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SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL UNIDAD DE NORM ATIVIDAD TECNICA
ESPECIFICACION TECNICA PARA PROYECTO DE OBRAS
SISTEMAS DE TUBERIAS EN PLANTAS INDUSTRIALES
(PIPING SYSTEMS IN INDUSTRIAL PLANTS)
P.2.0371.01
PRIMERA EDICION OCTUBRE, 2000
SISTEMAS DE TUBERIAS EN PLANTAS INDUSTRIALES Primera Edición
P.2.0371.01: 2000 UNT
PREFACIO Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, publicado en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa de Modernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la facultad que le confiere, la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Publico, la Ley de Obras Publicas y Servicios Relacionados con las mismas y la Sección 4 de las Reglas Generales para la Contratación y Ejecución de Obras Publicas y de Servicios Relacionados con las mismas, expide la presente especificación la cual aplica para Sistemas de Tuberías en Plantas Industriales. Esta especificación se elaboró tomando como base la segunda edición de la norma No.2.425.01:emitida en 1991 por Petróleos Mexicanos de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación y actualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción. En la elaboración de esta especificación participarón: Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell Dirección Ejecutiva del Programa Estratégico de Gas Subdirección de Región Norte Subdirección de Región Sur Subdirección de Región Marina Noreste Subdirección de Región Marina Suroeste Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración Subdirección de Planeación Subdirección de Administración y Finanzas Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental Unidad de Normatividad Técnica
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SISTEMAS DE TUBERIAS EN PLANTAS INDUSTRIALES Primera Edición
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INDICE DE CONTENIDO 0. 1. 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 3. 4. 5 6. 7.0 8. 8.1 8.2 9. 9.1 9.2 10. 10.1 10.2 11. 11.1 11.2 12. 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 13. 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 14. 14.1 14.2 15. 15.1 15.2 16. 16.1 16 .2 16.3 16.4
PAGINA
Introducción......................................................................................................................... 5 Objetivo. .............................................................................................................................. 5 Alcance. .............................................................................................................................. 5 Contenido y cobertura.......................................................................................................... 5 Tubería de equipos paquete. ............................................................................................... 5 Limitaciones......................................................................................................................... 5 Compatibilidad de materiales. .............................................................................................. 5 Actualización. ...................................................................................................................... 6 Campo de aplicación ........................................................................................................... 6 Referencias. ........................................................................................................................ 6 Definiciones. ........................................................................................................................ 6 Abreviaturas. ..................................................................................................................... 19 Materiales.......................................................................................................................... 19 Requerimientos generales. ................................................................................................ 19 Materiales y partes misceláneas. ....................................................................................... 23 Estándares para componentes de tubería.......................................................................... 24 Requerimientos dimensionales. ......................................................................................... 24 Rango de operación de componentes. ............................................................................... 24 Condiciones y criterios de diseño....................................................................................... 24 Condiciones de diseño....................................................................................................... 24 Criterios de diseño para tubería metálica. .......................................................................... 27 Diseño por presión de componentes metálicos de tubería.................................................. 33 Generalidades. .................................................................................................................. 33 Diseño a presión de componentes de tubería..................................................................... 33 Requerimientos de servicio de fluido para componentes de tubería.................................... 44 Tubo. ................................................................................................................................. 44 Accesorios, dobleces, gajos, traslapes, y conexiones de ramal. ......................................... 45 Válvulas y componentes especiales................................................................................... 47 Bridas, placas ciegas, cara de bridas y empaques. ............................................................ 48 Tornillería. ......................................................................................................................... 49 Requerimientos para el manejo de fluidos de uniones en tubería ....................................... 50 Generalidades. .................................................................................................................. 50 Uniones soldadas .............................................................................................................. 50 Juntas bridadas ................................................................................................................. 51 Juntas de expansión. ......................................................................................................... 51 Juntas roscadas................................................................................................................. 51 Juntas para tubo flexible .................................................................................................... 52 Juntas calafateadas. .......................................................................................................... 52 Juntas con soldadura de estaño y latón. ............................................................................ 53 Juntas especiales .............................................................................................................. 53 Flexibilidad y soportes. ...................................................................................................... 53 Flexibilidad de tuberías. ..................................................................................................... 53 Soportes para tuberías....................................................................................................... 60 Sistemas específicos de tuberías....................................................................................... 63 Tubería de instrumentos. ................................................................................................... 63 Sistemas de relevo de presión. ......................................................................................... 64 Fabricación, ensamble y erección. ..................................................................................... 65 Generalidades ................................................................................................................... 65 Soldadura. ......................................................................................................................... 65 Precalentamiento............................................................................................................... 70 Tratamiento térmico. .......................................................................................................... 71 3/202
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16.5 16.6 16.7 17. 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 17.7 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.
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Procesos de doblado y formado......................................................................................... 73 Soldadura blanda y fuerte. ................................................................................................. 74 Ensamble y erección.......................................................................................................... 75 Inspección, examen y pruebas........................................................................................... 76 Inspección. ........................................................................................................................ 76 Examen. ............................................................................................................................ 77 Calificación de personal..................................................................................................... 80 Procedimientos de examen................................................................................................ 81 Tipos de examen. .............................................................................................................. 81 Pruebas. ............................................................................................................................ 83 Registros. .......................................................................................................................... 88 Bibliografía ........................................................................................................................ 89 Concordancia con normas internacionales. ........................................................................ 88 Apéndice 1 (Figuras).......................................................................................................... 89 Apéndice 2 (Tablas)........................................................................................................ 106 Apéndice 3 Fig. 22 Guía para la clasificación de fluidos .................................................. 181 Apéndice 4 Datos de expansión térmica de metales.................................................... 182 Apéndice 5 Factores de flexibilidad y de intensificación de esfuerzos.............................. 190 Apéndice 6 Consideraciones precautorias....................................................................... 193 Apéndice 7 Protección a sistemas de tubería.................................................................. 199
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0.
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Introducción. (3) Vapor, aire y agua;
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP), se encuentran el diseño, construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones para extracción, recolección, procesamiento primario, almacenamiento, medición y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la empresa. En vista de esto, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios. Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales e internacionales, Pemex Exploración y Producción emite a través de la Unidad de Normatividad Técnica, esta especificación para cumplir con el diseño de los sistemas de tuberías en las plantas industriales.
(4) Gas natural, gas licuado y condensados; (5) Refrigerante. Excepto como se establece en los incisos 2.2 y capítulo 4. (c) Exceptuando las exclusiones establecidas en el capítulo 4, esta especificación cubre la tubería dentro de los límites de las instalaciones interconectadas en el proceso o manejo de químicos, petróleo, gas o productos relacionados. Ejemplos de ello son las plataformas márinas, baterias de separación, refinerías de petróleo, terminales de carga, plantas de proceso de gas natural (incluyendo las instalaciones de gas natural licuado) y complejos petroquímicos. Ver figura 22, la cual ilustra diagramáticamente el alcance de esta especificación. 2.2
1.
Tubería de equipos paquete.
Objetivo. La tubería que interconecte piezas individuales o patines de equipos con un equipo paquete, el ensamble debe estar de acuerdo con esta especificación, excepto la tubería para paquetes de refrigeración quepueden cumplir con lo establecido en esta especificación y otros requerimientos adicionales.
Establecer los requerimientos de ingeniería mínimos necesarios para asegurar el diseño y construcción de las instalaciones de tubería en plantas industriales.
2.
Alcance.
2.3
2.1
Contenido y cobertura.
No esta dentro del alcance de esta especificación la operación, exámenes, inspección, pruebas, mantenimiento o reparación de la tubería que ha sido puesta en servicio. Las medidas que esta especificación establece pueden ser opcionalmente aplicadas para estos propósitos, adicionalmente a otras consideraciones que puedan también ser necesarias.
Esta especificación establece los requerimientos mínimos para determinar los sistemas de tuberías metálicas a presión o al vacío que se instalen en plantas industriales y en cubiertas de las plataformas marinas de Pemex, incluyendo:
Limitaciones.
(a) Los requerimientos para materiales, diseño, fabricación, ensamble, montaje, exámenes, inspección y pruebas de tubería.
2.4
(b) Esta especificación aplica a tubería para los fluidos siguientes:
La compatibilidad de materiales con el servicio y los riesgos de la inestabilidad de los fluidos contenidos, no están dentro del alcance de esta especificación. Véase inciso 8.1 del anexo 6.
(1) Químicos destilados, intermedios y pesados. (2) Petróleo crudo y sus productos. 5/202
Compatibilidad de materiales.
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3.
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Actualización.
respectiva.
A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo técnico, se solicita comuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a :
(d) Tubo rígido, cabezales de tubo rígido, cruces y distribuidores de hornos que se encuentren dentro o cerca del horno. (e) Recipientes a presión, intercambiadores de calor, bombas, compresores y otros equipos de proceso o manejo de fluidos, incluyendo tubería interna y conexiones para tubería externa.
Pemex Exploración y Producción. Unidad de Normatividad Técnica.
I
)RQWDQHUtD GUHQDMH VDQLWDULR \ IOXYLDO \
Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso. (g) Sistemas de protección de agua contra incendio que cumplan con las especificaciones nacionales reconocidas de ingeniería de protección contra incendio.
Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11300. Teléfono directo: 55-45-20-35 Conmutador 57-22-25-00, ext. 3-80-80. Fax: 3-26-54
5
E-mail:
[email protected]
Norma Oficial Mexicana NOM-008-SE-2001: Sistema General de Unidades de Medida.
4.
Referencias.
Campo de aplicación 6.
Esta especificación aplica a las instalaciones de sistemas de tubería en plantas industriales, tuberías de proceso y servicios sobre cubiertas de plataformas marinas, excluyendo los siguientes sistemas de tuberías:
Definiciones.
A continuación se definen algunos términos relacionados con los sistemas de tubería. Para aquellos términos de soldadura que no se encuentren indicados aquí, las definiciones del estándar ASME/AWS A3.0 son aplicables.
(a) La tubería de transporte que llegue y cruce el área de una refinería y que deba cumplir con la normatividad aplicable a los "Sistema de Transporte y Recolección de Hidrocarburos".
Abertura de raíz.
(b) Los sistemas de tubería diseñados por presión interna (manométrica) igual o mayor a cero, pero menor a 105 kPa (15 psi), siempre y cuando el fluido manejado no sea inflamable, ni tóxico y no dañe el tejido humano (tal y como se define en el Capítulo 6), y su temperatura de diseño este dentro de 244.15K (-20°F) a 459.15K (366°F);
Acero endurecido al aire.
(c) Las calderas de vapor que cumplan con el Código BPV sección I y la tubería externa de calderas que cumplan con su especificación
Material de respaldo en forma de anillo para apoyar la unión durante la soldadura.
Es la separación entre las piezas a ser soldadas en la raíz de la junta.
Acero que es endurecido mediante enfriamiento al aire desde una temperatura por encima de su rango de transformación.
Anillo de respaldo.
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Biselado con gas.
Componentes de tubería.
Es la aplicación de flama en determinado ángulo, para cortar el metal, con el fin de efectuar un bisel o una ranura.
Son los elementos mecánicos adecuados para unir o ensamblar sistemas de tubería para conducir fluidos a presión. Los componentes de referencia incluyen tubo rígido, tubo flexible, accesorios, bridas, empaques, pernos, válvulas; y dispositivos como juntas de expansión, juntas flexibles, mangueras de presión, trampas, filtros, instrumentos y separadores.
Boquillas. Son carretes bridados pertenecientes a tubos, cabezales o equipos como recipientes, cambiadores, bombas, etc., diseñados para conectar tubería a dichos equipos.
Conexiones y accesorios de tubería. Son las piezas tubulares utilizadas para unir tramos rectos de tubo (carretes), proporcionando giros a distintos ángulos (codos), ramales (tees), cambios de diámetros (reducciones), etc.; y que junto con los componentes de tubería (válvulas, juntas de expansión, filtros, etc.), constituyen un sistema de tuberías.
Borde de soldadura. Es la línea de convergencia entre la cara de la soldadura y la superficie del metal base.
Cara de la soldadura. Es la superficie expuesta de ésta, por el lado de la ejecución.
Condiciones cíclicas.
Categoría M.
Condiciones que aplican a componentes de tuberías específicos o juntas en las cuales el “rango de esfuerzo calculado SE”, calculado según el párrafo 13.1.4.4, exceda 0.8SA (rango de esfuerzo permisible) como se define en el párrafo 9.2.3.5, y el número equivalente de ciclos (N, como se define en el párrafo 9.2.3.5) sea mayor a 7000; o cualquier otra condición que el diseñador considere que puede llegar producir algún efecto equivalente.
Véase “Servicio de fluido”.
Conexiones de ramificación.
Codo de Gajos.
Conexiones integralmente reforzadas, las cuales se sueldan a una tubería principal y se conectan a una ramificación de tubería. Las conexiones de ramificaciones pueden tener extremos soldables, extremos tipo caja, extremos roscados o bridados; y deberán cumplir con los requerimientos del estándar MS-SSP-97.
Carrete. Es todo tramo de tubo recto cortado de otro tubo de longitud estándar de fabricación (6 ó 12 m).
Categoría D. “Véase Servicio de fluido”.
Son dos o más secciones de tubo, cortados en ángulo, para substituir un codo de fabrica. Su uso se limita a servicios de baja presión y temperatura.
Cople.
Conexiones para tubería.
Es una conexión de tubo, de fábrica, con extremos de rosca o caja para soldar, que sirve para unir dos tubos.
Se refiere a las partes integrales o piezas individuales de los equipos (recipientes, intercambiadores, bombas, etc.), que se diseñan para la conexión externa de tubería (Boquillas, coples, conexiones reforzadas, etc.).
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Construcción en taller.
Corte con oxígeno.
Es la construcción en taller, de los despieces de sistemas de tuberías para una planta industrial, apegados a un plan de división del sistema en partes convenientes según el diseño, para facilitar su manejo, transporte y erección en campo.
Proceso de corte para remover metal mediante una reacción química entre el oxígeno y el metal base a temperatura elevada. La temperatura necesaria es mantenida por el calor de un arco, una llama de gas, u otra fuente.
Corte con arco.
Daño al tejido humano.
Es uno de los procesos de corte térmico en donde la separación o desprendimiento de metal se efectúa llevando el metal a su punto fusión mediante un arco eléctrico formado entre un electrodo y el metal de trabajo. (Otros tipos de corte térmico incluyen el corte con arco de carbón, corte con arco metálico, corte con arco metálico y gas, corte con arco de tungsteno con gas, corte con arco de plasma y corte con arco de carbón y aire). Véase también “Corte con arco y oxigeno”.
Para efectos de esta especificación, esta frase describe un fluido de servicio en el que la exposición con el líquido, causada por la fuga del mismo bajo condiciones de operación previstas, puede dañar la piel, los ojos, o exponer la membrana mucosa al respirar, de modo que resulte un daño irreversible en las personas, al menos que se tomen medidas de auxilio inmediatas. (Las medidas de auxilio inmediatas pueden incluir lavado abundante con agua, administración de antídotos o medicamentos).
Corte con arco de plasma. Deberá. Es un proceso de corte con arco que utiliza un arco estrecho y remueve metal fundido mediante un chorro de gas ionizado de alta velocidad emitido desde un conducto restringido, y se dirige hacia el punto en que va a cortar la pieza de trabajo.
Es un término que indica que cierta disposición o medida es un requerimiento de esta especificación.
Debería.
Corte con arco y oxígeno.
Es un término que indica que cierta disposición o medida se recomienda como una buena práctica, pero no es un requerimiento de esta especificación.
Proceso de corte térmico que utiliza un arco entre la pieza de trabajo y un electrodo consumible, a través del cual el oxígeno es conducido hasta la pieza de trabajo. Debido a las interacciones tanto químicas como mecánicas entre el recubrimiento del fundente, el electrodo y el oxígeno, se aumenta mucho la acción del arco. Para metales resistentes a la oxidación, la utilización de fundentes o polvos metálicos facilitan la reacción.
Diseño de junta. Es el diseño correspondiente a la geometría y las dimensiones requeridas de la junta soldada.
Diseñador.
Corte oxiacetilénico.
Es la persona u organización responsable de la ingeniería de diseño.
Corte con oxigeno en el que la temperatura de iniciación se alcanza con una llama oxiacetilénica. La separación del metal es producida por un cambio de estado de sólido a líquido a temperaturas elevadas.
Elementos de tubería. Cualquier material planificar o instalar elementos de especificaciones
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o trabajo requerido para un sistema de tuberías. Los tubería incluyen las de diseño, materiales,
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componentes, soportería, fabricación, análisis, inspección y prueba.
para limpiar la parte inferior de los cordones de raíz para tener una soldadura de respaldo sólida. También se emplea para eliminar soldaduras deficientes y defectos en la superficie.
Electrodo de tungsteno.
Esfuerzos básicos permisibles.
Electrodo metálico empleado en el proceso de soldadura con gas y arco protegido de tungsteno no son de metal de aporte, pues se consumen con mucha lentitud y no se depositan en la soldadura.
Véase “términos de esfuerzo frecuentemente utilizados”.
Elementos de soportería para tubo.
Esfuerzo de diseño en pernos.
Los elementos de soporte consisten en sujetadores y aditamentos estructurales tal y como se indica a continuación:
Véase “términos de esfuerzo frecuentemente utilizados”. Especificación del procedimiento de soldadura.
Los sujetadores son los (a) Sujetadores. elementos que transfieren la carga de la tubería o aditamentos a los soportes o al equipo. Están considerados como sujetadores los sostenes de soporte que pueden ser barras y resortes de suspensión, contraventeos, contrapesos, tensores, postes, cadenas, guías, anclajes; y los sujetadores del tipo rodamiento, como las silletas, pedestales, rodillos, ménsulas y soportes con deslizamiento.
Es el documento que establece los parámetros a ser utilizados en la construcción de soldaduras de acuerdo con los requerimientos de esta especificación.
Examen y examinador. “Examen” es un término que se aplica a las funciones del control de calidad ejecutado por personal del fabricante de la tubería, o de la compañía que realiza la instalación de la misma. En referencia a esta especificación, el “examinador” es la persona que realiza exámenes de control de calidad.
(b) Aditamentos estructurales. Los aditamentos estructurales incluyen elementos soldados, atornillados, o engrapados a la tubería, tales como grapas, asas, anillos, abrazaderas, horquillas, correas y faldones.
Fabricación. Envejecimiento por inmersión. Se refiere a la preparación de la tubería para su ensamble e incluye los procesos de corte, roscado, doblado, procesos para dar forma o acabado, y ensamble de componentes. La fabricación puede ser llevada acabo tanto en planta, como en campo.
En un metal o aleación, es un cambio de propiedades mecánicas que ocurre al someter el material a calentamientos y enfriamientos súbitos.
Equipos paquete. Es un ensamble de piezas individuales o de estaciones de equipo, con interconexiones de tubería interna y externa. Antes de la entrega del equipo, el ensamble puede ser montado sobre un patín u otro tipo de estructura.
Fluido inflamable. Para los propósitos de esta especificación, este término describe un fluido que entrando en contacto con el medio ambiente o que bajo condiciones de operación previstas, es un vapor que puede encenderse y continuar quemándose. Por tanto, el término puede aplicar, dependiendo de las condiciones de servicio, a fluidos definidos
Escopleadura con oxígeno. Es una variante del corte con oxígeno. Se emplea para cortar ranuras para soldadura, en especial
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para otros propósitos combustibles.
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como
inflamables
Indicación.
o
Fusión.
En una inspección no destructiva, es la respuesta o evidencia de respuesta que requiere de interpretación para determinar su significado.
Es la fundición tanto del metal base y como del metal de aporte, o solamente del material base, que da lugar a la unión.
Indicación lineal. En la inspección por partículas magnética, líquidos penetrantes, u otra inspección similar, es un área superficial cerrada que marca o denota una discontinuidad que requiere ser evaluada, y cuya dimensión más larga es por lo menos tres veces la anchura de la indicación.
Fondeo de la soldadura. Es la línea de intersección del metal base y la parte inferior de la soldadura. En una sección transversal son los puntos o el punto donde se unen los perímetros de las áreas del metal base y la soldadura en la parte inferior. Dimensión de la soldadura de ranura o penetración de la junta. Es la profundidad del metal del bisel más la profundidad hasta donde se encuentra el fondeo de la soldadura de ranura.
Indicación redondeada. En la inspección por partículas magnética, líquidos penetrante, u otra inspección similar, es un área superficial cerrada que marca o que denota una discontinuidad que requiere ser evaluada, y cuya dimensión más larga es menos de tres veces la anchura de la indicación.
Gajos. Es la unión de dos tubos, cuyo corte extremo se corta a menos de 90°, para lograr un cambio de dirección.
Ingeniería de diseño. Es el diseño detallado que gobierna un sistema de tuberías, desarrollado a partir de los requerimientos mecánicos y de proceso, de acuerdo a esta especificación e incluyendo todos los dibujos, normas y especificaciones necesarios.
Garganta de soldadura de filete. (a) Garganta teórica. Distancia entre la raíz de una soldadura de filete hasta la perpendicular a la hipotenusa del mayor triángulo rectángulo circunscrito en la sección transversal de la soldadura.
Insertos consumibles. Metal de aporte que se ha fundido totalmente adentro de la raíz del empalme y pasa a ser parte de la soldadura.
(b) Garganta real. Distancia más corta entre la raíz de una soldadura de filete hasta la cara. (c) Garganta efectiva. Es la distancia mínima, menos cualquier refuerzo de soldadura (convexidad), entre la raíz de la soldadura y la cara de una soldadura de filete.
Inspección y supervisor autorizado. “Inspección” es un término aplicado a las funciones ejecutadas para el propietario por un supervisor autorizado. El “supervisor autorizado” será designado por el propietario, pudiendo ser un empleado del mismo, un empleado de una organización científica o de ingeniería o un empleado de una compañía de inspección o seguros reconocida, que actuará como agente del propietario. El “supervisor autorizado” no representará ni será un empleado de la compañía que realizó la instalación, la fabricación o el
Inclusión de escoria. Material sólido no metálico, residuo fundente; atrapado dentro de la soldadura, en el metal de aporte o entre éste y el metal base.
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Junta a tope.
diseño, a menos que el propietario mismo sea también el instalador, fabricante o diseñador. Véase el subinciso 17.1.1.
Junta entre dos piezas situados uno frente al otro y que se encuentran aproximadamente en el mismo plano.
Inspección en proceso.
Junta calafateada.
Comprende la inspección visual, cuando sea aplicable a los siguientes casos:
Es una junta en la cual un material conveniente (o materiales), es vertido o comprimido dentro del espacio anular entre la campana (o el cubo) y la espiga (o el extremo plano), mediante el uso de herramientas, formando así un sello común.
(a) preparación y limpieza de juntas (b) precalentamiento (c) ajuste y alineación interna antes de la soldadura
Junta mecánica. Es una unión para lograr resistencia mecánica en el sistema de tuberías o para evitar fugas, o ambos. La resistencia mecánica se logra mediante la utilización de conexiones con extremos roscados, o bridados, o mediante pernos, anillos etc. Para evitar fugas se utilizan empaques, superficies maquinadas, etc.
(d) posición de la soldadura, electrodo y otras variables especificadas por el procedimiento de soldadura. (e) condición de la raíz después de la limpieza (externa e interna, donde sea posible), apoyado en exámenes de líquidos penetrantes o partículas magnéticas, cuando se especifique en la ingeniería de diseño.
Límite elástico.
(g) Apariencia del acabado de la soldadura.
Se llama límite elástico al mayor esfuerzo que un material es capaz de soportar, sin dejar deformaciones permanentes, después de liberarlo completamente de dicho esfuerzo.
(h) Véase el subinciso 17.5.7.
Límite de cedencia.
Instalación.
Se llama límite de cedencia de un material, al primer esfuerzo, inmediatamente menor que el máximo necesario para producir un gran incremento de deformación, sin seguir incrementando dicho esfuerzo. Se debe hacer notar que solamente los materiales que presenten el fenómeno de cedencia, pueden tener un límite de ésta.
(f) Eliminación de escorias y condición de la soldadura en cada tramo.
Es la colocación completa de un sistema de tuberías en su lugar definitivo e incluye cualquier tipo de ensamble, fabricación, análisis, inspección y prueba del sistema tal y como es requerido por esta especificación.
Intervalo de esfuerzos de desplazamiento. Material Base. Véase el párrafo 14.1.2.3. Metal que se va a soldar con gas o arco, con soldadura dura o blanda o se va a cortar.
Junta. El lugar en el que dos piezas han de ser o han sido unidas mecánicamente o por soldadura.
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Material de aporte.
instalaciones de servicio, unidades del almacenamiento, y unidades para tratamiento de residuos.
Metal que se agrega al hacer una junta soldada con soldadura fuerte, blanda o por soldadura eléctrica.
Penetración de la junta.
Metal de aporte de respaldo.
Es la profundidad mínima de la soldadura de ranura, desde la superficie superior del metal base, hasta donde penetra la soldadura. Excluye el refuerzo de ésta.
Véase “Insertos consumibles” Montaje.
Penetración del fondeo. Es la unión de dos o más componentes de tubería mediante pernos, soldadura, atornillado, cementado, o mediante dispositivos de embalaje según lo especificado por la ingeniería de diseño.
Es la profundidad de la soldadura de ranura, más lo que se prolongue la soldadura en el fondeo, medida en el eje central de la sección transversal.
Niple.
Pieza soldada.
Tramo de tubo de no más de 30 cm de largo, con uno o dos extremos para soldar o de rosca, pudiendo surgir varias combinaciones de estos, por ejemplo: extremo plano y roscado; extremo biselado y roscado, etc.
Es un ensamble de piezas metálicas que son unidas por soldadura
Predeformación en frío.
Es una identificación numérica para dimensiones, capacidades, clases u otras características; y que es utilizada como una designación, no como una medida exacta.
Deformación intencional de la tubería durante el ensamble para producir un desplazamiento y esfuerzo inicial deseado. La deformación en frío es benéfica porque sirve para balancear la magnitud del esfuerzo bajo condiciones de desplazamiento inicial y desplazamiento máximo. Véase el párrafo 14.1.2.4.
Normalizado.
Presión de diseño.
Véase “Tratamiento térmico”.
La presión de diseño de un sistema de tuberías no será menor que la presión en las condiciones conjuntas más severas de presión y temperatura (mínimas o máximas) esperadas durante el servicio, para el espesor mayor o relación presión temperatura requerida. Véase el subinciso 10.1.2.
Nominal.
Operador de soldadura. Es un operario capaz de operar correctamente máquinas y equipos de soldar y/o un equipo automático de soldadura.
Procedimiento de soldadura. Planta química. El procedimiento de soldadura involucra métodos detallados y prácticas que intervienen en la producción de una junta soldada; así como materiales y las tolerancias en variables esenciales de procedimiento de acuerdo con el párrafo Q–11, Código ASME BPV, Sección IX.
Es una planta industrial o un conjunto de plantas destinadas a la refinación de petróleo. Una planta individual puede ser una recuperadora de gasolina, una procesadora de gas o una tratadora. Un conjunto de plantas puede constituir una refinería integrada o complejo, con varias unidades de proceso,
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Refuerzo.
Resistencia a la tensión.
Véase “Refuerzo de soldadura”.
Se llama resistencia a la tensión, al esfuerzo máximo de tensión, que un material es capaz de soportar y se calcula con la carga máxima registrada durante una prueba de tensión que se lleva hasta la rotura o colapso.
Refuerzo de Soldadura. (1) En una junta a tope, es el metal de soldadura aplicado sobre la cara de la soldadura que se extiende más allá una superficie plana común a las piezas que se están soldando.
Revenido. Véase “tratamiento térmico”.
(2) En una soldadura de filete, el metal de soldadura que contribuye a la convexidad.
Sensibilidad por muescas.
Refuerzo extruído para cabezal.
Medida de la reducción de la resistencia mecánica de un metal originada por la presencia de una muesca. Las muescas provocadas por un maquinado, fabricación o diseño deficiente, ocasionan concentración de esfuerzos, reduciendo la tenacidad del material. El grado de “sensibilidad de muesca” de un material, puede evaluarse comparando las energías absorbidas por probetas con muesca y sin ella, bajo condiciones de prueba estática o dinámica.
Accesorio de refuerzo para aumentar la resistencia de una ramificación de tubería hecha sobre un cabezal. Estos refuerzos eliminan la necesidad de adquirir “tes” y no requieren más material. Donde el ramal se acerque al tamaño del tramo principal, se necesita una preparación cuidadosa del extremo de la tubería ramificada, y la del tramo principal, que se debilita debido a la soldadura. Véanse las reglas de refuerzo en el párrafo 11.2.3.4.
Servicio de fluido.
Registro del procedimiento de calificación.
Término genérico que se refiere a la aplicación de un sistema de tuberías, teniendo en cuenta las propiedades del fluido, condiciones de operación, y otros factores que establecen las bases para el diseño de sistemas de tubería.
Es un documento que enumera todos los datos pertinentes, incluyendo las variables esenciales empleadas y los resultados de las pruebas, utilizados en la calificación de la especificación para el procedimiento de soldadura.
(a) Servicio de fluido categoría D — Se define como un servicio que se aplica a las siguientes condiciones:
Relevado de esfuerzos.
(1) el fluido a manejar no es inflamable, ni tóxico y no daña el tejido humano de acuerdo con lo definido en “Fluido inflamable” y “Daño del tejido humano”;
Véase “tratamiento térmico”. Resistencia a la cedencia. Esfuerzo en el que un material exhibe una desviación específica, de la proporcionalidad existente entre el esfuerzo y la deformación. Se expresa en términos de deformación y una compensación del 0.2% se utiliza para muchos metales.
(2) la presión manométrica de diseño no es mayor a 1035 kPa(150psi); y (3) la temperatura de diseño se encuentra entre 244.15K (–20.2ºF) y 459.15K (366.8ºF). (b) Servicio de fluido categoría M — Se define como un servicio en el que la sencilla exposición a una pequeña cantidad de fluido tóxico, causado
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por alguna fuga, puede producir un daño irreversible en las personas al respirar o al tener contacto directo, aun cuando se tomen medidas de auxilio inmediatas.
un desplazamiento corto en la parte mayor de la tubería. Si no pueden evitarse configuraciones desbalanceadas de tubería, deben aplicarse métodos analíticos apropiados, con objeto de asegurar la flexibilidad adecuada del sistema. Véase el párrafo 14.1.2.1(b).
(c) Servicio de fluido normal — Se define como un servicio perteneciente a la mayoría de las tuberías amparadas por esta especificación, es decir, aquellas tuberías que no están sujetas a las reglas para servicios de fluido categoría D o M.
Socavado.
Servicio de fluido normal. Véase “Servicio de fluidos”.
Es una ranura provocada por quemadura del metal base, adyacente al borde o raíz de soldadura, que se deja sin llenar con metal de soldadura.
Sistemas de tubería.
Soldador.
Tuberías interconectadas sujetas a las condiciones de diseño.
mismas
Es un operario capas de ejecutar una operación de soldadura manual o semiautomática bajo los lineamientos de los párrafos del 16.1 al 16.8. (Algunas veces este término es erróneamente utilizado para denotar máquinas de soldar).
Sistema balanceado de tubería. Desde el punto de vista del análisis de esfuerzos y flexibilidad, los esfuerzos pueden ser considerados como proporcionales a la deformación total que causan, sólo si la deformación está uniformemente distribuida y no es excesiva en ningún punto. Un sistema de tuberías que cumpla con esta condición se denomina sistema equilibrado. Véase el párrafo 14.1.2.2(a).
Soldadura. Coalescencia localizada del metal producida por fusión con o sin uso de metal de aporte, y con o sin aplicación de presión.
Soldadura automática.
Sistema de tuberías desbalanceado.
Proceso de soldadura que se efectúa con equipo que realiza la operación completa sin observación ni ajuste constante por parte de un operador. El equipo puede o no realizar la carga y descarga de las piezas de trabajo.
En relación a la definición de “Sistema balanceado”, un sistema desbalanceado es aquel en el cual se tiene una distribución irregular de deformaciones que puede resultar de:
Soldadura de arco. 1. Tubería de dimensiones pequeñas sometida a un gran esfuerzo en serie con tubería relativamente rígida de grandes dimensiones.
Proceso de soldadura donde la coalescencia del metal se efectúa por el calentamiento que produce un arco o arcos eléctricos, con o sin aplicación de presión, con o sin metal de aporte, con fundente (eléctrica) o sin él (autógena).
2. La reducción local en tamaño o espesor de pared o empleo local de un material que tienen una fuerza elástica reducida (p. ej., cinturones soldados, cuya resistencia es sustancial mente menor que la del metal base).
Soldadura de arco metálico protegido.
3. Una configuración de línea en un sistema de díametro uniforme, en el cual la expansión o contracción debe absorberse principalmente con
Proceso de soldadura de arco eléctrico en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre un electrodo
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metálico protegido y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de la descomposición del recubrimiento del electrodo. En este proceso no se requiere la aplicación de presión y el metal de aporte es obtenido del mismo electrodo.
gases. Puede emplearse con o sin aplicación de presión, y con o sin el uso de metal de aporte. (Este proceso algunas veces es denominado Soldadura TIG).
Soldadura blanda. Soldadura de arco semiautomática. Proceso de soldadura, en el que la coalescencia se produce por calentamiento a temperaturas apropiadas y mediante el uso de aleaciones no ferrosas, con punto de fusión inferior a 700.15K (800.6ºF), pero menor que los metales por unir. El metal de aporte se distribuye por atracción capilar entre las superficies de la junta en contacto estrecho.
Es la que se ejecuta con un equipo que controla únicamente alimentación del metal de aporte, mediante un electrodo. El avance de la soldadura se controla manualmente.
Soldadura de arco protegido con gas inerte. Soldadura de arco que se efectúa en un gas inerte, como el argón o el helio. Se prefiere utilizar las denominaciones GMAW y GTAW.
Soldadura con gas. Grupo de procesos de soldadura mediante los cuales se produce la fusión calentando con una llama o llamas de gas, con o sin aplicación de presión y con o sin el uso de metal de aporte.
Soldadura de arco metálico y gas. Proceso de soldadura de arco en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre el electrodo que es un metal de aporte continuo y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de gas o mezcla de gases suministrados exteriormente. Algunas variaciones de este proceso son denominadas soldadura MIG o CO2 (términos no preferidos).
Soldadura manual. Es aquella en que todas las operaciones se ejecutan y controlan manualmente.
Soldadura de filete.
Soldadura de arco sumergido.
Soldadura de sección transversal aproximadamente triangular que une dos superficies situadas aproximadamente en ángulo recto entre sí en una junta de traslape, en T o de esquina. (véase también “tamaño de soldadura” y “garganta de soldadura de filete”.)
Proceso de soldadura de arco eléctrico en el que la coalescencia de los metales se produce por calentamiento mediante un arco entre un electrodo metálico desnudo y la pieza de trabajo. El arco es protegido por medio de un lecho de material fusible granulado que se aplica sobre la pieza de trabajo. Por lo tanto, el arco queda “sumergido” es decir, no visible. No se utiliza presión y el metal de aporte se obtiene del electrodo y algunas veces de una fuente complementaria (varillas de soldadura, fundentes, o gránulos metálicos).
Soldadura de filete completa. Soldadura de filete cuyo tamaño es igual al espesor del miembro más delgado que se une.
Soldadura fuerte.
Soldadura con arco de tungsteno y gas.
Proceso de soldadura, en el que la coalescencia se produce por medio de calentamiento de una aleación no ferrosa con un punto de fusión mayor de 700.15K (800.6ºF), pero menor que el metal base. El metal de aporte se distribuye entre las superficies por atracción capilar.
Proceso de soldadura de arco en el que la coalescencia de los metales se produce calentándolos con un arco entre un electrodo de tungsteno (no consumible) y la pieza de trabajo. La protección se obtiene de gas o mezcla de
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Soldadura de ranura.
Temple de recocido.
Soldadura que se aplica en la ranura que resulta al poner en contacto dos piezas, con las dimensiones y formas apropiadas. Los tipos estándares de soldadura de ranura son: cuadrada, de un solo bisel, de un solo bisel acampanado, de una sola V acampanada, de una sola J, de una sola U, de una sola V, de doble bisel, de doble bisel acampanado, de doble V acampanada, de doble J, de doble U y de doble V.
Véase “Tratamiento térmico de solución” en “Tratamiento térmico”. Términos utilizados:
de
esfuerzo
frecuentemente
(a) Esfuerzo básico permisible: Este término cuyo símbolo es S, representa el valor de esfuerzo que esta especificación prescribe para cada tipo de material y que es determinado en base a los fundamentos del párrafo 10.2.3.2.
Soldadura de sello. Es toda soldadura que se emplea solamente para obtener hermeticidad.
(b) Esfuerzo de diseño en pernos: Este término representa el esfuerzo de diseño utilizado para determinar la área de sección transversal requerida en los pernos para las junta bridadas. Véase también el párrafo 10.2.3.2.
Tamaño de soldadura. Soldadura de ranura: Es la penetración de la junta.
Tipos de “exámenes radiográficos”. Soldadura de filete: Son las longitudes de los lados nominales. Para soldaduras entre elementos perpendiculares, aplican las definiciones de la figura 13.
Las siguientes definiciones se aplican a la radiografía requerida por la especificación o por la de ingeniería de diseño:
Radiografía 100%: Se define como exámenes radiográficos de la circunferencia completa de todos los cinturones de soldadura en un lote definido de tubería. Si la ingeniería de diseño estipula que la radiografía al 100% también incluye soldaduras distintas a la soldadura a tope; el examen incluirá la longitud total de esas soldaduras.
Nota: Cuando el ángulo entre los miembros excede 105°, el tamaño es de menos significado, en relación a la garganta efectiva (véase también “garganta de soldadura de filete”).
Temperatura de diseño. Es la temperatura del material representativa para las condiciones conjuntas más severas de presión y temperatura. Véase el inciso 11.3.
Radiografía aleatoria : Término aplicado solamente a cinturones de soldadura a tope. Es el examen radiográfico de la circunferencia completa de un porcentaje específico de cinturones de soldadura en un lote designado de tubería.
Temperatura mínima de diseño. Es la temperatura del componente más baja esperada en servicio. Esta temperatura puede ordenar requerimientos especiales del diseño y de calificación de materiales. Véase el subinciso 11.3.1.
Radiografía puntual : Es la que se aplica cuando se efectúa una exposición radiográfica simple en un punto, dentro de una extensión especifica de soldadura.
Temple.
Radiografía aleatoria puntual :Es la inspección radiográfica parcial de un porcentaje de puntos, dentro de una extensión especifica de soldadura.
Véase “Tratamiento térmico”.
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Tratamiento térmico.
disipar los efectos perjudiciales de los gradientes de alta temperatura inherentes al proceso de soldadura; y para relevar los esfuerzos residuales que se crean mediante los procesos de doblado y formabilidad.
Operación o combinación de operaciones que comprende el calentamiento y enfriamiento de un metal o aleación en el estado sólido, con el fin de obtener ciertas condiciones o propiedades mecánicas convenientes. Este término, algunas veces se denomina “tratamiento térmico posterior a la soldadura”, debido a que el calentamiento de la tubería a cierta temperatura elimina esfuerzos residuales producidos como resultado del tratamiento mecánico y la soldadura. En general, el término incluye los diversos tipos y procesos de tratamiento térmico, los cuales son definidos a continuación:
(f) Tratamiento térmico a solución — Calentamiento de una aleación a una temperatura adecuada, manteniéndola a esa temperatura durante un tiempo lo suficientemente largo para permitir que uno o más constituyentes entren en solución sólida, y luego enfriar lo suficientemente rápido para mantener los constituyentes en solución. (g) Relevado de esfuerzos — Calentamiento uniforme de una tubería o porción de ella, a una temperatura suficiente para liberar la mayor porción de los esfuerzos residuales (producidos como resultado del tratamiento mecánico y soldadura), seguido de un enfriamiento uniforme lo suficientemente lento para minimizar el desarrollo de nuevos esfuerzos residuales.
(a) Recocido — Tratamiento térmico que implica calentar y mantener a una temperatura adecuada y luego enfriar a una rapidez apropiada para reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad, facilitar el trabajo en frío, producir una microestructura deseada u obtener deseables propiedades mecánicas, físicas u otras. (b) Normalizado — Tratamiento térmico que implica calentar una aleación ferrosa a una temperaturas apropiada por arriba del intervalo de transformación y luego enfriar en aire a una temperatura sustancialmente inferior al intervalo de transformación para producir una estructura perlítica fina.
(h) Revenido — Recalentamiento de acero endurecido a cierta temperatura, por debajo del intervalo de transformación, a fin de disminuir la dureza y aumentar la tenacidad. — Es un (i) Intervalo de transformación intervalo de temperaturas en la cual se inicia y se termina un cambio de fases.
(c) Precalentamiento — Calentamiento que se aplica al metal base inmediatamente antes o durante los procesos de formado, soldadura o corte, el cual es utilizado junto con el tratamiento térmico para reducir los efectos perjudiciales de los gradientes de alta temperatura inherentes al proceso de soldadura. Véase el inciso 16.3.
(j) Temperatura de transformación — Es la temperatura a la cual ocurre el cambio de fases.
Tratamiento térmico de recocido. Véase “tratamiento térmico”.
(d) Temple — Calentamiento y enfriamiento rápido de ciertas aleaciones a base de hierro, desde una temperatura comprendida, dentro del intervalo de transformación o superior a él, con el objeto de producir una dureza superior a la obtenida cuando la aleación no se enfría bruscamente.
Tratamiento térmico de solución. Véase “tratamiento térmico”. Tratamiento térmico posterior a la soldadura — Véase Tratamiento térmico. Tubería
térmico requerido — (e) Tratamiento Calentamiento que se aplica a una sección del metal, posterior a los proceso de formado, soldadura o corte, el cual es utilizado para evitar o
En general el término tubería se aplica de manera amplia a los sistemas de tubería utilizados para
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conducir, distribuir, mezclar, separar, descargar, medir, controlar, o detener flujo. La tubería también incluye a los elementos de soporte, pero excluye los soportes estructurales, tales como armaduras, bastidores, cimentaciones, o cualquier otro equipo excluido en esta especificación (véase el capítulo 4).
coalescencia se produce por soldadura de arco eléctrico de aplicación manual o automática sobre el tubo preformado. La soldadura puede ser simple o doble y puede hacerse con o sin metal de aporte. (d) Tubo de soldadura de doble arco sumergido — El tubo tiene una junta longitudinal a tope hecha por lo menos en dos pasos, uno de los cuales se aplica en el interior del tubo. La coalescencia se produce mediante el calentamiento de un arco o arcos eléctricos entre electrodo o electrodos metálicos desnudos y el tubo. La soldadura se protege por medio de una cubierta de material fundente granular. En este proceso no se requiere la aplicación de presión y el metal de aporte tanto interior como exterior se obtiene del electrodo o electrodos.
Tubería de desvío o “By Pass”. Es toda tubería secundaria, conectada a la principal, corriente abajo y/o arriba, que divide el flujo en dos corrientes, con el fin de modificar las condiciones de éste, para igualar la presión en válvulas, para mantenimiento de dispositivos de control, etc.
Tubo rígido.
(e) Tubo sin costura — Tubo producido por el procedimiento de penetración de lingotes en caliente, seguido de laminado o estirado o de ambos.
Véase “Tubo”. Tubo — Pieza cilíndrica, hueca y cargada que se emplea para conducir los fluidos que se manejan en las instalaciones, mencionados en el inciso 2.1(b) y que pueden ser rígidos o flexibles. Los diversos tipos de tubería, según el método de fabricación y que aplican en esta especificación, se definen como sigue:
Unidad de proceso. Es el área cuyos límites están establecidos por la ingeniería, y dentro de la cual se realizan las reacciones, separaciones, y otros procesos. Algunos ejemplos de instalaciones que no son clasificados como unidades de proceso son: áreas de carga, patios de tanques y terminales de carga.
de soldadura por resistencia (a) Tubo eléctrica — Tubo producido en tramos individuales o en forma continua a partir de placa de acero enrollada, la cual es cortada posteriormente en tramos individuales. El tubo tiene una junta longitudinal a tope, donde la coalescencia se produce mediante la aplicación de presión y el calor obtenido de la resistencia de la tubería al flujo de corriente eléctrica en un circuito del que el tubo forma parte.
Verificación visual. Consiste en observaciones de la porción de componentes, juntas y otros elementos de la tubería que están, o pueden estar expuestos a la vista antes, durante o después de la manufactura, ensamble, instalación, inspección o prueba. El examen incluye la verificación de los requerimientos de la especificación y de la ingeniería de diseño para los materiales y componentes, dimensiones, preparación de la junta, alineación, soldado o unión, soportes, ensamble e instalación. Véase el párrafo 17.5.2.1
de soldadura a tope en horno, (b) Tubo soldadura continua — Tubo producido en forma continua a partir de placa de acero enrollada, la cual se corta posteriormente en tramos individuales. El tubo tiene una junta longitudinal a tope, soldada en un proceso de forja por presión mecánica después de dar a la placa caliente forma tubular a través de un conjunto de rodillos redondos de soldadura de paso. (c) Tubo de soldadura eléctrica por fusión — El tubo tiene una junta longitudinal a tope donde la
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7.0
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Abreviaturas.
8.1.1
Materiales y especificaciones. Materiales enlistados o autorizados.
7.1
API
American Petroleum Institute
8.1.1.1
7.2
ASA
Acoustical Society of America
7.3
ASCE American Society of Civil Engineers
7.4
ASME American Society of Mechanical Engineers.
7.5
ASNT American Society for Nondestructive Testing.
Cualquier material utilizado para algún elemento de tubería a presión, debe ajustarse a una especificación enlistada ó autorizada, cubriendo propiedades químicas, físicas, mecánicas, métodos y procesos de fabricación, así como tratamientos térmicos y control de calidad y debiendo, además ajustarse a los requerimientos de esta especificación; excepto como se establece en el párrafo 8.1.1.2.
7.6
ASTM American Society for Testing and Materials.
8.1.1.2
7.7
BPV
Boiler and Pressure Vessel.
7.8
DGN
Dirección General de Normas.
7.9
EJMA Expansion Joint Manufacturer association.
Los esfuerzos permisibles para materiales no enlistado, que se ajusten a una especificación autorizada, deben determinarse de acuerdo con la base aplicable de esfuerzos permisibles de esta especificación u otra base más conservadora.
7.10 MSS
8.1.1.3
Manufacure Standarization Society of Valve and Fittings Industry.
Materiales autorizados.
Limitaciones desconocidos.
no
enlistados
sobre
o
materiales
7.11 NACE National Association of Corrosion Engineer.
No deberán emplearse materiales de especificación desconocida para componentes de tubería sometida a presión interna.
7.12 NPS
Nominal Pipe Size.
8.1.1.4
7.13 UNS
Unified Numbering System.
7.14 ZAC
Zona afectada por el Calor.
Pueden usarse, tanto el tubo recuperado como sus componentes, siempre y cuando sean adecuadamente identificados bajo alguna una especificación enlistada, al igual que a los requerimientos de esta especificación, debiendo efectuarse una limpieza adecuada e inspeccionarse para determinar el espesor mínimo de pared, así como posibles defectos que pudieran ser inaceptables para el servicio pretendido.
8.
Materiales.
8.1
Requerimientos generales.
En este capítulo se establecen las limitaciones y calificaciones requeridas para los materiales basados en sus propiedades inherentes. Su uso en tuberías, está también sujeto a los requerimientos y limitaciones indicados en otras partes de esta especificación. Véase el párrafo 14.2.1.4 para materiales de soportería y el inciso 8.1 del apéndice 6, para consideraciones precautorias.
8.1.2
Materiales recuperados.
Limitaciones de temperatura.
El diseñador debe determinar si los materiales que cumplen los requerimientos de esta especificación, son adecuados para el servicio, en el rango de temperatura de operación, debiendo hacerse referencia a la nota 7 del Apéndice "2", que explica los medios para estipular las limitaciones, tanto
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restrictivas como precautorias, en las tablas 16 y 17.
estén calificados como lo establece la columna A de la tabla 3 en el renglón aplicable.
8.1.2.1
(b) Para los aceros al carbono señalados con una letra en la columna de temperatura mínima del apéndice 2, la temperatura mínima se define por la curva aplicable y las notas de la fig. 1. Si alguna combinación de temperatura mínima de diseño y espesor esta en ó por encima de la curva, en este caso no se requirá prueba de impacto.
Límites superiores de temperatura, materiales enlistados.
(a) No debe usarse un material enlistado a una temperatura de diseño mayor que la máxima establecida por el rango de operación o por el valor de esfuerzo, excepto como se estipula en el inciso (b).
(c) Un material podrá ser utilizado a una temperatura por debajo de la mínima indicada en el apéndice 2 ó en la fig. 3 (incluyendo notas), a menos que sea prohibitivo en la tabla 3, en el apéndice 2, ó en cualquier otra parte de esta especificación, y con tal de que el metal base, soldadura y la ZAC estén calificados como se establece la columna B de la tabla 3 en el renglón aplicable.
(b) Puede usarse un material enlistado a una temperatura mayor que la máxima estipulada en el inciso (a), si es que no existe prohibición en el apéndice 2 o en alguna otra parte de esta especificación y si el diseñador determina, en base a un programa científico apoyado en tecnología reconocida, que el material tiene suficiente resistencia y estabilidad, siendo además adecuado para las condiciones del servicio. Los factores que debe considerar el diseñador deben incluir: 1) La aplicación y confiabilidad de los datos del material, especialmente para los límites de rango de temperatura. 2) Resistencia a los efectos dañinos por exposición de los materiales al fluido y al medio ambiente en todo el rango de temperatura; y
Métodos de prueba de impacto y criterios de aceptación para metales.
8.1.3.1
Generalidades.
Cuando se requiere prueba de impacto, por lo dispuesto en la tabla 3, en las previsiones en otras partes de esta especificación ó por la ingeniería de diseño, ésta debe efectuarse de acuerdo con la tabla 4 utilizando los métodos de prueba y criterio de aceptación descritos en el párrafo 8.1.3.2 hasta el párrafo 8.1.3.5.
3) Determinación de esfuerzos permisibles de acuerdo con el subinciso 10.2.3. (c) Los límites superiores de temperatura para un material no enlistado, pero aceptable bajo el párrafo 8.1.1.1 deben estar de acuerdo con una práctica reconocida de ingeniería. Las consideraciones del subinciso 8.1.2.1.b, aplican también para la evaluación de la conveniencia de materiales no enlistados.
8.1.2.2
8.1.3
8.1.3.2
Procedimiento.
La prueba de impacto para cada forma de producto de material en cualquier especificación (incluyendo las soldaduras en los componentes), debe hacerse utilizando los procedimientos y los aparatos indicandose ASTM A-370 y conforme a los requerimientos de prueba de impacto de las siguientes especificaciones, excepto que deben tener precedencia los requerimientos específicos del presente documento, cuando entren en conflicto con los establecidos en estas especificaciones.
Límites inferiores de temperatura, materiales enlistados.
(a) Un material puede usarse a cualquier temperatura no menor que la mínima mostrada en el apéndice 2, con tal que el metal base, soldaduras, y la zona afectada por calor (ZAC)
FORMA DE PRODUCTO Tubo Tubo para cambiador Conexiones
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ESPECIFICACIONES ASTM A333 A334 A420
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Forjas Fundiciones Tornillería Placa
8.1.3.3
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A350 A352 A320 A20
muesca, menor de un 80% del espesor del material, la prueba debe realizarse a una temperatura menor que la mínima de diseño, en una cantidad igual a la diferencia entre la reducción de temperatura ( indicada en la tabla 1), correspondiente al espesor real del material y la reducción de temperatura correspondiente al ancho del espécimen Charpy realmente probado.
Especímenes de prueba.
Cada juego de especímenes para prueba de impacto, debe consistir de tres barras. Todas las pruebas de impacto deben efectuarse en barras estándar de sección transversal cuadrada de 10 mm (0.394 pulg.) con muesca Charpy en "V", excepto cuando la forma o espesor del material, no lo permitan. Las pruebas Charpy de impacto, deben llevarse a cabo en especímenes del espesor completo del material, las cuales pueden maquinarse, a fin de eliminar irregularidades. Alternativamente, tal material puede reducirse en su espesor, a fin de producir el mayor espécimen Charpy posible, de acuerdo a la tabla 1.
8.1.3.4
8.1.3.5
Criterios de aceptación.
(a) Requerimientos mínimos de energía: excepto para los materiales de tornillería, los requerimientos de energía mínima para aceros al carbono y baja aleación, con esfuerzos a la tensión mínimos especificados menores 656 MPa (95 Ksi), deben ser indicados los en la tabla 2. (b) Requerimientos de expansión lateral: los aceros al carbono y de baja aleación con resistencias a la tensión mínimas especificadas iguales o mayores de 656 MPa (95 Ksi), todos los aceros para tornillería, así como los de aleación alta (números P6, P7 y P8) deben tener una expansión lateral opuesta a la muesca, no menor de 0.38 mm (0.015 pulg.) para todos los tamaños de especímenes. La expansión lateral es el incremento en el ancho del espécimen fracturado por impacto sobre el del espécimen no roto medido por el lado de la compresión paralelo a la línea que constituye la parte inferior de la muesca en "V" (véase ASTM–A370).
Temperatura de prueba.
Para todas las pruebas Charpy de impacto, debe observarse el criterio de temperatura de prueba de los incisos 1 (a) ó (b) respectivamente. Los especímenes de prueba, al igual que las tenazas de sujeción, deben enfriarse durante un periodo lo suficientemente largo como para alcanzar la temperatura de prueba.
(a) Para materiales con espesor igual o mayor de 10 mm (0.394 pulg.): Donde el mayor espécimen obtenible, con muesca Charpy en "V", tenga un ancho de 8 mm, por lo menos, a lo largo de la muesca, la prueba Charpy, usando tal espécimen, debe realizarse a una temperatura no mayor que la mínima de diseño. Donde el mayor espécimen posible de prueba, tenga un ancho menor de 8 mm, ésta debe conducirse a una temperatura menor que la mínima de diseño, mediante la cantidad mostrada en la tabla 1 para este ancho del espécimen.
(c) Requerimientos de las pruebas de impacto en soldaduras. Cuando dos metales base que tengan diferentes valores de energía de impacto se unan por medio de soldadura, los requerimientos de energía de la prueba de impacto deben cumplir con los requerimientos del metal base que tenga un esfuerzo a la tensión mínima especificada más aproximado a la del metal de la soldadura. (d) Repetición de pruebas. (1) Criterio sobre la energía absorbida. Cuando el valor promedio de los tres especímenes iguale o exceda el valor mínimo permitido para un solo espécimen y el valor de más de uno de ellos sea inferior al promedio requerido, o cuando el valor para un espécimen sea inferior al mínimo permitido para un solo espécimen, debe repetirse la prueba de tres especímenes adicionales. El
(b) Para materiales con espesor menor de 10 mm (0.394 pulg.). Donde el mayor espécimen obtenible con muesca sea de por lo menos un 80% del espesor del material, la prueba Charpy de tal espécimen debe realizarse a una temperatura no mayor que la mínima de diseño y cuando dicho espécimen tenga un ancho a lo largo de la
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valor para cada uno de estos especímenes, en los cuales se repitió la prueba, deberá ser igual o mayor al valor promedio requerido.
especificación, pero no debajo de 77.15K (–320.8° F). Las válvulas con cuerpos y bonetes o tapas hechos de materiales conforme a ASTM – A395 y ajustándose a todos los requerimientos del ASME B16.42 y B16.34 Clase estándar, API 593, 604 ó 609 pueden usarse dentro de los rangos de presión – temperatura dados en ASME B16.42. No debe efectuarse ninguna soldadura en la fabricación o en la reparación de componentes de hierro dúctil ni en el armado de tales componentes en un sistema de tuberías.
(2) Criterio sobre la expansión lateral. En caso de que el valor de la expansión lateral para un espécimen, en un grupo de tres, sea menor de 0.38 mm (0.015 pulg), pero no menor de 0.25 mm (0.01 pulg) y si el valor promedio para tres especímenes, iguala o excede de 0.38 mm (0.015 pulg), puede efectuarse una prueba adicional con tres especimenes, los cuales deben igular o exceder el valor mínimo especificado de 0.38 mm (0.015 pulg). En el caso de materiales tratados térmicamente, si los valores requeridos no se obtienen mediante dicha prueba adicional o sí los valores de esta prueba estan por debajo del mínimo permitido, el material puede volver a tratarse térmicamente y volver a repetirse la prueba. Posterior al tratamiento térmico, debe efectuarse un juego de tres especimenes. Para su aceptación, la expansión lateral de cada uno de estos especimenes debe igualar o exceder el valor mínimo especificado de 0.38 mm (0.015 pulg).
(b) Otros hierros colados: No deben usarse los siguientes materiales bajo condiciones cíclicas severas; si se suministra una adecuada protección contra el excesivo calor, así como contra el choque térmico y mecánico, al igual que contra el abuso, pueden usarse en otros servicios sujetos a las siguientes limitaciones: (1) El hierro colado no debe usarse en líneas aéreas dentro de los límites de la unidad de proceso en servicio de hidrocarburos u otros fluidos inflamables, a temperaturas superiores a 422.15K (300.2°F) ni a presiones manométricas superiores a 1,035 kPa (150 Psi). En otros lugares, la presión límite deberá ser de 2,760 kPa (400 Psi).
(3) Para resultados erráticos de prueba. Cuando un espécimen defectuoso sea la causa de un resultado errático o exista la incertidumbre en el procedimiento de la prueba, se permite llevar a efecto una nueva prueba. 8.1.4
Requerimientos de servicio de fluidos.
8.1.4.1
Generalidades
materiales por
(2) El hierro maleable no debe usarse en ningún servicio de fluido a temperaturas menores de 244 K (–20°F) o mayores de 616.15K (650°F) ni en servicio de fluidos inflamables a temperaturas superiores a 423.15K (302°F) ni a presiones manométricas superiores a 2,760 kPa (400 Psi).
Los requerimientos en el subinciso 8.1.4 aplican a partes que estén sujetas a presión. Las cuales no aplican a materiales usados para soportería, empaques, empaquetaduras o tornillería. Ver también el inciso 8.1 del apéndice 6.
(3) No debe usarse el hierro al alto silicio (14.5 % Si) en servicio de fluido inflamables debiendose consultar al fabricante, en cuanto a los rangos de operación presión – temperatura, así como en lo relativo a las medidas precautorias al usar este material.
(a) Hierro dúctil: No debe usarse en partes sometidas a presión interna, a temperaturas menores 244.15K (-20°F) (excepto el hierro dúctil austenítico) o a mayores de 616.15K (649°F). Puede usarse el hierro dúctil austenítico conforme a ASTM – A571, a temperatura debajo de 244.15K (-20°F), incluso hasta la temperatura de la prueba de impacto, conocida de acuerdo con esa
(c) Otros materiales metálicos. (1) En caso de que se efectúen soldaduras o corte térmico en fundiciones de aluminio, ni los esfuerzos permisibles del Apéndice 2 ni los índices de componentes enlistados en la tabla 5 serán aplicables. Es responsabilidad del diseñador,
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establecer tales esfuerzos y rangos de operación consistentes con los requerimientos de esta especificación.
(c) Excepto para los componentes diseñados de acuerdo con las previsiones del inciso (a), las limitaciones en servicio de fluido sobre los materiales estipulados en esta especificación no restringen su uso como forro o encamisado en tubo u otros componentes. Tienen primacía las limitaciones de los materiales externos (incluyendo aquéllas sobre componentes y juntas), excepto que deberán considerarse las propiedades, tanto de los materiales externos como de los internos y de cualquier material de enlace, entre ellos al establecer las limitaciones de temperatura.
(2) No debe usarse plomo, estaño ni sus aleaciones en servicios de fluidos inflamables. 8.1.4.3
Materiales para revestimientos metálicos y plásticos.
Los materiales con encamisado y forro metálicos pueden usarse de acuerdo con las siguientes previsiones.
(d) La prefabricación por soldadura en componentes de tubería con forro integrado o encamisado, junto con la inspección y prueba de tales componentes, debe estar de acuerdo con las previsiones de los párrafos UCL 30 al UCL 52 del ASME Code Section VIII, o con las previsiones de los Capítulos 15 y 16 de esta especificación cualesquiera que sean las más rigidas.
(a) Si los componentes de tubería están hechos de placa con encamisado integral, conforme a ASTM A263, A264 ó A265, el diseño por presión, de acuerdo con las reglas en el inciso 11.2 puede basarse en el espesor total del metal base y del forro integral, después de restar cualquier tolerancia a la corrosión, siempre y cuando, tanto el metal base, como el forro integral, sean aceptados para el uso de esta especificación bajo el subinciso 8.1.1, siempre y cuando la placa del forro integral se haya probado en cuanto a esfuerzo cortante, y satisfaga todos los requerimientos de la especificación ASTM aplicable. El esfuerzo permisible para cada material (base y forro), deberá tomarse del Apéndice 2 o determinarse de acuerdo con las reglas en el subinciso 10.2.3. Sin embargo, siempre que el esfuerzo permisible usado para el forro del espesor de diseño no llegue a ser mayor que el esfuerzo de diseño usado en esta parte del metal base.
8.1.5
Deterioro de materiales en servicio.
La selección de materiales para resistir deterioro en el servicio, está fuera del alcance de esta especificación. La selección de materiales apropiada para las condiciones propuestas de operación, es responsabilidad del ingeniero de diseño (ver Apéndice “3”).
(b) Para todos los demás componentes con forro integral o con encamisado no integrado, el metal base debe ser un material aceptado por esta especificación como se define en el subinciso 8.1.1 y el espesor usado en el diseño de presión, de acuerdo con el inciso 11.2, no debe incluir ni el espesor de forro ni el del encamisado. El esfuerzo permisible utilizado debe ser el correspondiente al del metal base a la temperatura de diseño. Para tales componentes, los materiales para el forro integral o para el encamisado, deberán ser cualesquiera, que a juicio del cliente sean adecuados para el servicio propuesto, así como para el método de fabricación y el armado de los componentes de la tubería.
8.2
Materiales y partes misceláneas.
8.2.1
Materiales para juntas y auxiliares.
Al seleccionar los materiales, tales como solventes, cementos, materiales para soldadura blanda y de estaño, empaques, anillos “O-ring" para sellar juntas, el diseñador deberá tomar en consideración su conveniencia para el servicio de fluido (debe considerarse también, los posibles efectos de los materiales de la junta o auxiliares en el fluido manejado).
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9.
Estándares tubería
para
componentes
de
9.1
Requerimientos dimensionales.
9.1.1
Componentes enlistados de tubería.
10.
Condiciones y criterios de diseño.
10.1
Condiciones de diseño.
10.1.1
Generalidades.
Aquí se establecen las condiciones del diseño, las temperaturas, presiones y fuerzas aplicables a los sistemas de tuberías. También deben tomarse en cuenta las afecciones inducidas por el ambiente, por influencias mecánicas o por otras cargas.
Los estándares de dimensionales para componentes de tubería, se encuentran contenidos en la tabla 5. Los requerimientos dimensionales contenidos en las especificaciones enlistadas en el apéndice 2, deberán considerarse como requerimientos de esta especificación.
10.1.2 9.1.2
Componentes enlistados.
de
tubería
10.1.2.1 Generalidades
Las dimensiones para componentes de tubería no enlistados en el apéndice 2 o en la tabla 5, deberán ajustarse a las de aquellos componentes semejantes sí enlistados, hasta el grado en que esto sea practico. De cualquier modo, las dimensiones deberán ser de tal forma que proporcionen una resistencia y desempeño equivalente a la de los componentes estándar, excepto lo establecido en los incisos 11.1 y 11.2. 9.1.3
Presión del diseño.
no
(a) La presión de diseño no debe ser menor que la condición más severa de presión (interna o externa) y temperatura mínima o máxima coincidentes, esperada en operación normal. (ver subinciso 15.2.4). (b) La condición más severa es aquella que se obtenga entre el mayor espesor requerido para el componente y el mayor rango de operación del componente.
Roscas o cuerdas. (c) Cuando más de un conjunto de condiciones de presión-temperatura exista para un sistema de tuberías, las condiciones que gobiernen el rango de operación de componente, conforme a los estándares listados, pueden diferir de las condiciones gobernantes para el rango de operación de componentes designado conforme al capítulo 10.
Las dimensiones de las cuerdas o roscas para conexión de tubería, no cubiertas de otra forma por un estándar o especificación que gobierne, deben ajustarse a los requerimientos de los estándares aplicables, enlistados en el la tabla 5 del apéndice 2. 9.2
Rango de operación de componentes.
9.2.1
Componentes enlistados.
10.1.2.2 Contención y alivio de presión. (a) Se deben de tomar previsiones para contener o liberar de manera segura, la presión a la cual la tubería pueda estar sujeta (ver párrafo 15.1.6.3). La tubería no protegida por un equipo de relevado de presión deberá ser diseñada por lo menos para soportar la presión mayor a la que pueda ser sometida.
Los rangos de operación presión–temperatura de los componentes enlistados, en la tabla 5, son aceptables para diseño por presión, de acuerdo con el inciso 11.1. 9.2.2
Componentes no enlistados.
(b) Las fuentes de presión a ser consideradas deben incluir influencias ambientales, oscilaciones de presión y golpes de ariete, operación inapropiada y falla en el equipo de control.
Los rangos operación de presión–temperatura de componentes no enlistados, deben ajustarse a las previsiones del inciso 11.2.
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(c) Las tolerancias del párrafo 10.10.2.4 (f) son permitidas, siempre que los demás requerimientos del párrafo 10.2.2.4 sean satisfechos.
temperatura del metal para componentes sin aislar, no debe ser menor que los siguientes valores:
10.1.3
1. Extremos en válvulas de rosca o para soldar, tubos, conexiones soldables y otros componentes que tengan un espesor de pared comparables al del tubo: 95 % de la temperatura del fluido.
Temperatura de diseño.
La temperatura de diseño de cada componente en un sistema de tubería es la temperatura en la cual, bajo la presión coincidente, el mayor espesor o rango de operación del componente sea requerido de acuerdo con el subinciso 10.1.2. (para satisfacer los requerimientos del subinciso 10.1.2, componentes diferentes en el mismo sistema de tubería pueden tener diferentes temperaturas de diseño)
2. Válvulas y conexiones con extremos bridados, así como bridas, excepto de traslape, 90 % de la temperatura del fluido. 3. Bridas de traslape: 85 % de la temperatura del fluido.
Para establecer las temperaturas de diseño se deben considerar por lo menos la temperatura del fluido, temperatura ambiente, radiación solar, temperatura media de calentamiento o enfriamiento, y las previsiones aplicables de los párrafos 10.1.3.2, 10.1.3.3 y 10.1.3.4.
4.
Tornillería: 80 % de la temperatura del fluido.
10.1.3.4 Tubería con aislamiento externo. La temperatura del componente deberá ser la temperatura del fluido, a menos que se calcule, que se hagan pruebas o fundándose en experiencias de servicios con base en mediciones, respalden el uso de otra temperatura. Donde la tubería se caliente por medio de venas o chaquetas de vapor, debe considerarse el efecto de tal calentamiento para establecer la temperatura de diseño de la tubería.
10.1.3.1 Temperatura mínima de diseño. La temperatura mínima de diseño es la temperatura más baja del componente esperada en servicio. Esta temperatura puede establecer requerimientos especiales de diseño y de calificación del material. Ver también párrafos 10.1.4.4 y 8.10.2.2.
10.1.3.5 Tubería con aislamiento interno. La temperatura de diseño del componente debe fundarse en cálculos de transferencia de calor o en pruebas.
10.1.3.2 Componentes sin aislamiento térmico. (a) Para temperaturas del fluido inferiores a 65K (150°F), la temperatura del componente debe ser tomada como la temperatura del fluido, a menos que la radiación solar u otros efectos provoquen una temperatura mayor.
10.1.4
Influencia del ambiente.
10.1.4.1 Efectos en la presión debidos al enfriamiento.
(b) Para temperaturas del fluido inferiores a 338.15K (150°F), la temperatura del componente debe ser tomada como la temperatura del fluido, a menos que la radiación solar u otros efectos provoquen una temperatura mayor.
El enfriamiento de un gas o vapor en un sistema de tubería, puede reducir la presión suficiente como para crear un vacío interno. En tal caso, la tubería debe ser capaz de resistir la presión externa a la más baja temperatura, o de otro modo, se deben proveer los medios para romper el vacío.
(c) Para temperaturas de fluido, de 338.15K (150°F) y mayores, a menos que se determine una temperatura promedio de pared por medio de pruebas o de cálculo de transferencia de calor, la
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10.1.4.2 Efectos de la expansión de los fluidos.
resistir fuerzas horizontales inducidas, como se describe en ASCE 7-88 o el Uniform building Code.
Deben tomarse previsiones en el diseño, para resistir o para revelar el incremento de presión causada por el calentamiento del fluido estático, contenido en la tubería. 10.4.3
10.1.5.4 Vibración. Los sistemas de tubería deben ser diseñados, arreglados y soportados, a modo de eliminar efectos excesivos y dañinos debidos a vibraciones, los cuales tienen como origen diferentes fuentes, como el impacto, pulsaciones de presión, resonancia en compresores y las cargas del viento.
Congelamiento atmosférico.
Donde la temperatura mínima de diseño sea menor a 273.15K (32°F), se debe considerar la posibilidad de condensación atmosférica y formación de hielo y se tomarán las precauciones necesarias en el diseño para evitar funcionamientos defectuosos para cualquier sistema de tubería, Esto implica a todas las superficies de partes móviles en válvulas de cierre, de control, de alivio, incluyendo la tubería de descarga y otros componentes.
10.1.5.5 Reacciones por descarga. Los sistemas de tubería deben ser diseñados, arreglados y soportados, a fin de resistir las fuerzas de reacción, debidas a descenso o descarga de los fluidos.
10.1.4.4 Baja temperatura ambiental. 10.1.6 Se debe considerar el efecto de la baja temperatura ambiental en el análisis de esfuerzos de desplazamiento. 10.1.5
Efectos por cargas.
En el diseño de sistemas de tubería, deben tomarse en cuenta los efectos por cargas que se dan a continuación, combinados con cargas y fuerzas debidas a otras causas.
Efectos dinámicos.
Véase el apéndice 6, subinciso 10.1.5
10.1.6.1 Cargas vivas.
10.1.5.1 Impacto.
Las cargas vivas constituyen el peso de las substancia que se transporta o se usa para pruebas. Las cargas producidas por nieve o por hielo deben ser tomadas en cuenta en localidades donde existan tales condiciones.
Las fuerzas de impacto causadas por condiciones externas o internas, incluyendo choques hidráulicos o de sólidos pesados, deben tomarse en cuenta en el diseño de los sistemas de tuberías.
10.1.6.2 Cargas muertas.
10.1.5.2 Viento.
Las cargas muertas son pesos permanentes como el peso propio de componentes de tubería: tubos, válvulas, filtros, aislamientos u otras cargas sobrepuestas en el tubo.
Los efectos de carga del viento, deben tomarse en cuenta en el diseño de sistemas de tuberías expuestas a esta influencia de acuerdo con ASCE 7-88 “Cargas de Diseño Mínimas para Edificios y otras Estructuras o el Uniform building Code.
10.1.7
10.1.5.3 Sismos.
Efectos de expansión y contracción térmica.
Los siguientes efectos térmicos, combinados con cargas y fuerzas provenientes de otras causas, deben tomarse en cuenta en el diseño del sistema de tubería. Véase también sección de consideraciones precautorias, apéndice 6.
Los sistemas de tubería, localizados en regiones donde los temblores de tierra representan un factor, importante deben ser diseñados para
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10.1.7.1 Cargas por efectos térmicos debidas a restricción de movimiento. Estas cargas consisten en empujes y momentos, que surgen cuando se impide al sistema de tubería una libre expansión o contracción térmica como resultado de restricciones o anclajes. 10.1.7.2 Cargas debidas temperatura.
a
gradientes
de
Generalidades.
diseño
para
tubería
Criterio de diseño por presión– temperatura, para componentes de tubería.
10.2.2.1 Componentes listados con rangos de operación establecidos. En los estándares enlistados en la tabla 5 se han establecido los rangos de presión–temperatura para componentes de tubería. A menos que se establezca de manera diferente en alguna parte de esta especificación, dichos rango son aceptables para presiones y temperaturas de diseño y se pueden utilizar las reglas y límites de esta especificación, pudiéndose ampliar los rango de presión–temperatura de un componente, más allá de los rango del estándar enlistado bajo responsabilidad del cliente.
Estas cargas resultan de las diferencias de expansión térmica, donde se combinan materiales con diferente coeficiente de expansión térmica, como cuando se usan bimetales, enchaquetados, recubiertos o en tubería metálica – no metálica. y
Los efectos de movimiento de soportes de tubería, anclajes y equipo conectado, deben ser tomados en cuenta en el diseño de sistema de tubería. Estos movimientos pueden resultar de la flexibilidad y/o expansiones térmicas de equipos, soportes o anclas; por asentamiento, o por movimientos de mareas u oscilaciones por viento. 10.1.9
10.2.1
10.2.2
10.1.7.3 Cargas debidas a diferencias en las características de expansión.
Efectos de soporte, anclajes movimientos en los extremos.
Criterios de metálica.
En esta división se establecen los rangos de operación presión-temperatura, el criterio para determinar esfuerzos, tolerancias y valores mínimos de diseño, así como las fórmulas para determinar las variaciones permisibles de estos factores y su aplicación para el diseño de sistemas de tuberías.
Estas cargas se originan por los esfuerzos en la pared del tubo, como resultado de un cambio rápido de temperatura o por una distribución desigual de ésta, tal como la de un fluido muy caliente a través de un tubo de pared relativamente grueso, o debido a un flujo bifásico estratificado.
10.1.8
10.2
10.2.2.2 Componentes sin rango específico de operación. Algunos de los estándares de componentes enlistado en la tabla 5 establecen que los rangos de presión–temperatura se basan en los de tubo recto sin costura. Exceptuando lo establecido en dichos estándares o en esta especificación, el componente hecho de un material con esfuerzo permisible igual al del tubo, debe clasificarse empleando no más del 85% del espesor nominal del tubo sin costura correspondiente a la cédula, peso o rango de presión de la conexión excluyendo todas las tolerancias aplicables al tubo (por ejemplo: profundidad de rosca o tolerancia a la corrosión).
Efectos de reducción de ductilidad.
Los efectos nocivos de reducción de ductilidad deben tomarse en cuenta en el diseño de sistema de tubería, pudiendo ocasionarse por tratamientos térmicos o por bajas temperaturas de operación, por soldadura, forja, doblado o formado incluyendo los efectos de congelación por perdida repentina de presión de fluidos altamente volátiles.
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10.2.2.3 Componentes no enlistados.
(e) La variación de la presión en ningún caso excederá la presión de prueba del sistema de tubería, empleada de acuerdo con el inciso 17.6.
(a) Los componentes sin enlistar en la tabla 5, pero que se ajustan a una especificación o norma autorizada pueden usarse dentro de las siguientes limitaciones.
(f) Para la presión de diseño, las variaciones ocasionales de las condiciones de diseño deberán ajustarse a una de los siguiente limites:
(1) La composición, propiedades mecánicas, método de fabricación y control de calidad deben ser comparables a los de los componentes enlistados, satisfaciendo al diseñador.
(1) Sujeto aprobación del cliente: (a) Si la condiciones de operación más criticas, no duran más de 10 horas en un tiempo cualquiera y la suma no es mayor de 100 horas por año, es permitido exceder el límite de la presión o el esfuerzo permisible a su temperatura existente en las condiciones de operación críticas, hasta en un 33 % como máximo.
(2) La presión de diseño deberá verificarse de acuerdo al inciso 11.2. (b) Cualesquiera otros componentes no enlistados deberán clasificarse por diseño a presión como se requiere en el párrafo 11.2.7.2.
(b) Si la condiciones de operación más criticas, no duran más de 50 horas en un tiempo cualquiera y la suma no es mayor de 500 horas por año, es permitido exceder el límite de la presión o el esfuerzo permisible a su temperatura existente en las condiciones de operación criticas, hasta 20 % como máximo.
10.2.2.4 Tolerancias en las variaciones de presión y temperatura. Las variaciones ocasionales en la presión, en la temperatura o en ambas, arriba de los niveles de operación, son características de ciertos servicios. Las condiciones más severas coincidentes de presión y temperatura durante las variaciones se usarán para determinar las condiciones de diseño a menos que se cumplan todos los siguientes criterios.
(c) Los efectos de las variaciones anteriores deberán ser determinados por el diseñador para asegurar la vida en servicio del sistema de tubería por métodos aceptados por el cliente. (2) Cuando la variación es autolimitante (por ejemplo debido a un evento de relevado de presión) y dure no más de 50 horas en una ocasión cualquiera y la suma no es mayor de 500 horas por año, es permitido exceder el límite de la presión o el esfuerzo permisible a su temperatura existente en las condiciones de operación criticas, hasta 20% como m áx i m o.
(a) El sistema de tubería no debe tener componentes sometidos a presión interna, de hierro colado u otros materiales no dúctiles. (b) Los esfuerzos de presión nominales no deben exceder el esfuerzo de cedencia a su temperatura existente (ver inciso 10.2.3 y los datos de Sy del Código ASME, sección II, parte D, tabla Y-1)
(g) La combinación de efectos de las variaciones cíclicas y sostenidas en el servicio de todos los componente en el sistema deberá evaluarse.
(c) Los esfuerzos longitudinales combinados no deben exceder de los límites establecidos en le párrafo 10.2.3.6.
(h) Las variaciones de temperatura por debajo de la temperatura mínima mostrada en el Apéndice 2 no son permitidas a menos que los requerimientos del inciso 3 sean satisfechos para la temperatura más baja durante la variación.
(d) El número de ciclos (o variaciones) no debe exceder de 7,000 durante la vida del sistema de tubería.
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(1) Factor de calidad de fundición Ec definido de acuerdo al inciso 10.2.3.3 y tabulado para varias especificaciones de material es en la tabla 16, y para varios niveles de pruebas adicionales en la tabla 6; o
(i) La aplicación de presión que exceda los índices de presión–temperatura de válvulas puede, bajo ciertas condiciones, causar la pérdida de hermeticidad en el asiento o dificultar la operación. La presión diferencial en el elemento de cierre de la válvula no deberá exceder el rango de presión diferencial máximo establecido por el fabricante. Tal aplicación es responsabilidad del cliente.
(2) Factor de calidad de junta longitudinal Ej, definido de acuerdo al inciso 10.2.3.4 y tabuladospara varias especificaciones de materiales y clases en la tabla 19, y para varios tipos de juntas y pruebas adicionales en la tabla 8.
10.2.2.5 Rangos de operación en la confluencia de diferentes condiciones de servicio.
Los valores de esfuerzo en las tablas 16 y 17 están agrupados por materiales y formas del producto y para temperaturas establecidas hasta los límites previstos en el inciso 8.1.2.1(a). La interpolación lineal es permitida entre valores de temperatura. El termino temperatura se refiere a la temperatura de diseño (ver inciso 10.1.3).
Cuando se conecten dos servicios que operen a diferentes condiciones de presión–temperatura, la válvula que los separe debe seleccionarse para la condición del servicio más severa. Si la válvula va a operar a una temperatura diferente, debido a su lejanía con un cabezal o una pieza del equipo, esta válvula y su brida compañera, o la válvula si no hay brida pueden ser seleccionadas en base a esta temperatura siempre que resistan la prueba hidrostática requerida en ambos lados de la válvula. De cualquier modo, cada sistema, debe diseñarse para las condiciones del servicio para el cual se conecta.
10.2.3
(b) Esfuerzo cortante y de carga. El esfuerzo cortante permisible debe ser de 0.80 veces el esfuerza permisible básico de tensión, derivado de los valores en las tablas 16 y 17. Los esfuerzos permisibles de carga, deben ser 1.60 veces del esfuerzo permisible básico de tensión. (c) Compresión. Los esfuerzos permisibles de compresión no deben ser mayores que los básicos de tensión listados en el apéndice 2. Se debe considerar la estabilidad estructural.
Esfuerzos permisibles y otros límites de esfuerzos.
2
10.2.3.2 Bases de los esfuerzos de diseño . 10.2.3.1 Generalidades. Las bases para establecer los valores de los esfuerzos de diseño para materiales de tornillería, así como los valores de esfuerzos permisibles para otros materiales metálicos en esta especificación, son como sigue:
Los siguientes esfuerzos permisibles definidos en los incisos (a),(b) y (c) deberán usarse en el cálculo para el diseño, a menos que se modifiquen en otra sección de esta especificación.
(a) Materiales para tornillería. Los valores de los esfuerzos de diseño a cierta temperatura, para materiales de tornillería no deben exceder del menor de los siguientes valores:
(a) Tensión. Los esfuerzos permisibles básicos S de tensión para los metales y los esfuerzos de diseño S para tornillería enlistados en las tablas 16 y 17 se determinan de acuerdo con el párrafo 10.2.3.2.
(1) Excepto como se indica en (3), el menor valor entre ¼ del esfuerzo de tensión mínimo especificado a temperatura ambiente y ¼ del esfuerzo de tensión a la temperatura de diseño;
En cualquier ecuación de esta especificación donde aparezca el producto SE, el valor S es multiplicado por uno de los siguientes factores de 1 calidad :
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(2) Excepto como se indica en (3), el menor valor de 2/3 del esfuerzo a la cedencia mínimo especificado a temperatura ambiente y 2/3 del esfuerzo a la cedencia a temperatura de diseño.
permisibles básicos a temperatura de diseño para materiales que no sean los de tornillería, hierro fundido y hierro maleable, no deben exceder el menor de los siguientes valores:
(3) En temperaturas por abajo del rango de termofluencia (creep), para materiales de tornillería cuyo esfuerzo ha sido mejorado por tratamiento térmico o endurecimiento por deformación, el menor valor de 1/5 del esfuerzo a la tensión mínimo especificado y ¼ del esfuerzo a la cedencia mínimo especificado (a menos que estos valores sean menores que los correspondientes para material recocido, los valores del recocido deben ser usados).
(1) El menor valor entre 1/3 del esfuerzo a la tensión mínimo especificado a temperatura ambiente y 1/3 del esfuerzo a la tensión a temperatura de diseño. (2) Excepto como se establece el inciso (3) siguiente, el menor valor entre 2/3 del esfuerzo a la cedencia a temperatura ambiente y 2/3 del esfuerzo a la cedencia a la temperatura de diseño. (3) Para los aceros austeníticos inoxidables y para otras aleaciones de níquel, con similares comportamientos de esfuerzo de deformación, el menor valor entre el 90 % del de fluencia a temperatura de diseño y de 2/3 del esfuerzo a la cedencia mínima especificado a temperatura ambiente [ver inciso(e) siguiente];
(4) 2/3 del esfuerzo de cedencia a la temperatura de diseño [ver inciso (f) abajo]; (5) El 100 % del esfuerzo promedio para un índice de la formación por termofluencia de 0.01% en 1,000 horas. (6) El 67 % del esfuerzo promedio de ruptura al final de 100,000 horas.
(4) El 100% del esfuerzo promedio para una velocidad de termofluencia de 0.01 % en 1,000 horas.
(7) El 80 % del esfuerzo mínimo de ruptura al final de 100,00 horas.
(5) El 67% del esfuerzo promedio por ruptura, al final de 100,000 horas.
(b) Hierro fundido. Los valores de esfuerzo permisibles básicos para hierro fundido no deben exceder el menor de los siguientes valores:
(6) El 80% del esfuerzo mínimo de ruptura al final de 100,000 horas.
(1) 1/10 del esfuerzo a la de tensión mínimo especificada a temperaturas ambiente.
(7) Para materiales de grado estructural, el esfuerzo permisible básico deberá ser 0.92 veces el menor valor determinado en los inciso del (1) al (6) anteriores.
(2) 1/10 del esfuerzo de tensión a temperatura de diseño[ ver inciso (f) siguiente].
(e) Limites de aplicación. La aplicación de valores de esfuerzo determinados de acuerdo con (d)(3) anteriores, no es recomendado para juntas bridadas y otros componentes cuya ligera deformación pueda causar una fuga o un mal funcionamiento. [Estos valores se muestran en tipo itálica o negritas en la tabla 16, como se explica en la nota (4)de las tablas del apéndice 2]. En su lugar,deberan ser usados el 75% del valor de esfuerzo en la tabla 16 o 2/3 partes del esfuerzo a la cedencia a la temperatura especificada que se enlistan en el Código ASME BPV, Sección II, Parte D, Tabla Y-1.
(c) Hierro maleable. Los valores de los esfuerzos permisibles básicos a cierta temperatura de diseño para hierro maleable, no deben exceder a menor de los siguientes valores: (1) 1/5 del esfuerzo a la tensión mínimo especificado a temperatura ambiente. (d) 1/5 del esfuerzo a la tensión a temperatura de diseño [ver inciso (f) siguiente]. Otros Los valores de esfuerzos materiales.
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(f) Materiales no enlistados. Para un material, como lo define el inciso 9.1.1.2. El esfuerzo a la tensión (cedencia) a la temperatura de diseño se debe obtener a partir de multiplicar el esfuerzo promedio a la tensión (cedencia) esperado a la temperatura de diseño por el cociente del esfuerzo mínimo a la tensión especificado dividido entre el promedio del esfuerzo promedio a la tensión (cedencia) esperado a temperatura ambiente.
(d) En varias de las especificaciones enlistadas en el Apéndice 2, se requiere del maquinado de todas las superficies y/o uno o más de estos exámenes suplementarios. En tales casos, el factor de calidad apropiadamente incrementado, se muestra en la tabla de esfuerzos. 10.2.3.4 Factor de calidad de junta soldada Ej.
(a) Factor básico de calidad. Los factores Ej de calidad de junta soldada de la tabla 19. Son factores básicos para juntas soldadas, longitudinales o en espiral, en componentes a presión, y como se muestra en la tabla 8.
10.2.3.3 Factor de calidad de fundición Ec. (a) Generalidades. El factor de fundición definido aquí, se debe componentes que no tengan el operación de presión–temperatura, por los estándares de la tabla 5.
calidad de usar para rango de establecida
(b) Factores incrementados de calidad. La tabla 8 contiene factores de calidad de junta mayores, los cuales pueden sustituirse, para ciertas clases de soldaduras, siempre que se lleve acabo un examen adicional más allá de lo requerido por la especificación del producto.
(b) Factores básicos de calidad. A las fundiciones de hierro gris y hierro maleable, conforme a la especificaciones listadas, se les asigna un factor básico de calidad de la fundición Ec de 1.00 (debido a la conservadora base con la que se establecieron los esfuerzos permisibles). Para la mayoría de los demás materiales, las fundiciones estáticas, que se ajusten a los requerimientos básicos de la especificación del material y hayan recibido un examen visual, de acuerdo con MSS–SP 55, deben tener asignado un factor Ec de calidad de fundición de 0.80. Las fundiciones centrífugas que se ajusten a los requerimientos de las especificaciones, solo hasta el grado de análisis químicos, de tensión, pruebas de hidrostática y de aplastamiento, así como el examen visual, debe asignárseles un factor Ec de calidad de fundición de 0.80.
10.2.3.5 Límites de esfuerzos calculados debido a cargas sostenidas y esfuerzos por desplazamientos. (a) Esfuerzos por presión interna. Los esfuerzos debidos a la presión interna deben considerarse seguros cuando el espesor de pared del componente de la tubería y sus refuerzos cumplen los requerimientos del inciso 10.2. (b) Esfuerzos de presión externa. Los esfuerzos debidos a presión externa deben considerarse como seguros, cuando el espesor de pared de los componentes de tubería y sus medios de rigidez se ajusten a los requerimientos del inciso 11.2.
(c) Factores de calidad incrementados. Los factores de calidad de fundición también pueden incrementa se cuando se lleven acabo exámenes suplementarios a cada una de las fundiciones. La tabla 6 los factores Ec de calidad establece fundición incrementados, los cuales se establece pueden usar para varias combinaciones de exámenes suplementarios. Los factores de calidad mayores que los mostrados en la tabla 6, no resultan de combinar las pruebas indicadas en las notas 2a y 2b, o bien 3a y 3b. En ningún caso el factor de calidad debe exceder de 1.00.
(c) Esfuerzos longitudinales S L . La suma de los esfuerzos longitudinales debidos a la presión, peso y otras cargas sostenidas SL , no deben exceder de Sh , definido en (d), más adelante. El espesor del tubo usado en el cálculo de SL, debe ser el espesor nominal
T menos
las
tolerancias
corrosión y por erosión.
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mecánicas
por
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(d) Rango de esfuerzos permisibles de desplazamiento SA. El rango de esfuerzo de desplazamiento calculado SE en un sistema de tubería (ver. 14.1.3.4) no debe exceder el rango de esfuerzos de desplazamiento permisible SA (ver. 14.1.2.3 a 14.1.3.4) calculado por la ecuación (1a):
NE = Número de ciclos del rango de esfuerzo de desplazamiento calculado máximo, SE.
SA= f (1.25 SC +10.25 Sh)
Si = Cualquier rango de desplazamiento menor que SE.
Ni = Número de ciclos asociado con el rango de esfuerzo de desplazamiento Si. ri = Si /Se
(1a)
Cuando Sh sea mayor que SL, la diferencia entre ellos puede agregarse al término 0.25 Sh en la ecuación (1a). En este caso, el rango de esfuerzo permisible es calculado por la ecuación (1b):
SA = f [ 1.25 (SC + Sh ) – SL ]
de
Si un componente está hecho de fundiciones unidas por soldadura longitudinal, tanto el factor de calidad de junta soldada como de fundición se deberán aplicar. El factor de calidad equivalente E es el producto de Ec, Tabla 18, y Ej, Tabla 19. 2
Estas bases son las mismas que las establecidas por el Código ASME BPV, Sección VIII, División 2, dados en la Sección II, Parte D. Los valores de esfuerzos de esta especificación, Apéndice 2, a temperaturas por debajo del rango de termofluencia, generalmente son las mismas que las listadas en la Sección II, parte D, Tablas 2A y 2B, y en la tabla 3 de tornillería que también son correspondientes con las bases antes mencionadas. Ellos han sido ajustados como se ha requerido para excluir los factores de calidad de fundición y los factores de calidad de junta soldada. Los valores de esfuerzos a temperaturas en el rango de termofluencia, generalmente son las mismas que los indicados en la Sección II, Parte. Tablas 1A y 1B y corresponden a las bases de la Sección VIII, División 1. Los valores de esfuerzos para temperaturas por arriba de las correspondientes a los valores enlistados en el Código ASME BPV, y para los materiales no listados en este, están basados en los listados en el Apéndice 2 de la edición 1966 de ASA B31.3. Tales valores serán revisados cuando los datos de las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas y/o materiales adicionales lleguen a ser válidos para el Comité.
En las ecuaciones (1a) y (1b) 3
SC = Esfuerzo permisible básico para el material, a la temperatura mínima esperada del metal durante el ciclo de desplazamiento bajo análisis. 3
Sh = Esfuerzo permisible básico para el material, a la máxima temperatura esperada del metal, durante el ciclo de desplazamiento bajo análisis
3
Para fundición, el esfuerzo permisible básico deberá ser multiplicado por el factor de calidad de fundición aplicable Ec. Para las soldaduras longitudinales, el esfuerzo permisible básico no requiere ser multiplicado por el factor de calidad de junta soldada Ej.
4
f =Factor de reducción del rango de esfuerzos por de la tabla 9 o calculado por la ecuación 5 (1c) . 0.2
esfuerzo
1
(1b)
f = 6.0[N]- ≤1.0
( 1f )
4
Aplica a tubería esencialmente sin corroer. La corrosión puede disminuir marcadamente el periodo de vida cíclica, por consiguiente, los materiales resistentes a la corrosión se deben considerar donde se espera un mayor numero ciclos de esfuerzos.
(1c).
5
6
La ecuación (1c) no aplica mas allá de aproximadamente 2 X 10 6 ciclos. La selección de factores por arriba de 2 X 10 ciclos es responsabilidad del diseñador.
donde:
6
El diseñador debe considerar que el periodo de vida, en condiciones de fatiga, del material utilizado a temperaturas elevadas puede reducirse.
N= número equivalente de ciclos completados de desplazamiento durante el periodo de vida 6 esperado del sistema de tubería . Cuando el rango de esfuerzo calculado ya sea por la expansión térmica u condiciones, SE se define como el mayor de esfuerzo de desplazamiento calculado ecuación (1d)
varia, otras rango por la
N = NE + ∑ r i Ni
(1d)
5
para i =1,2, …..n
10.2.3.6 Límite de esfuerzos calculados, debidos a cargas ocasionales.
(a) Operación. La suma de los esfuerzos longitudinales debido a la presión, peso y otras cargas sostenidas SL y la de los producidos por cargas ocasionales como las de viento o temblores pueden ser tanto como 1.33 veces el esfuerzo permisible dado en el apéndice 2. Para fundiciones, el esfuerzo básico permisible debe ser multiplicado por el factor de calidad de fundición Ec. Donde el valor del esfuerzo permisible exceda
Donde:
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10.2.4.1 Resistencia mecánica.
2/3 del esfuerzo de cedencia a temperatura de diseño, el valor del esfuerzo permisible debe reducirse como lo específica el punto 3 en el párrafo 10.2.3.2(e), Las fuerzas de viento y temblores no deben ser consideradas como si actuaran concurrentemente. El diseñador debe considerar que el periodo de vida, en condiciones de fatiga, del material utilizado a temperaturas elevadas puede reducirse.
Cuando sea necesario, el espesor de la pared del tubo debe ser incrementado para prevenir esfuerzos, colapso, daño o deflexión, debido a cargas sobrepuestas, por efecto de los soportes, formación de hielo, retrollenado, etc. Donde los incrementos de espesores ocasionen esfuerzos locales excesivos o riesgo de fractura frágil o de otro modo resulten impracticables, la resistencia requerida se puede obtener por medio de la adición de soportes, refuerzos u otros medios, sin aumentar el espesor de la pared. Debe darse particular consideración a la resistencia mecánica de conexiones de tubos pequeños a otras tuberías o equipo.
(b) Pruebas. Los esfuerzos debido a condiciones de prueba, no están sujetos a las limitaciones del subinciso 10.2.3. No es necesario considerar otras cargas ocasionales, tales como viento y temblores, como sucediendo concurrentemente con las cargas de prueba. 10.2.4
Tolerancias.
En la determinación del espesor mínimo requerido para un componente de la tubería, deben incluirse las tolerancias correspondientes a corrosión, erosión y profundidad de una rosca o de ranura. Véase la definición de c en el párrafo 11.2.1.1(b).
tm 0.875
de donde:
( 1g )
t n = Espesor de pared nominal. t m = Espesor de pared minimo. En el caso de la tubería con costura longitudinal, la toleranicia coresponderá a: * 0.3 mm (0.01"). debe aplicarse este porcentaje de acuerdo a la siguiente ecuación: t n = t m + 0.3 (mm)
Diseño por presión de componentes metálicos de tubería.
11.1
Generalidades.
Los componentes de tubería manufacturados de acuerdo con los estándares de la tabla 5, se deben considerar apropiados para usarse en el rango de operación presión–temperatura de acuerdo con el párrafo 10.2.2.1. Las reglas del inciso 11.2, usualmente son para diseño a presión de componentes no cubiertos en la tabla, pero pueden usarse para un diseño especial o más riguroso de tales componentes. El diseño debe verificarse para una resistencia mecánica adecuada bajo las cargas aplicables, enumeradas en inciso 10.1.
Se deben tomar en cuenta las tolerancias que afecten el espesor de la tubería, debidas a su proceso de fabricación. En el caso de la tubería sin costura longitudinal, la tolerancia corresponderá a mas menos 12.5% del espesor final. Debe aplicarse este porcentaje de acuerdo a la siguiente ecuación:
tn =
11.
(1h)
11.2
Diseño a presión de componentes de tubería.
11.2.1
Tubo recto.
11.2.1.1 Generalidades.
Para materiales con tolerancias especiales, se denem consultar las especificaciones ASTM aplicables.
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a) El espesor requerido para una sección de tubo recto metálico, debe determinarse de acuerdo con la ecuación (2):
E = Factor de calidad de las tablas 18 y 19 del apéndice 2. S = Valor del esfuerzo para materiales de la tabla 16 del apéndice 2.
tm = t + c
(2) Y = Coeficiente de la tabla 10 para los materiales indicados, siempre y cuando t sea menor de D/6. Para temperaturas intermedias, el valor de Y puede interpolarse.
El espesor mínimo para el tubo seleccionado, considerando la tolerancia de fabricación, no debe ser menor de t m.
Cuando t sea igual o mayor que D/6, b) La terminología descrita abajo se usa en las ecuaciones para el diseño a presión de tubos rectos:
Y =
(3)
d + 2c D + d + 2c
t m = Espesor mínimo requerido, incluyendo, tolerancias mecánicas, de corrosión y de erosión.
11.2.1.2
t = Espesor por presión de diseño, calculado según párrafo 11.2.1.2 por presión interna, o bien, de acuerdo con el procedimiento del párrafo 11.2.1.3 para presión externa.
Para tubos metálicos, el espesor de diseño de presión interna t , no debe ser menor que el calculado por la siguiente ecuación (3a), siempre que t sea menor que D/6.
c = Suma de las tolerancias mecánicas, profundidades de roscas o de ranuras más las tolerancias de corrosión y erosión. Para componentes roscados, debe aplicarse la profundidad nominal de la cuerda (dimensión h del ASME B1.20.1 o equivalente).Para superficies maquinadas o ranuradas donde no se especifiquen las tolerancias, éstas deben tomarse como de 0.5 mm (0.02 pulg) además de la profundidad especificada del corte.
t=
Tubo recto bajo presión interna.
PD 2( SE + PY )
(3a)
Las siguientes ecuaciones (3b),(3c), o (3d) pueden usarse en lugar de la ecuación (3a)
t=
T = Espesor de pared del tubo (medido o mínimo conforme a especificación de compra).
PD 2 SE
(3b)
t=
d = Diámetro interior del tubo . Para cálculos de diseño a presión el diámetro interior del tubo es el valor máximo permitido por la especificación de compra.
t=
D SE − P 1 − SE + P 2
P(d + 2c) 2[ SE − P(1 − Y )]
(3c)
(3d)
P = Presión interna manométrica de diseño. (c) Los tubos con t igual o mayor de D/6 o P/SE mayor que 0.385 requieren una consideración especial, tomando en cuenta los factores de diseño y de material, tales como los de teoría de falla, fatiga y esfuerzos térmicos.
D = Diámetro exterior del tubo como se enlista en las tabla de los estándares o especificaciones o como sea medido.
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11.2.1.3 Tubos rectos bajo presión externa y los requerimientos de aros atiesadores
de gajos sencillo o múltiple se proporcionan en (a) y (b).
(a) Curvas de gajos múltiples. La máxima presión interna permisible, debe ser el valor menor calculado por medio de las ecuaciones 4a y 4b. Estas ecuaciones no son aplicables cuando θ exceda de 22.5°.
El espesor de diseño de presión t, y los requerimientos de aros atiesadores para tubos rectos bajo presión externa, deben determinarse de acuerdo con el párrafo UG-28 al UG-30 de la sección VIII, División 1, perteneciente al Código ASME, BPV, usando como la longitud de diseño L el recorrido de la longitud de la línea central entre cualquiera de las dos secciones atiesadas de acuerdo con UG-29. Con una excepción, para tubería con D0 /t r 2 (1 ¸ tan Ø)
Te soldable 1, 2, 6 según ANSI B 16.9 con
( + SCOT ø )
r ( + SCOT ø ) 2 2
T
4.4
r2
Tc
r2
rx ≥ Dob r x
Te ≥ 1.5 7
0.9 Te construida en taller 1, 2, 5 con silleta o con refuerzos
I
h 2/3
¾
I ÷¼ o
(T ÷ ½ Tr )
r2
5/2
T 3/2 r2
r
Refuerzo
T
0.9 Te construida en taller 1, 2 Sin refuerzo
I h
2/3
r
Silleta
¾ Io ÷ ¼
190/200
r2
r2
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Tabla 22 .- Factor de flexibilidad “K” y factor de intensificación de esfuerzos “I “ (Continuación).
Descripción
Te extruida 1, 2 soldable Rx 0.5 Db Tc < T
Factor de flexibilidad K
I
Factor de intensificación de esfuerzos Ver notas I S Longitudinalmente iO
Transversalmente ii
0.9
¾Io ÷ ¼
h
2/3
Caracteriisticas de flexibilidad h
(1÷
rx
)
r2
Croquis
T r2
r2 r
0.9 Te construida en taller 1, 2, 7 con inserción de corte curbo r x ≥ 1/8 Db
I
h
¾Io ÷ ¼
2/3
4.4
T r2
Tc
r2 rx
Te ≥ 1.5
Ramal 1, 2, 7 soldado a un accesorio
x
I
0.9
0.9
2/3
h 2/3
h
191/200
3.3
T r2
r2
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Tabla 23.- Factor de flexibilidad “ K “
Fig. 23 factor de intensificación de esfuerzos “ I “ 100
Factor de flexibilidad para codos: K= 1.65 / h.
80
1
1.6
Junta roscada en tubos o bridas roscadas
1
2.3
Tubo corrugado recto o tubo doblado con arrugas
5
2.5
3 2 Gráfica A
100 075 Gráfica B 080 1 Extremo de brida CI = h 1/ 6
0575
2 Extremos de brida CI = h 1/3
025
002
Factor de corrosión CI
L5
Notas:
Característica “h”
1.-
El factor de flexibilidad “ K “ de la tabla se aplica los momentos flexionantes en cualquier plano. El factor de flexibilidad ( K ) y el factor de intensificación de esfuerzo ( 1 ) no deben ser menores que la unidad. El factor de tensión será igual a la unidad. Ambos factores se aplican sobre la longitud de arco efectiva, mostrada con línea grueza la grafica, para curvas y vueltas de inglete, y para los puntos de intersección de las tes.
2.-
Los valores de “ K “ y de “ I “, se pueden leer en la grafica. Adentrando con la caracteristica H, calculada con las formulas anteriormente establecidas las nomenclaturas. T
=
Espesor nominal de pared de accesorios que se empalman con codos y vueltas en inglete.
T = Te =
Espesor nominal de pared en tubos que se empalman en una te. Espesores de difurgación de tes.
Tr
=
Espesor del esfuerzo o de la silleta.
Ø r2
= La mitad del angulo entre cortes adyacentes en inglete. = Radio medio del tubopor empalmar.
R1 = Radio de la curva del doblez, del codo o del tubo doblado. r = Ver definición en 11.5.3 ( C ). % s = Espaciamiento de los ingletes al eje del tubo.
192/200
2
Brida de solapa según ANSI B 16.9. (stub en end)
5
1.5
1.3
1.0
1
0.8
filete
6
0.5
Junta de soldadura de brida de embutir y solar
8
04
1.2
03
1
10
02
Brida deslizable doble soldadura
Factor de intensificación de esfuerzos2: I= 0.75 / h 2 / 3
12
015
10
005
1
Factor de latensificacción de esfuerzos1: I= 0.9 / h 2 / 3
20
010
Junta soldable a tope Reducción o bridas cuello soldable
30
004
Factor de intensificación de esfuerzos I
Factor de flexibilidad para ingletes: K= 1.52 / h 6 / 6
003
Factor de flexibilidad K
Descripción
Factor de intensificación de esfuerzos “I” factor de flexibilidad “K”
60 40
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25.Apéndice 6 Consideraciones precautorias
la posibilidad de combustión del materia de la tubería ante tal exposición.
Los puntos que conforman este apéndice, no siguen una secuencia númerica debido a que la numeración asignada obedece a los incisos, subincisos y párrafos de la especificación que complementan. 1.1
Generalidades
Este apéndice suministra una guía para el diseñador en forma de consideraciones precautorias relacionadas a los servicios de fluidos particulares y aplicaciones de tubería. Estos no son requerimientos de la especificación pero deberían ser tomadas en cuenta como aplicables en el diseño de ingeniería. La información adicional de estos temas se puede encontrar en la literatura. 8.1
Materiales
(a) La selección de los materiales que resistan el deterioro en servicio no se encuentra dentro del alcance de esta especificación. Sin embargo, los materiales adecuados deberán ser especificados y seleccionados para su aplicación en el sistema de tubería, así como las facilidades asociadas, no cubiertas por esta especificación, pero que afectan la seguridad de la tubería. Se deben tomar en cuenta las tolerancia hechas para los efectos de presión y temperatura en las reacciones del proceso, para las propiedades de los productos de la reacción o la descomposición y para el riesgo de inestabilidad de los fluidos contenidos. (b) La información sobre el desempeño de materiales en ambientes conocidos pueden ser encontradas en publicaciones tales como "The Corrosion Data Survey " publicado por The National Asociation of Corrosion Engineers. 8.1.1
(b) La susceptibilidad a la falla por fragilización o por choque térmico del material de la tubería al exponerse al fuego o a medidas contra incendio, así como a posibles riesgos de fragmentación del material, en el caso de falla.
Consideraciones generales.
A continuación están algunas consideraciones generales que deben evaluarse al seleccionar y aplicar los materiales en la tubería. (a) La posibilidad de exposición de la tubería al fuego, a la fusión a temperatura de degradación y a la pérdida de esfuerzo a temperaturas elevadas y
(c) La capacidad del aislamiento térmico, para proteger la tubería contra falla, bajo exposición al fuego (por ejemplo: su estabilidad, resistencia al fuego y la capacidad de permanecer inmóvil durante un incendio). (d) La susceptibilidad del material de la tubería a la corrosión por fisuras bajo anillos de respaldo, en juntas roscadas o de inserto soldable y en otras áreas confinadas sin movimiento. (e) La posibilidad de efectos electrolíticos adversos del metal al estar sujeto al contacto con otro diferente. (f) La compatibilidad de lubricantes y selladores usados en las cuerdas con el fluido en la tubería. (g) La adecuación del empaque, de los sellos o los anillos “ 0 “ (0 ring) con el fluido de servicio. (h) La compatibilidad de materiales, tales como cementos, solventes, materiales de soldadura autógena y de estaño con el fluido de servicio. (i) El efecto congelante por una caída repentina de presión cuando se manejan fluidos altamente volátiles, como un factor en la determinación de la temperatura esperada más baja. (j) La posibilidad de falla del soporte de tubería como resultado de una exposición a bajas temperaturas que pueden fragilizar el soporte a temperaturas altas o a temperaturas altas que pueden debilitarlos.
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(k) La compatibilidad de materiales, incluyendo sellantes, empaques, lubricantes y aislamiento usados en servicios de fluidos altamente oxidante 8.1.4
Consideraciones metales.
específicas
sobre
A continuación se presenta algunas consideraciones específicas que deberán evaluarse al aplicar ciertos metales sobre la tubería.
silicio (a) Hierros, colado, maleable y alto (14.5 %). Carecen de ductilidad y sensibilidad a choques térmicos y mecánicos. (b) Aceros al carbono y de alta media aleación. (1) La posibilidad de fragilización al manejar fluidos alcalinos o fuertemente cáusticos. (2) La posible conversión de carburos a grafito durante una larga exposición a temperaturas superiores a 700.15K (800°F) en los aceros: al carbono, al níquel, al carbono – manganeso – vanadio o al carbono silicio. (3) La posible conversión de carburos a grafito durante la exposición a temperaturas superiores a 741.15K (875 °F) de los aceros: al carbono–molibdeno, al manganeso–molibdeno– vanadio y al cromo–vanadio. (4) Las ventajas del acero completamente desoxidado al carbono–silicio (0.1 % de silicio mínimo) para temperaturas mayores de 755.15K (900°F).
(7) La posibilidad de daño en presencia de ácido sulfhidríco húmedo en temperaturas elevadas. (8) La posibilidad de utilizar la tubería de acuerdo a lo especificado en la norma NRF001-PEMEX 1999 para la recolección y transporte de hidrocarburos amargos. (c) Aceros de alta aleación (Inoxidables). (1) la posibilidad de fractura por corrosión bajo esfuerzo de aceros inoxidables austeníticos expuestos a medios, tales como cloruros y otras sales de alógenos, ya sea en una forma interna o externa; lo anterior, puede originarse por una selección y aplicación de aislamiento térmico inadecuados. (2) susceptibilidad a la corrosión intergranular de aceros inoxidables austeníticos después de una exposición suficiente a temperaturas entre 700.15 y 1144.15K (800 y 1600°F) a menos que se usen aceros al bajo carbono o con grados estabilizados. (3) la susceptibilidad al ataque intercristalino de aceros inoxidables austeníticos en contacto con zinc, antimonio, bismuto, cadmio, aluminio, galio, magnesio, titanio o plomo a temperaturas de sus puntos de fusión o con compuestos de estos elementos a las mismas temperaturas. (4) la fragilización de aceros inoxidables a temperaturas ambiente después de estar expuestos a temperaturas de servicio de 643.15K (700°F).
(d) Níquel y aleaciones a base de níquel. (5) La posibilidad de daño por hidrógeno cuando el material de la tubería es expuesto al hidrógeno o soluciones ácidas o acuosas a ciertas condiciones de presión y temperaturas. (6) La posibilidad de la presencia de fractura por corrosión bajo esfuerzo cuando el material de la tubería es expuesto al ácido sulfhidríco húmedo, ácidos, sales ácidas o cianuros; un limite de dureza debe ser especificado.
(1) La susceptibilidad de ataque en los límites de grano del níquel y sus aleaciones sin cromo al ser expuestos a pequeñas cantidades de azufre a temperaturas superiores a 588.15K (600°F). (2) La susceptibilidad de ataque en los límites de grano en las aleaciones de níquel con cromo a temperaturas superiores a 1033K (1000 °F) bajo condiciones reductoras y arriba de 1033.15K (1,400°F) bajo condiciones oxidantes.
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(3) La posibilidad de fractura por corrosión bajo esfuerzo de aleación níquel cobre (70% Ni – 30% Cu) en vapores de ácido fluorhídrico en caso de que la aleación se someta a grandes esfuerzos o contenga esfuerzos residuales, ya sean éstos de la forja o de la soldadura.
(j) Metales con propiedades mejoradas. La posible perdida de esfuerzo, en materiales cuyas propiedades hayan sido mejoradas por tratamiento termico, durante la exposición prolongada a temperaturas por arriba de su temperatura de templado.
(e) Aluminio a sus aleaciones.
La conveniencia de especificar algunos grados de prueba de impacto en la producción, en adición a las pruebas de calificación del procedimiento de soldadura, cuando se utilicen materiales limitados a servicios de baja temperatura debajo de la temperatura mínima establecida en la Tabla 16.
(1) La compatibilidad del aluminio con compuestos para cuerdas en juntas roscadas que prevengan el desgaste y la corrosión. (2) La posibilidad de corrosión a causa del concreto, mortero, calidra, yeso y otros materiales alcalinos usados en edificios y estructuras. (3) La susceptibilidad de las aleaciones Nos. 5154, 5086, 5083 y 5456 a la exfoliación (descarapelamiento) o al ataque intergranular. (f)
10.1
Condiciones de diseño
La selección de presiones y temperaturas y varias fuerzas que pueden ser consideradas en el diseño de tubería, pueden estar influenciadas por requerimientos inusuales, los cuales deben ser considerados cuando se presente. Estos se incluyen pero no son limitados a lo siguiente.
Cobre y sus aleaciones. 10.1.1
(1) La posibilidad de aleaciones de latón.
Efectos ambientales.
perdida de zinc en
(2) La susceptibilidad de fractura por corrosión bajo esfuerzo, de aleaciones a base de cobre. (3) La posibilidad de formación de acetaldehídos inestables cuando la tubería está expuesta al acetileno. (g) Titanio y sus aleaciones. La posibilidad de deterioro del titanio y sus aleaciones a temperaturas superiores a 589K (600°F). (h) Circonio y sus aleaciones. La posibilidad de deterioro del circonio y sus aleaciones a temperaturas superiores a 589K (600°F). (i) Tantalio. La posibilidad de reacción del tantalio con todos los gases, excepto los inertes a temperaturas superiores a 572K (570 °F). Debajo de 570°F la posibilidad de fragilización del tantalio mediante hidrógeno (monoatómico) naciente que se produce por una acción galvánica o como producto de la corrosión por medio de ciertos compuestos químicos.
Donde los fluidos puedan ser atrapados (por ejemplo en válvulas de doble sello) y sujetas a calentamiento y su consecuente expansión, deben considerarse los medios para el relevado de presión que evite una presión excesiva. 10.1.2
Efectos dinámicos.
Efectos del vapor-un efecto que puede ocurrir en tubería que manejen fluidos en o cerca de la temperaturas de vaporización bajo condiciones de rápida evolución de vapor en la tubería causa una rápida expulsión del líquido. En tales casos una agitación debida a la presión puede destruir a la tubería. (El vapor usualmente está asociado con línea de tubería verticales, pero puede ocurrir en líneas inclinadas bajo ciertas circunstancias). 10.1.3
Efectos de expansión térmica.
contracción
Arqueado durante el enfriamiento–un efecto que puede ocurrir, usualmente en tubería horizontal, es una introducción de un fluido en o cerca de su temperatura de vaporización y en una velocidad de flujo que permita flujo bifásico estratificado,
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causando elevados gradientes de temperatura circunferencial y la posibilidad de esfuerzos inaceptables en anclas, soportes, guía y en las paredes del tubo. (El flujo bifásico puede también genera excesivas oscilaciones de presión que pueden dañar la tubería).
más allá del desalineamiento intencional especificado por el diseñador de tubería; (g) la necesidad de recabar datos del fabricante de las juntas de expansión, incluyendo: (1) área de extensión efectiva;
11.2
Diseño por presión.
11.2.7
Diseño por presión para componentes metálicos.
otros
(2) rigidez lateral, axial y rotacional (constante del resorte); (3) la vida cíclica de diseño calculadas bajo las condiciones de diseño especificadas;
11.2.7.4 Juntas de expansión. Las siguientes son consideraciones específicas para ser evaluadas por el diseñador cuando especifique los requerimientos para las juntas de expansión, en adición a las guía dadas en los estándares EJMA: (a) susceptibilidad a fractura por corrosión bajo esfuerzo de los materiales de construcción, considerando el contenido de aleaciones específicas y condiciones del tratamiento térmico final;
(4) fuerzas de fricción en bisagras, muñones, etcétera; (5) longitud y peso instalados; (6) requerimientos para soportería adicional o anclas en la tubería; (7) elementos de las juntas de expansión que son diseñados para ser desaislados durante la operación;
(b) consideración no sólo de las propiedades del medio que fluye en el interior, sino también el ambiente externo a la junta de expansión y la posibilidad de condensación o formación de hielo debido a la operación de los fuelles en temperaturas baja;
(8) certificación de la presión contenida y /o materiales de construcción de las anclas;
(c) considerar especificar un fuelle mínimo o espesor de servicio regular. El diseñador debe tener cuidado respecto a que los espesores excesivos en los fuelles puedan reducir la vida por fatiga de la junta de expansión e incrementar las fuerzas de reacción en los extremos;
12.3
(d) acceso a la junta de mantenimiento e inspección;
expansión
para
(e) la necesidad de un criterio de hermeticidad para sellos mecánicos en juntas tipo deslizable; (f) la especificación de procedimientos de instalación y embarque o reglas preestablecidas de manera que las juntas de expansión no sean extendidas, comprimidas o desalineadas para compensar un alineamiento impropio de la tubería,
(9) presión de prueba máxima ; (10)cálculos de diseño. Válvulas
Las válvulas con bonete extendidos son recomendadas donde es necesario establecer un diferencial de temperatura entre el empate del vástago de las válvulas y el fluido en la tubería, para evitar fuga en el empate y congelamiento externo o problemas de flujo caliente. Las válvulas deberán ser colocadas de manera que proporcionen este diferencial de temperatura. Se debe de tomar en consideración la posible compactación del empaque en servicios de fluidos de baja de temperatura. 12.4
Bridas y empaques
12.4.2
Bridas específicas.
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(a) bridadas deslizables. La necesidad de ventear el espacio entre las soldaduras en bridas deslizables con doble soldaduras deberá ser considerada para servicios de fluido (incluyendo vacío) que requieran prueba de fuga de la soldaduras de filete interna, o cuando el fluido manejado pueda penetrar en el espacio cerrado, resultando en una falla posible. 12.4.4
(a) Los materiales para empaque no expuestos al flujo frío deben ser considerados para usarse con bridas de cara realzada para servicios de fluido en presiones elevadas con temperaturas significativamente por arriba o por bajo de la ambiental. (b) El uso de empaque de cara completa con bridas de cara plana deben ser consideradas cuando se usen materiales de empaque sujetos al flujo frío para presiones bajas y servicios de vacío en temperaturas moderadas. Cuando tales materiales de empaque son usados en otros servicios de fluido, el uso de bridas de ranura y lengüeta o de otros tipos de bridas con cara que confine el empaque deben ser consideradas. (c) El efecto del acabado de la cara de la brida debe ser considerado en la selección de material del empaque. Tornillería.
12.5.1
Generalidades.
(1) la posibilidad de fuga en la junta debido a expansión térmica diferencial; (2) la posibilidad de relajación de esfuerzos y perdida de tensión en los espárragos. Juntas bridadas
133.1
Generalidades
(2) rango de operación de la brida, tipo, cara y acabado de la cara (ver subinciso 11.4.2); (3) tipo de empaque, material, espesor y diseño (ver subinciso 11.4.4); (4) esfuerzo del espárrago, frío y a temperatura y especificación del apriete de los espárragos (ver subinciso 11.5.1); (5) diseño de acceso a la junta (a) Instalación (1) condiciones de las superficies de la brida compañera (2) alineamiento de la junta y ubicación de los empaques antes de colocar la tornillería (3) implementación de atornillado específicos.
(a) El uso de procedimientos de atornillado controlado deben ser considerados en servicios de temperatura alta, baja y cíclica y bajo condiciones que involucren vibración o fatiga, para reducir:
13.3
(a) Selección y diseño (1) la consideración de las condiciones del servicio (incluyendo cargas externas y el uso de aislamiento térmico );
Empaques
12.5
Tres elementos distintos de una junta bridada deben actuar en conjunto para suministrar una junta libre de fugas: las bridas, los empaques y la tornillería. Los factores que afectan su funcionamiento incluyen:
procedimientos
de
15.1
Consideraciones de diseño para sistemas específicos.
15.1.6
Tubería de relevado de presión
(a) Válvulas de seguridad en tubería de relevado de presión. Si la válvulas de seguridad son localizadas en tubería de relevado de presión de acuerdo con el párrafo 15.1.6.1 (b) y si cualesquiera de estas válvulas de seguridad estén cerradas mientras el equipo está en operación, una persona autorizada deberá estar presente. La persona autorizada deberá permanecer en una localización donde la presión contenida pueda ser observada y deberá tener acceso a los dispositivos para el relevado de la presión del sistema en el
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caso de una sobrepresión. Antes de dejar el sitio la persona autorizada, deberá cerciorarse de fijar las válvulas de seguridad en el posición abierta. 16.7
Ensamble y erección
16.7.1 Limpieza de la tubería (a) Las siguientes son algunas consideraciones generales que pueden ser evaluadas para determinar la necesidad de la limpieza de la tubería; (b) los requerimientos del servicio, incluyendo los posibles contaminantes y productos de la corrosión durante la fabricación, ensamble, almacenamiento, erección y prueba ; (c) para un servicio de baja temperatura, el remover la grasa, suciedad, aceite y otros contaminantes para prevenir el atascamiento de las válvulas y bloqueo de la tubería, y el daño a la superficie; y para servicios de fluidos altamente oxidantes (por ejemplo de oxígeno o flúor), se requerirá limpieza e inspección especiales.
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26.
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(d) Efecto de una falla (p. ej., pérdida de agua de enfriamiento) en la seguridad de toda la planta y el probable grado de exposición del personal de operación y mantenimiento;
Apéndice 7 Protección a sistemas de tubería
Los puntos que conforman este apéndice, no siguen una secuencia númerica debido a que la numeración asignada obedece a los incisos, subincisos y párrafos de la especificación que complementan.
(e) La necesidad de conectar a tierra cargas estáticas para prevenir ignición de vapores inflamables;
1
(f) La seguridad de la tubería, según los materiales de construcción, métodos de unión, y el servicio que recibirá la tubería.
Alcance.
(a) La protección es la provisión de medidas de seguridad para minimizar el riesgo de daño accidental a la tubería, o para minimizar las consecuencias de una posible falla de la tubería. (b) En la mayoría de los casos, la protección inherente a la instalación (la tubería, la distribución de la planta y sus practicas de operación) es suficiente sin la necesidad de protección adicional. Sin embargo, en algunos casos, deben proveerse protección de ingeniería. (c) El apéndice 7 delinea algunas consideraciones concernientes a la selección y utilización de protecciones. Donde por la especificación sea requerida la protección, es necesario considerar solamente la protección que será adecuada y efectiva para los propósitos y funciones establecidas en la especificación o sea evidente la aplicación por el análisis de ingeniería. 1.1
Consideraciones generales.
En la evaluación del diseño de instalación de una tubería para determinar que protección puede existir o es necesaria, lo siguiente deberá ser revisado:
(a) Las propiedades de riesgo del fluido, consideradas bajo la más severa combinación de temperatura, presión y composición en el intervalo de condiciones de operación esperadas; (b) La cantidad de fluido que podría ser liberado por falla de la tubería; (c) Evaluación de los efectos de una reacción con el medio ambiente (p. ej., la posibilidad de una fuente de ignición cercana);
1.2
Protecciones para la distribución de la planta y operación.
Dentro de las características representativas de la distribución y la operación de la planta que pueden ser evaluadas y selectivamente utilizadas como medidas de seguridad se incluyen:
(a) una adecuada distribución de la planta, como en el caso de las estructuras de equipo de proceso al aire libre; y aislamiento de áreas de riesgo; pendientes y drenajes, áreas de separación entre las operaciones de planta y comunidades pobladas; o control de acceso a la planta; (b) instalaciones de protección , tales como sistemas de protección contraincendio, muros o escudos, adecuada ventilación para remover vapores corrosivos o inflamables; instrumentos para control y monitoreo remoto; instalaciones de contención y/o recuperación; o instalaciones (p. ej., incineradores) para disposición de emergencia de materiales peligrosas; (c) practicas de operación adecuadas, tales como la restricción del acceso a las áreas de proceso; permisos de trabajo para operaciones de riesgo, o entrenamiento especial para la operación y mantenimiento, así como la existencia de tripulaciones de emergencia; (d) la previsión de medios para asegurar la descarga de fluidos liberados durante la operación de los dispositivos de desfogue, evacuación y limpieza, etc; (e) establecimiento de procedimientos de arranque, paro y manejo de las condiciones de
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operación, tales como presurización y despresurización gradual; calentamiento y enfriamiento gradual para minimizar la posibilidad de falla de la tubería, por ej. por fractura frágil. 1.3
Protección técnica.
La evaluación de los requerimientos de seguridad pueden proveer la aplicación selectiva de protección adicional que incluya:
(a) medios para proteger a la tubería contra posibles fallas, como: (1) aislamiento térmico, muros, control de proceso para evitar temperaturas excesivamente altas o bajas y choques térmico; (2) armaduras, guardas, vallas u otro tipo de protección contra abuso mecánico; (3) amortiguamiento o estabilización del proceso y de la dinámica del flujo de fluidos para eliminar, minimizar o brindar protección contra cargas destructivas (por ej. vibración severa, condiciones de operación cíclicas). (b) medios de protección al personal y a las instalaciones en caso de posibilidad de falla de la tubería, como es el confinamiento y la disposición segura de escape de fluidos a través de muros de contención, juntas bridadas, bonetes de válvulas, manómetros, o tubos indicadores; o del sistema de tuberías (en caso de ser de material frágil), limitando la cantidad o proporción de fluido que escapa por paros automáticos o válvulas de bloqueo o exceso de flujo, o cierre automático de la fuente de presión, limitando la cantidad de fluido del proceso en cualquier momento, donde sea esto factible.
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