Diseño de tuberias

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El diseño de tuberías

Diseño de Tuberías

Consideraciones generales y criterios de diseño

El diseño de un sistema de tuberías consiste en el diseño de sus tuberías, brida y su tortillería, empacaduras, válvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor juntas de expansión. También incluye el diseño de los elementos de soporte, tales como zapatas, resortes y colgantes, pero no incluye elde estructuras para fijar los soportes, tales como fundaciones, armaduras o pórticos de acero.
Aun en el caso en que los soportes sean diseñados por un ingeniero estructural, el diseñador mecánico de la tubería debe conocer el diseño de los mismos, por la interacción directa entre tuberías y soportes.

Procedimiento de diseño de tuberías
La lista siguiente muestra los pasos que debencompletarse en el diseño mecánico de cualquier sistema de tuberías:
a) Establecimiento de las condiciones de diseño incluyendo presión, temperaturas y otras condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos, choques de fluido, gradientes térmicos y número de ciclos de varias cargas.
b) Determinación del diámetro de la tubería, el cual depende fundamentalmente de lascondiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presión del fluido.
c) Selección de los materiales de la tubería con base en corrosión, fragilización y resistencia.
d) Selección de las clases de “rating” de bridas y válvulas.
e) Cálculo del espesor mínimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de diseño, de manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzostangenciales producidos por la presión del fluido.
f) Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de tuberías.
g) Análisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la tubería por los distintos tipos de carga estén dentro de los valores admisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los equipos no sobrepasen los valores límites,satisfaciendo así los criterios del código a emplear.
Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es capaz de resistir las cargas sometidas (efectos de la gravedad) o las cargas ocasionales (sismos y vientos), se dispone de los siguientes recursos:
a) Reubicación de soportes
b) Modificación del tipo de soporte en puntos específicos
c) Utilización de soportes flexibles
d)Modificación parcial del recorrido de la línea en zonas específicas
e) Utilización de lazos de expansión
f) Presentado en frío
El análisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los esfuerzos en la tubería, los esfuerzos en componentes locales del sistema y las fuerzas y momentos en los puntos terminales, estén dentro de límites aceptables, en todas las fases de operación normal y anormal,durante toda la vida de la planta.

Normas de diseño

Las normas más utilizadas en el análisis de sistemas de tuberías son las normas conjuntas del American Estándar Institute y la American Society of Mechanical Engineers ANSI/ASME B31.1, B31.3, etc. Cada uno de estos códigos recoge la experiencia de numerosas empresas especializadas, investigadores, ingenieros de proyectos e ingenieros decampo en áreas de aplicación específicas, a saber:
▪ B31.1. (1989) Power Piping
▪ B31.3 (1990) Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping
▪ B31.4 (1989) Liquid Transportation System for Hydrocarbons, Petroleum Gas, Andhydroys Anmonia and Alcohols
▪ B31.5 (1987) Refrigeration Piping
▪ B31.8 (1989) Gas Transmisión and Distribution Piping System
▪ B31.9 (1988)Building Services Piping
▪ B31.11 (1986) Slurry Transportation Piping System
En lo que concierne al diseño todas las normas son muy parecidas, existiendo algunas discrepancias con relación a las condiciones de diseño, al cálculo de los esfuerzos y a los factores admisibles

Cargas de diseño para tuberías
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