso podrán superar el 60% de la SYMS.

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Las partes soldadas para la fabricación de esos componentes deberán inspeccionarse de acuerdo con los requerimientos de ese Código. Cierres prefabricados. Los tapones (Bull Plugs) y niples (Swages) Piel de Naranja “Orange Peel” no pueden utilizarse en sistemas que operan a tensiones superiores al 20% de la SYMS. Las terminaciones tipo “Cola de pescado” y los cabezales planos solo están permitidos para sistemas de tuberías de NPS 3 o menos, operando a presiones menores de 100 psig. Las tapas planas para tuberías de tamaño mayor a NPS 3 deberán diseñarse de acuerdo con los requerimientos del ASME B&PVC, Sección VIII, Div. 1. Refuerzo de derivaciones. Las reglas del Código permiten asegurar que los niveles de tensión en las aberturas se mantengan dentro de valores aceptables para esfuerzos locales. Sin embargo, estas previsiones solo tienen en cuenta la presión interna (o externa) como condición de carga prevaleciente.

En los casos en que se impongan cargas mecánicas o de expansión cuya magnitud sea significativa, es necesario efectuar estudios complementarios mediante técnicas apropiadas de análisis (MEF). El criterio del Código se basa en la compensación del área removida por la abertura utilizando el aporte de material en exceso existente en las zonas circundantes a la abertura, restringiendo los detalles de diseño permitidos en función de la relación entre el diámetro de la derivación y el del tubo de transporte por un lado y la relación entre la tensión circunferencial actuante y la SYMS (Tabla 831.42).

Las letras entre paréntesis que corresponden a cada situación remiten a los párrafos del código que establecen los requerimientos de diseño para el refuerzo externo, en caso que este sea requerido (Párr. 831.42). Hoja 34 de 146

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Ing. Carlos A. Carlassare

Las reglas detalladas para el cálculo de verificación de la necesidad de refuerzo y sus dimensiones se incluyen en el Apéndice F. Cuando el material considerado para el refuerzo tenga menor resistencia que el material removido, el área geométrica que aporta debe corregirse en función de dicha relación, aunque no se permite acreditar un mayor aporte en casos de mayor resistencia. Esto implica multiplicar las áreas por un factor de corrección que depende de la relación entre la resistencia del material de refuerzo y la del material de la abertura:

f =

1, 00 ←

S ref

S ref

S ref

←

S ab

≥1