B31 3_Rollino_10-1_B.pdf

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Ing. Rubn E Rollino: [email protected] ; [email protected]

ASME B31.3

Tuberas de Proceso de Refineras y Plantas Qumicas

Ing. Rubn E Rollino

[email protected]; [email protected]

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Indice

ContenidoCdigo tuberas a presin: ASME B31 Y B31.3....................................................................................... 7Introduccin .............................................................................................................................................. 7Cdigo ASME B31 ................................................................................................................................... 7

Alcance y contenido .............................................................................................................................. 8Seleccin de la seccin aplicable .......................................................................................................... 9Edicin del Cdigo y Adendas............................................................................................................ 10Interpretaciones ................................................................................................................................... 11Casos ................................................................................................................................................... 11

Introduccin al cdigo ASME B31.3 ...................................................................................................... 11Alcance (300.1) ................................................................................................................................. 11Clasificacin de tipo de servicio. ........................................................................................................ 16

Fluido de Servicio Normal .............................................................................................................. 17Servicio de Fluido Categora D....................................................................................................... 17Servicio Cclico Severo ................................................................................................................... 17Servicio de Fluido Categora M ...................................................................................................... 18Servicio de Fluido de Alta Presin.................................................................................................. 18Fluido de Alta Pureza. ..................................................................................................................... 18

CONDICIONES Y CRITERIOS DE DISEO ...................................................................................... 20Introduccin ............................................................................................................................................ 20Condiciones de diseo ( 301) ................................................................................................................ 22

Presin ( 301.2): ................................................................................................................................ 22Temperatura ( 301.3) ......................................................................................................................... 23

Mnima temperatura de diseo. (301.3.1).................................................................................... 23Componentes sin aislacin. (301.3.2)............................................................................................ 23Tubera aislada externamente. (301.3.3) ....................................................................................... 24Tubera Aislada Internamente. (301.3.4)....................................................................................... 24

Criterios de Diseo.................................................................................................................................. 26Rating presin-temperatura para componentes de tubera ( 302.2) ................................................... 27

Componentes listados que tienen clasificacin (Rating) establecida. (302.2.1)............................ 27Componentes listados sin rating especificado. (302.2.2) .............................................................. 27Componentes no listados. (302.2.3) .............................................................................................. 28

Ratings : Condicin normal de operacin y Tolerancia para variacin respecto de la operacin normal (302.2.4) ............................................................................................................................................ 28Rating en transiciones (302.2.5) ........................................................................................................ 29Tensiones admisibles y otros lmites. ( 302.3) .................................................................................. 29

Tensin admisible ........................................................................................................................... 29Bases para tensiones de diseo. (302.3.2) ..................................................................................... 30Factor de calidad de fundicin. (302.3.3)...................................................................................... 31Factores de calidad de junta soldada. (302.3.4)............................................................................. 31

Sobeespesores. (302.4) ...................................................................................................................... 35diseo por presion ................................................................................................................................... 46Diseo Por Presin. ................................................................................................................................. 46

Introduccin ........................................................................................................................................ 46Tubos rectos bajo presin interna. (304) ........................................................................................... 47

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Tubos rectos bajo presin externa ( 304.1.3)..................................................................................... 49Tubos curvados y piezas a gajos ( Miters) ( 304.2)........................................................................... 49

Piezas a gajos. (Miter Bends) .......................................................................................................... 52Conexiones en derivacin. (304.3) .................................................................................................... 54

Esfuerzos en conexiones en derivacin. (304.3.2.) ....................................................................... 55Refuerzo de conexiones en derivacin. (304.3.3).......................................................................... 56Derivaciones extruidas. (304.3.4).................................................................................................. 59

Cierres o tapas (304.4)...................................................................................................................... 61Presin de diseo de Bridas y Placas ciegas (Blanks) (304.5) .......................................................... 65

Bridas en general ............................................................................................................................. 66Reducciones (304.6) .......................................................................................................................... 67Otros componentes. (304.7.) ............................................................................................................. 68

Componentes no listados. (304.7.2.) ........................................................................................... 68Juntas de expansin. (304.7.4) ...................................................................................................... 69

Componentes: Requerimientos de Fluido. .............................................................................................. 69Requerimientos referidos al tipo de fludo de servicio aplicables para componentes de tubera. ....... 70

Tubos: Requerimientos especficos. (305) .................................................................................... 70Accesorios, curvas, piezas a gajos, conexiones soldadas y solapadas. (305) ................................ 71Vlvulas y componentes especiales. (307) .................................................................................... 72Bridas, Placas ciegas, Caras de bridas y Juntas. (308) .................................................................. 72Pernos/Tornillos. (309).................................................................................................................. 73

Juntas de Unin:Requerimientos del fludo. ........................................................................................... 74Juntas de unin soldadas (311)............................................................................................................. 75

Requerimientos especficos. (311.2) ................................................................................................. 76Juntas de unin socket weld (311.2.4).............................................................................................. 76Soldaduras de filetes (311.2.5) .......................................................................................................... 77Soldaduras de sello (311.2.6.............................................................................................................. 77

Juntas de unin bridadas (312) ............................................................................................................. 77Juntas de unin expandidas o mandriladas (313) ................................................................................. 77Juntas de unin roscadas (314)............................................................................................................. 78Juntas de unin en "Tubing". (315) ....................................................................................................... 79Juntas de unin pestaadas o calafateadas (316).................................................................................. 80Juntas de unin braceadas y soldered (317) ......................................................................................... 80FLEXIBILIDAD Y SOPORTE.............................................................................................................. 81Introduccin ............................................................................................................................................ 81Expansin y flexibilidad (319) .............................................................................................................. 81

Requisitos bsicos. (319.1)................................................................................................................ 82Requisitos Especficos. (319.1.2) .................................................................................................. 82

Conceptos. (319.2)............................................................................................................................. 83Esfuerzos por Desplazamiento. (319.2.2)...................................................................................... 83Rango de esfuerzos por el desplazamiento (319.2.3) .................................................................... 83Tensionado en fro (319.2.4) ......................................................................................................... 84

Propiedades para anlisis de flexibilidad. (319.3) ............................................................................. 84Rango de expansin trmica. (319.3.1) ......................................................................................... 85Reacciones. (319.3.1.b) ................................................................................................................. 85Mdulo de elasticidad. (319.3.2) ................................................................................................... 85Relacin de Poisson. (319.3.3) ...................................................................................................... 85Tensiones. (319.3.4) ...................................................................................................................... 85Dimensiones. (319.3.5).................................................................................................................. 85Factores de flexibilidad e intensificacin de tensiones. (319.3.6) ................................................. 85

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Anlisis de Flexibilidad. ( 319.4) ...................................................................................................... 86Reacciones ( 319.5) ........................................................................................................................... 91Movimientos. (319.6) ........................................................................................................................ 93Medios para incrementar la flexibilidad. (319.7) .............................................................................. 93Anlisis de cargas sostenidas. (320) ................................................................................................. 94

Soportes de tubera. (321)...................................................................................................................... 96Anlisis............................................................................................................................................ 97Esfuerzos sobre soportes. (321.1.3)............................................................................................... 97Materiales (321.1.4)....................................................................................................................... 97Roscas. (321.1.5) ........................................................................................................................... 97Fijaciones. (321.2) ......................................................................................................................... 98

Sistemas Especficos. (322)................................................................................................................... 99Tubera de instrumentacin. 322.3)................................................................................................... 99Sistemas de alivio de presin. (322.6)............................................................................................. 100

MATERIALES...................................................................................................................................... 103Materiales listados. (323.1.1) ...................................................................................................... 104Materiales No listados. (331.1.2)................................................................................................. 107Materiales Desconocidos. (321.1.3) ............................................................................................ 107Materiales usados. (323.1.4)........................................................................................................ 107Limitaciones de temperatura. (323.2).......................................................................................... 107Mtodos de ensayo de impacto y criterios de aceptacin. (323.3) .............................................. 114Requerimientos para materiales referidos a Fluido de servicio. (323.4) ..................................... 119

2. ESPECIFICACIONES Y ESTANDARES PARA COMPONENTES DE TUBERIA..................... 121Introduccin .......................................................................................................................................... 121Requerimientos dimensionales. (326) ................................................................................................. 121

Componentes no listados:.................................................................................................................. 121Rating de componentes. (326.2).......................................................................................................... 121

Componentes listados:....................................................................................................................... 121Componentes no listados:.................................................................................................................. 124

Fabricacion, ensamble y montaje. ......................................................................................................... 129Soldadura. ( 328) ................................................................................................................................. 130

Responsabilidades. ............................................................................................................................ 130Calificaciones de soldadura. (328.2) ............................................................................................... 130

Calificacin por otros. (328.2.2 y .3)........................................................................................... 130Materiales (328.3)............................................................................................................................ 132Preparacin para la soldadura. (328.4).............................................................................................. 134Requerimientos de soldadura. (328.5)............................................................................................. 138Brazing ( 333).................................................................................................................................. 146

Precalentamiento. (330)....................................................................................................................... 147Tratamiento trmico. ( 331)................................................................................................................. 149

Espesor gobernante. (331.1.3) ..................................................................................................... 154PWHT: Calentamiento y enfriamiento. (331.1.4) ....................................................................... 155

Curvado y Conformado. ( 332) ........................................................................................................... 156Tratamiento trmico de curvas y conformados. (332.4.1)............................................................... 157

Ensamblado y Montaje: (335) ............................................................................................................. 157INSPECCION, EXAMINACION Y ENSAYOS ................................................................................. 160Introduccin .......................................................................................................................................... 160Inspeccin y examinacin. ( 340 y 341).............................................................................................. 161

Calificacin del inspector del propietario. (340.4) .......................................................................... 162Examinacin (341) .......................................................................................................................... 162

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Responsabilidad. (341.2)............................................................................................................... 162Criterios de aceptacin ...................................................................................................................... 165

Ensayos y Pruebas.( 345) .................................................................................................................... 170Prueba de fugas. (345.1 a 345.4) ................................................................................................. 170Requerimientos generales. (345.2) .............................................................................................. 171

Preparacin para el ensayo. ( 345.3)................................................................................................ 172Ensayo de fugas hidrosttico. ( 345.4) ............................................................................................ 173Ensayo de fugas neumtico. (345.5)............................................................................................... 175Ensayo de fugas sensitivo. (345.8) .................................................................................................. 176Alternativas al ensayo de fugas. (345.9).......................................................................................... 177

fluido clase m y alta presion.................................................................................................................. 178Introduccin. (M300) .......................................................................................................................... 178

Definicin. (300.2) .......................................................................................................................... 179Condiciones de diseo: (M301)....................................................................................................... 180Criterios de diseo: (M302)............................................................................................................. 180Requerimientos para componentes metlicos, referidos al fluido..................................................... 180

Tubos............................................................................................................................................. 181Accesorios metlicos. (M305.2).................................................................................................. 181Curvas. (M306.1.3)...................................................................................................................... 181Piezas a gajos. (M306.2) ............................................................................................................. 181Conexiones en derivacin construidas. (M306.5) ....................................................................... 181Vlvulas. (307.2) ......................................................................................................................... 181Bridas y Placas ciegas. (M308) ................................................................................................... 181

Parte 4: Juntas de unin..................................................................................................................... 182Uniones soldadas. (M311)........................................................................................................... 182Uniones roscadas. (M314).......................................................................................................... 182Uniones de "Tubing" (M315) ...................................................................................................... 182

Parte 5: Flexibilidad y soportes. ........................................................................................................ 183Parte 6: Sistemas. .............................................................................................................................. 183

Tubera de instrumentacin. (M322.3) ........................................................................................ 183Proteccin contra sobrepresin. (M322.6.3) ............................................................................... 183

Parte 7: Materiales. (M323 a 325) ................................................................................................... 183Parte 8: Componentes........................................................................................................................ 183Parte 9: Fabricacin, ensamble y montaje......................................................................................... 184

Ensamble y montaje. (M335) ...................................................................................................... 184Parte 10: Inspeccin, examinacin y ensayos. .................................................................................. 185

Extensin de la examinacin. (M341.4)...................................................................................... 185Ensayos de fugas. (M345) ........................................................................................................... 185

Introduccin. ..................................................................................................................................... 186Requerimientos modificados para alta presin.................................................................................. 186

Presin y Temperatura de diseo. (K301.2 y .3) ......................................................................... 187Criterios de diseo............................................................................................................................. 187Diseo por presin de componentes de tubera:................................................................................ 188

Tubos rectos bajo presin interna. (K304.1.2) .......................................................................... 188Tubos sometidos a presin externa. (K304.1.3) ......................................................................... 190Tubos curvados y piezas a gajos. (K304.2) ................................................................................. 191Conexiones en derivacin. (K304.3 1) ........................................................................................ 191Cierres. (K 304.4) ..................................................................................................................... 191Bridas y placas ciegas. (K304.5) ................................................................................................. 191Otros componentes. (K304.7.1)................................................................................................... 191

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Anlisis de fatiga. (K304.8)........................................................................................................... 192Parte 3: Componentes de tubera....................................................................................................... 193Parte 4. Requerimientos de servicio para juntas de unin................................................................. 194Materiales. ......................................................................................................................................... 194Parte 8: Normas y especificaciones para componentes. ................................................................... 196FABRICACIN, ENSAMBLADO Y MONTAJE........................................................................... 196

Introduccin .................................................................................................................................. 196Soldadura ( K328) ....................................................................................................................... 197Precalentamiento (K330)............................................................................................................. 200

Tratamiento trmico. (K 331).............................................................................................................. 200Curvado y Conformado. (K332................................................................................................... 201Conformado. (K332.3) ................................................................................................................ 201

Tratamiento trmico de curvas y componentes conformados. (K332.4.1) ........................... 202INSPECCIN, EXAMINACION Y ENSAYOS.............................................................................. 203

Ensayos o Pruebas. (K345).......................................................................................................... 206Ensayo de fugas. (345.1 a K345.4) ........................................................................................ 206Presin. (K345.2.1).................................................................................................................... 206Ensayo de fugas. (K345.4) .......................................................................................................... 207Registros. (K346) ........................................................................................................................ 207

ASME B31.3 Parte 1 "Introduccin a B31 y B31.3"R5-10 Pgina 7


Parte 1

CCDDIIGGOO TTUUBBEERRAASS AA PPRREESSIINN:: AASSMMEE BB3311 YY BB3311..33

IInnttrroodduucccciinn DIAPOSITIVA POWER POINT N 1

ASME B31.3 Rollino 1

ASME B31Cdigo de caeras a presin

ASME B31.3Tuberas de Refineras y plantas qumicas.

El objetivo de la parte 1 de este curso est subdividido en dos partes. Primero efectuar una introduccin al Cdigo ASME para tuberas a presin, reseando su alcance composicin, estructura, secciones e incluyendo la edicin y la responsabilidad por la seleccin de la seccin aplicable. En segundo lugar se efecta para la seccin B31.3 Tuberas de Proceso de Refineras y Plantas Qumicas una resea sobre su estructura, composicin, tuberas y partes alcanzada como as tambin sobre los temas a que refieren los requisitos, lineamientos y recomendaciones contenidos en sus captulos y apndices.

CCddiiggoo AASSMMEE BB3311 DIAPOSITIVA POWER POINT N 2


ASME B31Cdigo para diseo construccin, inspeccin,

examinacin y ensayos de distintos tipos decaeras a presin.

Compuesto de varias secciones



AAllccaannccee yy ccoonntteenniiddoo El contenido del cdigo refiere a lo siguiente: Referencias a especificaciones de materiales aceptables y estndares de componentes, incluyendo

requerimientos dimensionales y ratings presin-temperatura; Requerimientos para el diseo de componentes y ensamblado. Requerimientos e informacin para la evaluacin y limitacin de tensiones, reacciones y

movimientos asociados con presin, cambios de temperaturas y otras fuerzas; Guas y limitaciones para seleccin y aplicacin de materiales, componentes y mtodos de unin; Requerimientos para la fabricacin, ensamblado y montaje de tuberas; y Requerimientos para examinacin, inspeccin y ensayo de tuberas. Procedimientos para operacin y mantenimiento que son esenciales para la seguridad del pblico. Procedimientos para la proteccin de lneas de tuberas contra la corrosin externa e interna. El Cdigo ASME B31 para tuberas a presin, est compuesto por varias secciones individuales, siendo cada una un Standard Nacional de USA y son publicadas bajo la direccin del comit B31. Las reglas de cada seccin han sido desarrolladas considerando la necesidad de aplicar requerimientos especficos para los distintos tipos de tuberas. DIAPOSITIVA POWER POINT N 3


Seccin instalaciones consideradas Ejemplos

ASME B31.1 Caera de potencia Estaciones generadoras de electricidad, Sistemasde Enfriamiento y calefaccin geotrmica,distrital, etc.

ASME B31.3 Caera de proceso Refineras de petrleo, Plantas qumicas,Farmacuticas, Textil, Papel, etc.

ASME B31.4 Sistemas de Transporte deHidrocarburos Lquidos y OtrosLquidos

Transporte de productos, predominantementeentre plantas, terminales y dentro de terminales,bombeo, regulacin, etc.

ASME B31.5 Caeras de refrigeracin Caeras para refrigerantes y enfriamientosecundario.

ASME B31.8 Sistemas de Transporte y Distribucinde gas.

Sistemas de transporte fundamentalmente gasentre las fuentes y terminales, inclusocompresin, regulacin, etc.

ASME B31.9 Caeras de Servicio de edificios Tpicamente Edificios industriales,institucionales, comerciales y pblicos yresidencias del multi-unidad que no requierenmagnitudes de presiones y temperaturascubiertas en B31.1

ASME B31.11 Transporte de barros. Sistemas de transportes de barros acuosospredominantemente entre plantas, terminales ydentro de terminales, bombeo, regulacin, etc.

La siguiente tabla muestra las secciones que componen el cdigo y las aplicaciones consideradas por cada seccin del cdigo incluyen:



Seccin instalaciones consideradas Ejemplos

ASME B31.1 Tuberas de Vapor y Sistemas de Potencia.

Estaciones generadoras de electricidad, Plantas industriales, Sistemas de Enfriamiento y calefaccin geotrmica, etc.

ASME B31.3 Tuberas de Refineras y Plantas Qumicas.

Refineras de petrleo, Plantas qumicas, Farmacuticas, Textil, Papel, etc.

ASME B31.4 Sistemas de Transporte de Hidrocarburos Lquidos y Otros Lquidos

Transporte de productos, predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulacin, etc.

ASME B31.5 Tuberas de refrigeracin Tuberas para refrigerantes y enfriamiento secundario.

ASME B31.8 Sistemas de Transporte y Distribucin de gas.

Sistemas de transporte fundamentalmente gas entre las fuentes y terminales, incluso compresin, regulacin, etc.

ASME B31.9 Tuberas de Servicio de edificios Tpicamente Edificios industriales, institucionales, comerciales y pblicos y residencias del multi-unidad que no requieren magnitudes de presiones y temperaturas cubiertas en B31.1

ASME B31.11 Transporte de barros. Sistemas de transportes de barros acuosos predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulacin, etc.

ASME B31.12 Transporte de Hidrogeno

SSeelleecccciinn ddee llaa sseecccciinn aapplliiccaabbllee

DIAPOSITIVA POWER POINT N 4


Cdigo ASME B31Seleccin de seccin seccin aplicable:

responsabilidad del propietario

Edicin y adendas

Interpretaciones y casos

Es responsabilidad del propietario seleccionar la seccin del cdigo que ms se aproxima a la instalacin bajo consideracin.



Los factores que deben ser considerados para esto deben incluir: Limitaciones de la seccin, requerimientos de la jurisdiccin con autoridad sobre la planta, y la aplicabilidad de otros cdigos y estndares. Puede ser necesario aplicar ms de una seccin y todos los requerimientos aplicables deben cumplirse Ciertas tuberas dentro de una instalacin pueden estar sujetas a otros cdigos y estndares, como ser: ASME BPVC Seccin III. ANSI Z223.1: Cdigo Nacional (USA) para Gas Combustible. NFPA: Normas de proteccin contra fuego. NFPA 99: Instalaciones para el cuidado de la salud. NFPA 8503 Normas para sistemas de combustible pulverizados. Cdigos para edificios y plomera: Aguas potable fra y caliente, sistemas de drenaje, etc. El cdigo fija requerimientos necesarios para el diseo y construccin segura de tuberas de presin. Sin embargo la seguridad no es necesariamente el nico factor que gobierna la especificacin final. El diseador debe conocer que el cdigo no es un manual de diseo y que debe aplicar adems las prcticas de ingeniera. Los requerimientos del cdigo estn bsicamente fijados en trminos de principios y formulas bsicas de diseo. Estos estn suplementados con requerimientos especficos. Los requerimientos especficos del cdigo se basan en la resolucin a travs de los principios de ingeniera simplificados. Puede ser necesario, ante problemas especiales, aplicar anlisis ms completos y rigurosos o no usuales. Se entiende que el diseador es capaz de evaluar tensiones complejas o combinadas y demostrar la validez de sus mtodos.

EEddiicciinn ddeell CCddiiggoo yy AAddeennddaass

La intencin del Cdigo es que la Edicin y las Adendas no sean retroactivas a menos que exista un acuerdo especfico entre las partes para usar otra edicin o sea requerido legalmente.

El Cdigo gobernante debe ser la Edicin y Adenda editada al menos seis meses antes de la fecha del contrato original y deber ser usada a travs del trabajo completo y la operacin inicial.

El Cdigo est bajo la direccin del comit B31 para tuberas a presin el cual est organizado y opera bajo los procedimientos del ASME y est acreditado por el Instituto Nacional de Estndares



Americanos (ANSI). El comit mantiene a las secciones del cdigo actualizadas con los nuevos desarrollos de materiales y tecnologa. Las Adendas son editadas peridicamente y nuevas ediciones son publicadas en periodos de tres a cinco aos

El comit a establecido un procedimiento ordenado para considerar pedidos de interpretacin y revisin del cdigo (apndice O)

IInntteerrpprreettaacciioonneess La interpretacin del Cdigo es realizada de acuerdo con los procedimientos establecidos por el ASME. Las interpretaciones son editadas como un suplemento del Cdigo.

CCaassooss Un Caso es la forma escrita de una respuesta cuando el estudio indica que las palabras del Cdigo necesitan clarificacin, o cuando la respuesta modifica los requisitos existentes o garantizan el permiso para el uso de materiales nuevos o construcciones alternativas. Un Caso normalmente se edita para un periodo de tiempo limitado. Los requisitos del Caso pueden ser incorporados en el Cdigo o el Caso puede expirar, o ser renovado.

IInnttrroodduucccciinn aall ccddiiggoo AASSMMEE BB3311..33



ASME B31.3

Caeras de Refineras y Plantasqumicas.

AAllccaannccee ((330000..11)) Las reglas del Cdigo ASME B31.3 han sido desarrolladas considerando las tuberas tpicas encontradas en Refineras, Plantas petroqumicas textiles, papeleras, criognicas, etc.



Los requisitos mandatorios y no mandatorios y las recomendaciones del cdigo B31.3 estn contenidas en las siguientes partes que lo componen: DIAPOSITIVA POWER POINT N 6


ASME B31.3 - CONTENIDO Parte Alcance Captulo I Alcance y Definiciones. Captulo II Diseo. Captulo III Materiales. Captulo IV Especificaciones de componentes.. Captulo V Fabricacin Ensamble y Montaje. Captulo VI Inspeccin Examinacin y Ensayos. Captulo VII Caera no metlica y caera metlica revest. Captulo VIII Caera para Categora de fluido clase M. Captulo IXCaera de alta presin. Apndices. A a Z

ASME B31.3: Tuberas de Refineras y Plantas Qumicas. Parte Alcance Captulo I Alcance y Definiciones. Captulo II Diseo. Captulo III Materiales. Captulo IV Especificaciones de componentes de tubera. Captulo V Fabricacin Ensamble y Montaje. Captulo VI Inspeccin Examinacin y Ensayos. Captulo VII Tubera no metlica y tubera metlica revestida con no mtales. Captulo VIII Tubera para Categora de fluido clase M Captulo IX Tubera de alta presin. Captulo X Tubera de alta pureza. Apndice A Tensiones admisibles y factores de calidad pata tuberas metlicas y tornilleria. (R) Apndice B Tablas de tensiones y presiones admisibles para no metales. (R) Apndice C Propiedades fsicas de materiales de tubera. (R) (1)

Apndice D Flexibilidad y factores de intensificacin de tensiones. (R) (1 Apndice E Especificaciones referenciadas. (R)

Apndice F Consideraciones Precaucionarias. (G) (2) Apndice G Salvaguardias. (G) (2) Apndice H Ejemplos de clculo para conexiones en derivacin. (G) Apndice J Nomenclatura (I) Apndice K Tensiones admisibles para tubera de alta presin. (R) (3) Apndice L Bridas de aleaciones de aluminio. (S) (4)

Apndice M Gua para clasificacin de servicios. (G) (2) Apndice P Reglas alternativas para evaluacin de rango de esfuerzos. (R) (5) Apndice Q Sistema de calidad. (G) (2) Apndice S Ejemplos de anlisis de esfuerzos en sistemas de tuberas. (G) (2) Apndice V Variacin admitida en servicio a alta temperaturas. (G) (2) Apndice X Juntas de expansin. (Fuelles). (R) Apndice Z Preparacin de requisiciones tcnicas. (R) (6)



(R) Requerimientos, (G): Gua.; (S): Especificacin; I: Informacin Notas: 1) Contiene requerimientos a ser utilizados por defecto si no existen otros ms aplicables 2) No son requerimientos pero el usuario del Cdigo es responsable por considerar su aplicacin. 3) Requerimientos solamente aplicables para servicio de alta presin. 4) Contiene ratings presin-temperatura, materiales, dimensiones y marcas de bridas de aluminio

aleado. 5) Contiene requerimientos alternativos. 6) Contiene requerimientos administrativos. El Captulo I contiene el alcance del Cdigo y las definiciones aplicables. Los captulos II a VI incluyen los requerimientos aplicables para el diseo, construccin, montaje,

inspeccin y ensayo de sistemas para categora de servicio normal. Dentro del Cdigo es mencionado como "Cdigo Base".

Los captulos I a VI constituyen la base del cdigo y contienen los requisitos aplicables a tubera metlica cuyo fluido de servicio no sea Categora M o Alta Presin. Todas las clusulas de la base del cdigo empiezan con la numeracin 3XX. Las clusulas del cdigo son resumidas abajo: Capitulo 1 Alcance y Definiciones clusulas 300 a 300.4

Este capitulo contiene las declaraciones generales que han sido relacionadas sobre el intento y uso del

cdigo. Esta seccin es usualmente mirada por encima aunque es esencial para entender la aplicacin de

los requisitos del cdigo. Capitulo II Clusulas de Diseo 301 a 322 Este capitulo cubre las distintas Solicitaciones (Fuerzas) que deben considerarse y otras consideraciones que son aplicables en el de sistemas de tubera. Esta separado en seis partes. Parte 1 Condiciones de Diseo y Criterio; Parte 2 Presin de Diseo de los Componentes de Tubera; Parte 3 Fluido de Servicio para los Componentes de Tubera; Parte 4 Requisitos para las Juntas de Tubera segn el Fluido de Servicio;



Parte 5 Flexibilidad y Soportes; Parte 6 Sistemas; Capitulo III Clusulas para materiales 323.X Capitulo IV Clusulas para Estndares para Tubera 326.X Capitulo V Fabricacin, Ensamble, y Montaje clusulas 327.X a 335.X Capitulo VI Inspeccin, Examen, y Pruebas clusulas 340.X a 346.X Captulo VII: Tubera No Metlica y Tubera recubierta con no metales. Los requerimientos, aplicables a tubera no metlica y tubera recubierta con no metales estn en el Capitulo VII. Las clusulas en este capitulo comienzan todas con la letra "A" Estas clusulas tambin son seguidas por el esquema numrico de la base del cdigo Como un ejemplo la clusula de la base del cdigo 328 trata los requisitos de soldadura y la correspondiente clusula del capitulo VII A328 trata sobre pegado de materiales plsticos. El captulo VIII se aplica a sistemas para categora de servicio clase M. El captulo IX se aplica a sistemas para categora de alta presin. El captulo X se aplica a sistemas para categora de alta pureza. Antes de aplicar los requerimientos del Cdigo, el inspector debe asegurarse que se halla definido la categora de servicio.

CCoonntteenniiddoo yy AAllccaannccee.. (300.1.1) DIAPOSITIVA POWER POINT N 7


AlcanceEl Cdigo aplica a todos los fluidos incluyendo:Qumicos en bruto, intermedios y terminados;Productos del petrleo;Gas, vapor, aire y agua;Slidos fluidificados; yRefrigerantes



El Cdigo contiene requisitos aplicables a: diseo, materiales, componentes, fabricacin, ensamble, montaje, insdpeccin, examinacin, y ensayos o pruebas de. No contiene requisitos aplicables a la etapo de operacin y mantenimiento ni al abandono de plantas. El Cdigo aplica a todos los fluidos incluyendo: Qumicos en bruto, intermedios y terminados; Productos del petrleo; Gas, vapor, aire y agua; Slidos fluidificados; y Refrigerantes Excepto cuando sea especficamente excluido en el cdigo, el cdigo cubre toda la tubera dentro de los limites de la propiedad de las plantas dedicadas al proceso o manejo de productos qumicos, del petrleo, o relacionados. Tubera para Equipos paquetizados. La tubera que interconecta las piezas o las etapas de los equipos paquetizados deber estar de acuerdo con el B3 1.3. Exclusiones El cdigo excluye lo siguiente: Presin manomtrica Interna > 0 pero



Tubos, cabezales de tubos, tubos pasantes, y colectores de hornos, los cuales son internos a la cubierta del horno Recipientes a Presin, intercambiadores de calor, bombas, compresores, y otros equipos para el manejo o proceso de fluidos Plomera, alcantarillado, y desages Sistemas de proteccin contra el fuego construidos de acuerdo con los requisitos de las compaas aseguradoras u otros estndares de ingeniera para la proteccin del fuego

CCllaassiiffiiccaacciinn ddee ttiippoo ddee sseerrvviicciioo.. DIAPOSITIVA POWER POINT N 8


Clasificacin de tipo de servicio.

Fluido de Servicio NormalFluido de Servicio Categora DFluido de Servicio Categora MFluido de Servicio Alta Presin.

Adems los servicios bajo condiciones cclicasseveras, tambin se consideran especialmente

A continuacin se resumen algunas de las definiciones contenidas en el Cdigo que pueden ser utilizadas durante el desarrollo de los temas abarcados por el curso.

CCllaassiiffiiccaacciinn ddee SSeerrvviicciiooss El propietario es el responsable asignar la categora de servicio en funcin del fluido y condiciones de operacin. El apndice M contiene un flujograma que es una gua para la seleccin de los requisitos aplicables a partir de las condiciones de diseo. Los tipos de servicio son: Fluido de Servicio Normal Fluido de Servicio Categora D Fluido de Servicio Categora M Fluido de Servicio Alta Presin. Fluido de Servicio Alta Pureza.



Adems los servicios bajo condiciones cclicas severas, tambin se consideran especialmente. El propietario de una instalacin tiene la responsabilidad global por el cumplimiento con el ASME b31.3, y por establecer los requisitos para el diseo, construccin, examen, inspeccin, y pruebas que sern gobernados enteramente por fluido manejado o proceso de la instalacin de la cual la tubera es una parte. El propietario es tambin responsable por la designacin de la tubera en ciertos fluidos de servicio. Los requisitos del ASME B31.3 para el diseo y la construccin incluyen requisitos del fluido de servicio, el cual afecta la seleccin y aplicacin de los materiales, componentes, y juntas. Los requisitos del fluido de servicio incluyen prohibiciones, limitaciones, y condiciones, tales como limites de temperatura o requisitos de seguridad. Los requisitos del Cdigo para un sistema de tubera son los ms restrictivos de aquellos que apliquen a cualquiera de sus elementos.

FFlluuiiddoo ddee SSeerrvviicciioo NNoorrmmaall Un servicio al cual pertenece la mayora de la tubera cubierta por el ASME B31.3, por ej. no sujeta a las reglas para la Categora D, Categora M, o fluido de servicio a Alta Presin, y no sujeto a condiciones cclicas severas. Las reglas para Servicio Normal estn contenidas en el ASME B31.3 Captulos I al VI para sistemas de tubera metlicos, y en el Capitulo VII para tubera no metlica y tubera recubierta con no metales. Todas las clusulas en el Capitulo VII empiezan con un prefijo "A".

SSeerrvviicciioo ddee FFlluuiiddoo CCaatteeggoorraa DD Un servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican: El fluido manejado no es inflamable, no es txico, y no daa los tejidos humanos; La presin de diseo manomtrica no excede 150 psi; y La temperatura de diseo esta entre -200F (-290C) y 3660F (1860C). Las reglas para el servicio categora D se encuentran tambin en los Captulos 1 a VI para sistemas de tubera metlicos y en el Capitulo VII para tubera no metlica y tubera recubierta con no metales.

SSeerrvviicciioo CCcclliiccoo SSeevveerroo

SE > 0,8SA y cantidad de ciclos > 7000. Los elementos de tubera para el Servicio de Fluido Normal pueden tambin ser usados bajo condiciones cclicas severas a no ser que un requisito especifico para condiciones cclicas severas lo establezca.



SSeerrvviicciioo ddee FFlluuiiddoo CCaatteeggoorraa MM

Un servicio en el cual la exposicin potencial del personal se juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposicin a una muy pequea cantidad de un fluido txico, causada por el escape, puede producir danos irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente. Las reglas especificas para el servicio categora M estn contenidas en el ASME B31.3 Capitulo VIII y debern ser usadas en conjuncin con los Captulos I al VI para sistemas de tubera metlicos y con el Capitulo VII para tubera no metlica/o recubierta con no metales, sin embargo las reglas del capitulo VIII toman precedencia sobre las reglas en el Capitulo la VII. Los prrafos en el Capitulo VIII estn numerados con el prefijo "M" para tubera metlica y "MA" para tubera no metlica y tubera recubierta con no metales.

SSeerrvviicciioo ddee FFlluuiiddoo ddee AAllttaa PPrreessiinn El Capitulo IX del ASME B3 1.3, suministra las reglas alternativas para el diseo y la construccin de tubera designada por el propietario como Fluido de Servicio Alta Presin Estas reglas solamente se aplican cuando sean especificadas por el propietario, y solamente como un todo no parcialmente. Las reglas del Capitulo IX no son aplicables para un Fluido de Servicio Categora M. Todos los prrafos en el Capitulo IX comienzan con el prefijo "K". Estos se usan en conjuncin con los Captulos 1 a VII como esta definido en el Capitulo IX. Alta presin se considera cuando la presin excede la permitida por el rateo del ASME B 16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseo especificada y el grupo del material. Sin embargo, no existe un limite de presin especificada para la aplicacin de las reglas. El propietario tiene la opcin de usar estas reglas aunque las presiones y temperaturas sean menores a aquellas definidas. Estas reglas aplican nicamente como un todo. Las reglas para Tubera de Alta Presin no son aplicables para el Fluido de Servicio Categora M.

FFlluuiiddoo ddee AAllttaa PPuurreezzaa.. Es un servicio que requiere mtodos alternativos de fabricacin, examinacin y ensayo no cubiertos en el resto del cdigo, con la intencin de producir un nivel controlado de limpieza. El trmimo tambin aplica a trminos comoalta pureza, ultra alta pureza, higienico o aseptico.



Resumen de Condiciones de servicio: FLUIDO DE SERVICIO

CARACTERISTICAS CAPITULOS APLICABLES

Servicio normal Servicio distinto a D, M o alta presin.

La mayora de los servicios.

Captulo I a VII

Categora D No inflamable, No txico, no peligroso para humanos.

Captulo I a VII ( con modificaciones)

presin de diseo < 150psi (1035 kPa) t de diseo entre -200F (-290C) y 3660F (1860C).

Categora M Pequea exposicin al fluido en caso de fugas, puede causar daos irreversibles a las personas

Captulo VIII

Alta presin > PN 420 (Clase 2500) Captulo IX

Alta Pureza Servicio que requiere mtodos alternativos de fabricacin, examinacin y ensayo no cubiertos en el resto del cdigo, con la intencin de producir un nivel controlado de limpieza.

Captulo X

ASME B31.3 Parte 2"Criterios y condiciones de diseo" R8 Pgina 20


Parte 2

CCOONNDDIICCIIOONNEESS YY CCRRIITTEERRIIOOSS DDEE DDIISSEEOO

IInnttrroodduucccciinn DIAPOSITIVA POWER POINT N 9


DiseoDiseoEl captulo II: Partes 1 a 6 contieneEl captulo II: Partes 1 a 6 contiene

las condiciones y criterios de diseolas condiciones y criterios de diseo

Establece los criterios yEstablece los criterios yrequerimientos a considerar pararequerimientos a considerar paradefinir las solicitaciones a que serdefinir las solicitaciones a que sersometida la caera.sometida la caera.



Captulo II: Partes 1 a 6

Condiciones y criterios de diseo.Diseo por presin de componentes.Seleccin y limitaciones de componentes.Seleccin y limitaciones de juntas de

unin.Expansin, Flexibilidad y Soporte.Requerimientos aplicables a sistemas.

Las partes 1 a 6 del captulo II del Cdigo contienen los requerimientos de diseo aplicables a la tubera de proceso subdivididos de la siguiente forma: Condiciones y criterios de diseo. Diseo por presin de componentes de tubera. Seleccin y limitaciones de componentes de tubera. Seleccin y limitaciones de uniones de tuberas. Expansin, Flexibilidad y Soporte. Requerimientos aplicables a sistemas especficos. Dentro de las condiciones de diseo se describen las fuentes de solicitacin a considerar, como ser presin, temperatura y otras fuerzas.



Al tratar las condiciones de diseo se describen los criterios a aplicar para la asignacin de las condiciones de presin y temperatura admisibles para componentes ya sea que tengan ratings asignados o no. A continuacin se enuncian los temas a que refieren las condiciones y criterios de diseo:

CCoonnddiicciioonneess ddee ddiisseeoo Presin Temperatura Temperatura Influencia del ambiente Efectos dinmicos Efectos del peso Cargas de expansin y contraccin trmica. Efectos de soportes, anclajes y movimientos en puntos terminales. Efectos de ductilidad reducida. Efectos cclicos. Efectos de condensacin del aire.

CCrriitteerriiooss ddee ddiisseeoo.. Ratings presin-temperatura para componentes estndar, especialmente diseados y no listados. Tolerancias para variacin de Presin y Temperatura. Ratings en las zonas de unin de servicios diferentes.

TTeennssiioonneess aaddmmiissiibblleess yy oottrrooss llmmiitteess.. Limites y bases para tensiones de diseo. Factor de calidad de soldaduras longitudinales y en espiral Factor de calidad de fundicin. Lmites de tensiones debidas a cargas sostenidas y tensiones de desplazamiento. Lmites de tensiones debidas a cargas ocasionales.

SSoobbrreeeessppeessoorreess ddeebbiiddooss aa oottrraass ccaauussaass.. Corrosin. Erosin. Roscado y entallado. Resistencia mecnica.



CCoonnddiicciioonneess ddee ddiisseeoo (( 330011))

Las condiciones de diseo, definen la presin, temperatura y otras fuerzas aplicables al diseo de Sistemas de Tuberas de potencia. Los sistemas de tuberas deben ser diseados para la ms severa condicin de coincidencia de presin, temperatura y otras cargas y estas son aquellas para las que resulte el mayor espesor de tubera requerido y el mayor "rating" de bridas. (Excepto cuando el cdigo indique lo contrario). El diseo de tuberas debe cumplir con las siguientes condiciones: DIAPOSITIVA POWER POINT N 11


Condiciones de diseoPresin; Temperatura. Influencia del ambiente.Condensacin del

aire.Efectos dinmicos.Efectos del peso.Cargas de expansin y contraccin trmica.Efectos de soportes, anclajes y terminalesEfectos de ductilidad reducida.Efectos ciclicos.

PPrreessiinn (( 330011..22)):: Unidades: (psi-kPa) La presin de diseo de cada componente de un sistema de tubera no debe ser menor que la presin en la ms severa condicin coincidente de la presin interna o externa y la temperatura esperada durante el servicio.

La condicin ms severa es aquella para la cual resulta el mayor espesor requerido y/o l ms alto rating.

(Cuando coexisten ms de una condicin, el rating gobernante de acuerdo a las especificaciones listadas puede diferir del rating de los componentes diseados de acuerdo con 304.

La ms severa condicin coincidente de la presin interna o externa y la temperatura esperada durante el servicio. Se debe considerar todas las condiciones de presin y temperatura y sus variaciones, el diseo va enfocado a obtener el mayor espesor de componente o l mas alto rateo requerido. Los sistemas de tubera debern estar protegidos por medio de vlvulas de alivio o debern ser diseados a la ms alta presin posible que pueda desarrollar el sistema. Como fuentes de presin deben incluirse:



Influencia del ambiente, Oscilacin de presin, Operacin inadecuada, Falla de los dispositivos de control.

TTeemmppeerraattuurraa (( 330011..33)) Unidades: (F- C) La temperatura de Diseo de cada componente de un sistema es aquella a la cual, bajo la presin coincidente, el mayor espesor o l mas alto rating del componente es requerido. Consideraciones mnimas para determinar la Temperatura de Diseo Temperaturas del fluido Temperaturas ambientales Radiacin solar Temperaturas de los medios de calentamiento o enfriamiento

MMnniimmaa tteemmppeerraattuurraa ddee ddiisseeoo.. ((330011..33..11)) Es la ms baja temperatura esperada durante el servicio. Esta temperatura puede hacer que se apliquen requerimientos especiales de diseo y calificacin de materiales. (Ver tambin 301.4.4 y 323.2.2)

CCoommppoonneenntteess ssiinn aaiissllaacciinn.. ((330011..33..22)) La temperatura de diseo de componentes descubiertos o no aislado deber ser: Para temperaturas de fluido menores a 650C (1500F), la temperatura del componente deber ser

la temperatura del fluido a no ser que la radiacin solar u otros efectos resulten en una temperatura ms alta.

Para temperaturas del fluido de 650C (1500F), y superiores, a no ser que una temperatura

promedio mas baja sea determinada por medio de pruebas o clculos de transferencia de calor, la temperatura de diseo deber estar basada en lo siguiente;

Las vlvulas, tubos, extremos solapados, accesorios soldados, y otros componentes que tengan un

espesor de pared comparable a la tubera: el 95% de la temperatura del fluido. Bridas (excepto las de junta solapada o Lap joint) incluyendo aquellas en accesorios y vlvulas:

90% de la temperatura del fluido. Bridas de junta solapada o lap joint: 85% de la temperatura del fluido Bulonera/Tornilleria: 80% de la temperatura del fluido.



TTuubbeerraa aaiissllaaddaa eexxtteerrnnaammeennttee.. ((330011..33..33)) La Temperatura de diseo deber ser la temperatura del fluido a no ser que los clculos, las pruebas, o experiencia en servicio basada en medidas soporten otra temperatura Si es aplicable, debe tomarse en consideracin el calentamiento o enfriamiento de la tubera por encamisado/enchaquetado o equivalente.

TTuubbeerraa AAiissllaaddaa IInntteerrnnaammeennttee.. ((330011..33..44)) La temperatura de diseo debe basarse en los clculos de transferencia de calor o pruebas.

IInnfflluueenncciiaa ddeell aammbbiieennttee ((330011..44))

Efectos del enfriamiento sobre la presin Cuando el enfriamiento del fluido puede reducir la presin por debajo de la atmosfrica creando vaco interno. En este caso la tubera debe ser diseada para soportar presin externa o deben efectuarse previsiones para romper el vaco.

Efectos de la expansin del fluido. Cundo la expansin del fluido por calentamiento pueda incrementar la presin, la tubera debe disearse para poder soportar la presin incrementada o deben efectuarse previsiones para el alivio de presin.

Congelamiento atmosfrico. Cuando la temperatura de diseo del sistema es por debajo de 0C (32F)debe considerarse la posibilidad de congelamiento de la humedad ambiental y la acumulacin de hielo. Tambin debe considerarse el posible mal funcionamiento de superficies con movimiento, vlvulas, etc.

Baja temperatura ambiente. Debe considerarse en el anlisis de tensiones de desplazamiento.



EEffeeccttooss ddiinnmmiiccooss (( 330011..55)) Los siguientes efectos dinmicos deben considerarse en el diseo:

Impacto Causado tanto por fuerzas tanto internas (incluidos cambios de caudal, shock hidrulico, Golpe de ariete y otros), como externas.

Viento Deben utilizarse datos meteorolgicos, ordenanzas, etc. para el diseo de tuberas expuestas a vientos. El mtodo de clculo puede ser de acuerdo a ASCE 7 "Cargas de diseo mnimas para edificios y otras estructuras". Informacin de autoridades locales tambin puede ser utilizada.

Sismo Cuando es aplicable, deben considerarse en el diseo de sistemas de tuberas, los efectos de las fuerzasr de sismo.El mtodo de anlisis puede ser segn ASCE 7. Informacin de autoridades locales tambin puede ser utilizada

Vibracin La tubera debe ser diseada, fijada y soportada considerando vibracin de forma originada de fuentes como impacto, pulsacin de la presin, resonancia de compresores y viento.

Reacciones de descarga. La tubera debe disearse para soportar estas reacciones.

EEffeeccttooss ddeell ppeessoo (( 330011..66)):: Los siguientes efectos de peso combinados con otras fuerzas debidas a otras causas deben ser tenidos en cuenta por el diseador.

Carga viva Peso del fluido transportado y/o el fluido de ensayo. Nieve y hielo deben considerarse cuando es aplicable.

Carga muerta Peso de la tubera, aislacin, revestimientos y otras cargas superpuestas permanentes.



CCaarrggaass ddee eexxppaannssiinn yy ccoonnttrraacccciinn ttrrmmiiccaa (( 330011..77)):: El diseador debe tomar en cuenta las fuerzas y momentos resultante de estos efectos. La tubera deben contener curvas, codos, cambios de direccin, etc. Los soportes deben permitir el movimiento entre anclajes. Para absorber movimientos pueden utilizarse juntas de fuelle corrugado, deslizantes, manguito, esfricas o articuladas, como as tambin mangueras flexibles si los materiales con que estn construidas conforman lo especificado en el Cdigo, sus partes son de diseo holgado y est previsto el desajuste completo de sus partes durante la operacin. Debe considerarse los efectos debidos a: Cargas debidas a restricciones de movimiento o anclajes. Cargas debidas a gradiente de temperatura. Cargas debidas a diferentes caractersticas de expansin. Otros efectos dinmicos a considerar son : Efectos de los soportes, anclajes y movimientos de los puntos terminales. Efectos de la reduccin de la ductilidad. (Por soldadura, tratamiento trmico, curvado, baja

temperatura de servicio, etc.) Efectos cclicos. Efectos de condensacin del aire: A temperaturas de -191C (-312F) en el aire ambiente se

produce condensacin y enriquecimiento de oxigeno. Esto deber ser considerado en la seleccin de materiales, incluyendo aislacin.

CCrriitteerriiooss ddee DDiisseeoo



Criterios de diseoRatings presin-temperatura para componentes.Componentes listados con rating establecido.Componentes listados sin ratin establecido.Componentes no listados.Variacin de Presin y Temperatura: Tolerancias.Ratings en zonas de unin de servicios diferentes.

Los criterios a ser utilizados en el diseo de tuberas y componentes, cubren:



Clasificacin (rating) presin-temperatura para componentes estndar, diseados especialmente y no listados.

Tensiones admisibles y limites de otras tensiones para componentes de tubera. Factores de calidad y sobreespesores requeridos por varias causas.

RRaattiinngg pprreessiinn--tteemmppeerraattuurraa ppaarraa ccoommppoonneenntteess ddee ttuubbeerraa (( 330022..22)) CCoommppoonneenntteess lliissttaaddooss qquuee ttiieenneenn ccllaassiiffiiccaacciinn ((RRaattiinngg)) eessttaabblleecciiddaa.. ((330022..22..11))



Ejemplos ratingsRAT IN GS FOR GR OUP (PAR A GR UPO) 1.4

Forgings (Forjados) Pla tes (C hapas) (1)C-Si A 515 Gr 60 (1)C-M n-Si A 350 Gr LF1,Cl. 1 (1) A 515 Gr 60 (1)

For t>800 F See ASM E B 16.5Para t>800 F Ver ASM E B 16.5

W OR KIN G PR ESSUR ES BY CLASSES (PR ESIONES DE TRAB AJO POR C LASE), psig

Classt F 150 300 400 600 900 1500 2500

-20-200 235 620 825 1235 1850 3085 5145200 215 560 750 1125 1685 2810 4680300 210 550 730 1095 1640 2735 4560400 200 530 705 1060 1585 2645 4405500 170 500 665 995 1495 2490 4150

600 140 455 610 915 1370 2285 3805650 125 450 600 895 1345 2245 3740700 110 450 600 895 1345 2245 3740750 95 445 590 885 1325 2210 3685800 80 370 495 740 1110 1850 3085

850 65 270 355 535 805 1340 2230900 50 170 230 345 515 860 1430950 35 105 140 205 310 515 860

1000 20 50 70 105 155 260 430

Una clasificacin (rating) presin-temperatura ha sido establecida para ciertos componentes de tuberas. Estos ratings estn contenidos en algunas de las normas listadas en la tabla 326.1. Excepto que exista alguna limitacin especfica en el Cdigo, estos ratings son aceptables por el Cdigo para su aplicacin. En caso de que esta clasificacin (rating) no alcance l limite superior de temperatura permitido por el cdigo, el rating presin-temperatura entre los dos valores (el establecido en las especificaciones y l limite superior del cdigo) puede ser calculado de acuerdo a las reglas del cdigo, estando estas extensiones sujetas a restricciones. Los componentes en estos estndares pueden ser usados a las presiones y temperaturas listadas en el estndar pero no deben exceder los limites de presin y temperatura impuestos por el cdigo en ciertos casos. Algunos ejemplos de normas o especificaciones que incluyen el rating presin-temperatura de componentes de tubera son: Vlvulas: Vlvulas: Roscadas, bridadas y con extremos para soldar

ASME B16.5

Bridas: Pata tuberas y accesorios bridados Bridas de gran dimetro ASME B16.47

CCoommppoonneenntteess lliissttaaddooss ssiinn rraattiinngg eessppeecciiffiiccaaddoo.. ((330022..22..22)) Algunas de las especificaciones listadas en 326.1, por ejemplo accesorios para soldar a tope (El. ASME B-16.9, y .11), indican que el rating presin-temperatura (schedule en este caso), est basado en en un



tubo recto sin costura. Excepto que se limite en alguna parte de este Cdigo, estos componentes hechos con materiales con igual esfuerzo admisible, debern ser rateados utilizando no ms del 87.5% del espesor nominal correspondiente a un tubo sin costura de igual schedule, peso o clase de presin del accesorio , menos otras tolerancias que apliquen al tubo (Ejemplos: profundidad de rosca, sobreespesor por corrosin) En Componentes que tengan costura recta o en espiral en la zona retenedora de presin, el rating debe adems ser multiplicado por el factor W como se indica en 302.3.5.e.

CCoommppoonneenntteess nnoo lliissttaaddooss.. ((330022..22..33))

Componentes no listados en la tabla 326.1, pero que conforman especificaciones o estndares publicados pueden ser utilizados de acuerdo a lo siguiente: El Diseador asegure que las propiedades fisico-qumicas, el mtodo de fabricacin y control de calidad

son comparables a los de componentes listados equivalentes. La presin de diseo debe ser verificada de acuerdo a 304. Otros componentes no listados deben ser calificados de acuerdo a 304.7.2.

RRaattiinnggss :: CCoonnddiicciinn nnoorrmmaall ddee ooppeerraacciinn yy TToolleerraanncciiaa ppaarraa vvaarriiaacciinn rreessppeeccttoo ddee llaa ooppeerraacciinn nnoorrmmaall ((330022..22..44))

Es reconocido que ocurren variaciones de presin y temperatura durante la operacin. Tales variaciones deben ser consideradas en la seleccin de la presin y temperatura de diseo (301.2 y 301.3). La condicin ms severa debe determinar las condiciones de diseo, a menos que se cumplan todos los criterios siguiente: La tubera no tenga componentes de hierro fundido u otros metales no dctiles. La tensin nominal debida a presin no excede la tensin de fluencia a temperatura (Ver 302.3)

de este Cdigo y y valores de Sy de ASME BPVC Seccin II Part D (Table Y-1). exceeded) Tensiones longitudinales combinadas no deben exceder los lmites de 302.3.6. El nmero total de variaciones de presin-temperatura sobre las condiciones de diseo, durante

toda la vida til del sistema no debe exceder 1000. En ningn caso la presin incrementada debe exceder el valor de presin de prueba de acuerdo a 345.

Variaciones ocasionales por sobre las condiciones de diseo deben mantenerse dentro de los siguientes lmites:

33%, si el evento individual no tiene una duracin mayor a 10 y la suma de eventos no supera las

100 horas/ao, o 20% si el evento individual no tiene una duracin mayor a 50 horas y la sumna de eventos no

supera 500 horas al ao.

Los efectos de tales variaciones deben ser considerados como seguros por el diseador mediante metodos aceptables para el propietario (Ver apndice V del Cdigo) Variaciones por debajo de la temperatura mnima indicada en el apndice A, no son admitidas, a menos que se cumplan los requerimientos de 323.2.2 para la ms baja temperatura durante tales variaciones.



La aplicacin de presiones que superen los ratings de vlvulas puede producir durante ciertas condiciones prdidas por los sellos y dificultades en la operacin. La presin diferencial sobre el elemento de cierre de la vlvula, no debe exceder el mximo diferencial de presin recomendado por el fabricante.

RRaattiinngg eenn ttrraannssiicciioonneess ((330022..22..55)) Cuando se conectan sistemas que operan a diferentes condiciones de diseo, debe colocarse una vlvula de divisin con un rating presin temperatura correspondiente a la condicin ms severa. Si la vlvula opera a distintas temperaturas, puede ser seleccionada sobre la base de diferentes temperaturas, siempre que pueda soportar la presin de ensayo requerida sobre ambos lados.

TTeennssiioonneess aaddmmiissiibblleess yy oottrrooss llmmiitteess.. (( 330022..33))

TTeennssiinn aaddmmiissiibbllee DIAPOSITIVA POWER POINT N 14


Limites de tensiones admisibles

Tensiones admisibles: El prrafo 302.3 dalos criterios para establecerlas.

Traccin: Tablas A-1 y A-2Corte.Compresin.Flexin

Traccin Tensiones bsicas admisibles en traccin para metales y tensiones de diseo para materiales de bulonera / tornillera se listan en las tablas A-1 y A-2 respectivamente, son determinados de acuerdo con 302.3.2 En las ecuaciones del Cdigo donde aparece el producto SE los valores de tensin se multiplican por el factor de calidad correspondiente Ec Ej. En la tabla A-1A se listan valores de Ec y en la tabla A-1B se listan valores de factores de junta soldada, Ej.

Corte: El esfuerzo admisible en corte no debe exceder el 80% de los valores determinados para traccin.

Flexin: Las tensiones admisibles en flexin no deben exceder el 160% de los valores determinados para traccin.



Compresin: No se deben considerar valores superiores a los de traccin y adems debe considerarse la estabilidad estructural.

BBaasseess ppaarraa tteennssiioonneess ddee ddiisseeoo.. ((330022..33..22)) DIAPOSITIVA POWER POINT N 15


Tensiones admisibles y otros lmitesTensiones admisibles y otros lmites

Limites y bases para tensiones de diseo.Factor de calidad de soldaduras.Factor de calidad de fundicin.Lmites de tensiones debidas a cargas sostenidas

y tensiones de desplazamiento.

Lmites de tensiones debidas a cargasocasionales.

Este punto fija las bases para establecer los valores de tensiones de diseo de bulones/pernos y otros materiales. Los valores aplicados estn basados en diferentes condiciones de servicio. Los criterios para los casos ms habituales se indican a continuacin. Otros valores estn fijados para el caso de creep, materiales no listados y fatiga. a) Bulones/Pernos: No se debe exceder el menor de: Un cuarto de la mnima tensin de rotura a temperatura ambiente (ST) o un cuarto de la mnima tensin de rotura a temperatura. (la menor) Dos tercios de la mnima tensin de fluencia a temperatura ambiente (SY) o dos tercios de la mnima tensin de fluencia a temperatura. (la menor) Nota: Para materiales con resistencia aumentada por tratamiento trmico endurecidos por esfuerzo y que operan por debajo del rango creep: 0.2ST, 1/4 de la mnima tensin de rotura a temperatura, de SY y dos tercios de la mnima tensin de fluencia a temperatura. (la menor). Para materiales sometidos al fenomeno creep, ver mas informacin en el cdigo b) Hierro fundido: 1/10 de la resistencia a la tensin a temperatura ambiente o a temperatura mayor. c) Hierro dctil:: 1/10 de la resistencia a la tensin a temperatura ambiente o a temperatura mayor. d) Otros materiales. (No incluye hierro maleable) No se debe exceder el menor de: Un tercio de la mnima tensin de rotura a temperatura ambiente (ST) o un tercio de la mnima tensin de rotura a temperatura. (la menor) Dos tercios de la mnima tensin de fluencia a temperatura ambiente (SY) o dos tercios de la mnima tensin de fluencia a temperatura. (la menor) Para aceros austeniticos y aleaciones de nickel de similar comportamiento esfuerzo-deformacin: el menor entre 2/3 Sy y 90% de la cedencia a temperatura (No indicado para bridas y otros componentes en los que una pequea deformacin puede causar fugas. En su lugar usar 2/3 del valor indicado en la tabla A-1 o 2/3 de la cedencia a t indicada en tabla Sy de la seccin II parte D). Para aceros estructurales 0,92 del menor valor indicado arriba. Para materiales sometidos al fenomeno creep, ve mayor detalle en el cdigo.



f) Materiales no listados (323.1.2): La resistencia a la tensin o cedencia a t, debe determinarse multiplicando el promedio esperado de resistencia a la tensin o cedencia a t por la relacin ST SY por el promedio de resistencia esperado a t ambiente.

FFaaccttoorr ddee ccaalliiddaadd ddee ffuunnddiicciinn.. ((330022..33..33))

El factor de calidad de fundicin Ec definido aqu es requerido para todos los componentes fundidos que no tengan establecido un rating presin-temperatura en las especificaciones de la tabla 326.1 A las fundiciones de hierro gris y maleable que conforman especificaciones listadas se le asigna un factor Ec igual a 1,00, debido a que las tensiones admisibles consideradas son conservativas. Para muchos otros metales y fundiciones "estticas" que conformen las especificaciones y que se examinen de acuerdo con MSS SP-55, "Factores de calidad para aceros fundidos para vlvulas, Bridas, Accesorios y otros componentes de tubera" se le asigna un factor Ec igual a 0,80. A las Fundiciones centrifugadas que cumplen nicamente los requerimientos qumicos, traccin, prueba hidrosttica, aplastamiento e inspeccin visual, tambin se les asigna un factor Ec igual a 0,80. Los factores de calidad de fundicin bsicos se encuentran tabulados en la tabla A1-A. Los factores de calidad de fundicin pueden ser incrementados si se realiza en cada colada examinaciones suplementarias.

FFaaccttoorreess ddee ccaalliiddaadd ddee jjuunnttaa ssoollddaaddaa.. ((330022..33..44)) El cdigo requiere el uso de factores de calidad de juntas soldada La tabla A1-B tabula los factores bsicos para juntas soldadas longitudinales o en espiral para los componentes mostrados en la tabla 302.3.4 estn basados en costuras de penetracin total. Los tubos sin costura tienen un factor de calidad Ej. = 1.00

TABLA 302.3.4 FACTORES DE EFICIENCIA DE JUNTAS SOLDADAS LONGITUDINALES N Tipo de Junta Tipo de costura Examinacin Factor E 1 Soldadura en horno a tope continua Recta De acuerdo a

especificacin 0.60 (Nota 1)

2 Soldadura por resistencia Recta o espiral De acuerdo a especificacin

0.85 (Nota 1)

3 Soldadura por fusin elctrica Recta o espiral De acuerdo a especificacin

0.80

a) Soldadura a tope simple. Radiografiado spot adicional segn 345.5.1

0.90

(Con o sin aporte) 100% RX adicional segn 344.5.1 y tabla 341.3.2

1.00

b) Junta a tope doble. Recta o espiral De acuerdo a especificacin

0.80

(Con o sin aporte) RX spot adicional segn 341.5.1

0.90

(Excepto las cubiertas por 4.a) 100% RX adicional segn 344.5.1 y tabla 341.3.2

1.00

4 (a) API 5L

SAW Recta con una o dos costuras

De acuerdo a especificacin

0.95

GMAW Espiral Combinado SAW y GMAW



NOTAS:

No se admite incrementar el factor E en juntas 1 y 2 por radiografiado.

LLiimmiitteess ddee tteennssiioonneess ccaallccuullaaddaass ssoobbrree llaa bbaassee ddee ccaarrggaass ssoosstteenniiddaass yy eexxppaannssiinn ttrrmmiiccaa.. ((330022..33..55))

A continuacin se describen los lmites de tensiones establecidos debidas a las siguientes causas: Presin interior y exterior. Tensiones de expansin. Tensiones longitudinales: Por peso de la tubera, aislacin, y otras cargas, Tensiones debidas a cargas ocasionales.

Presin interna y externa El criterio de no exceder las tensiones admisibles del apndice "A", es satisfecho cuando el espesor de pared (incluyendo refuerzo) del componente de tubera cumple los requerimientos dados en 304. Para presin externa hay que considerar adems los medios de rigidizacin. (Ver 304.1.3)

Esfuerzos debidos a cargas sostenidas. La suma de las tensiones longitudinales SL debidas a presin, peso y otras cargas sostenidas no deben exceder el producto de Sh. Sh. se toma de la tabla A-1 a la temperatura de metal en las condiciones de operacin que se estn considerando.

Rango de tensiones de desplazamiento admisible (SA) El rango de tensiones de desplazamiento computado SE en un sistema (Ver 319.4.4) no debe exceder el rango de tensiones admitidas SA calculado por la siguiente frmula (Ver tambin 319.2.3 y 319.3.4) SA =f (1.25Sc + 0.25Sh) (1a) Si Sh es mayor que SL, se aplica la ecuacin 1b. SA =f [1.25( Sc + Sh) - SL ] (1b) Sc= Tensin admisible para el material base a la mnima temperatura (Fra) indicada en las tablas de tensin admisible. (Apndice A) (En ecuaciones 1a y 1b debe limitarse a 138MPa (20ksi) si se usa f>1.0) Sh= Tensin admisible para el material base a la mxima temperatura (Caliente) indicada en las tablas de tensin admisible. (Apndice A) (En ecuaciones 1a y 1b debe limitarse a 138MPa (20ksi) si se usa f>1.0) Sc y Sh no requieren ser afectadas por el factor de junta longitudinal y hay que afectarlas por el fator de calidad de fundicin si aplica. f = Factor de reduccin rango de tensin (tubos no corrodos)para condiciones cclicas de un nmero total N de ciclos completos de temperatura durante la vida til esperada en operacin. (Ver figura 302.3.5) o calculada por ecuacin (1c). Valor mnimo 0.15 para cantidad de ciclos indefinidamente grande.



f (ver fig. 302.3.5)= 6.0 (N) -0.2 < fm fm= 1.2 para materiales ferrosos con resistencia ltima a rotura < 517MPa (75ksi) a 371C (700F. Para otros fm=1.0 La ecuacin (1c) no se aplica para seleccionar factores ms all de 2 x 106 ciclos.

N: Cantidad equivalente de ciclos de desplazamiento completo esperado en la vida til del sistema de tubera. Sc y Sh: Esfuerzos mximos admisibles a la menor y mayor temperatura del ciclo bajo anlisis. FIGURA 302.3.5 Factor de rango tensiones, f.

Cuando el rango de tensin computada vara, debido a expansin trmica u otras condiciones, SE es definido como el mayor rango de tensin de desplazamiento computado. El valor de N en ese caso debe calcularse mediante la siguiente frmula: N = NE + r15N1) donde i = 1,2, ....,n. (1d) Donde: NE= Nmero de ciclos a cambio de temperatura completo TE para el cual se calcul SE r1,= Si / SE N1,= Nmero de ciclos asociados con Si. Si = Cualquier rango de tensin de desplazamiento computado, menor que SE 302.3.5.e) Factor de junta soldada W: A temperaturas elevadas la resistencia a largo plazo de la junta soldada puede ser menor que la del material base. Para tubos con costura los factores SE y Sh debe ser multiplicado W, para determinar el espesor requerido por presin interna y cargas longitudinales. No aplica para viento, sismo, cargas ocasionales y otras circunstancias (ver 302.3.5.e en el cdigo.)



El valor de W se obtiene de la tabla 302.3.5. Valores diferentes pueden utilizarse si estan basados en ensayo creep o extensa experiencia, con las limitaciones indicadas en el Cdigo.



LLiimmiitteess ddee tteennssiioonneess ccaallccuullaaddaass,, ddeebbiiddooss aa ccaarrggaass ooccaassiioonnaalleess ((330022..33..66))

Durante la operacin: La suma de las tensiones longitudinales producidas por la presin, y otras cargas sostenidas SL (cargas vivas y muertas, soportes temporarios de extra peso, etc.) y de las tensiones producidas por cargas ocasionales tales como viento y terremoto, pueden superar como mucho 1,33 veces las tensiones bsicas dadas en el apndice A. A temperaturas mayores de 427C (800F) , como alternativa al uso del factor 1.33, el esfuerzo admisible para cargas ocasionales de corta duracin (ej.viento, Oleaje, viento extremo, sismo) puede tomarse como factor de reduccin del 90% del esfuerzo de fluencia a temperatura (Seccin II Parte dtablas Y-1 o Y-3) y para materiales distintos a fundicin gris, hierro ductil y otros materiales con comportamiento no dctil. El factor de reduccci representa la disminucin de resistencia a largo plazo y alta temperatura. Si no existe mejor informacin, debe tomarse igual a 1 para aceros inoxidables austenticos e =0.8 para el resto de materiales. Para fundiciones debe multiplicarse por el factor de calidad Ec. . Durante ensayos o pruebas:

Las tensiones debidas al ensayo no estn sujetas a las limitaciones de 302.3 y no es necesario considerar otras cargas ocasionales, tal como viento y terremoto como si actuaran en forma coincidente con las cargas de ensayo.

SSoobbeeeessppeessoorreess.. ((330022..44)) El cdigo establece que deben fijarse tolerancias o sobreespesores para compensar debilitamientos debidos por ejemplo a mtodos de fabricacin y condiciones de servicio.



Sobreespesores debidos a otras causas

Corrosin.Erosin.Roscado.Entallado.Resistencia mecnica



CCoorrrroossiinn oo EErroossiinn Cuando es esperado Corrosin o Erosin, debe incrementarse el espesor de pared por sobre el determinado de acuerdo a otros requerimientos de diseo. Esta tolerancia debe ser a juicio del diseador, consistente con expectativa de vida til de la tubera.

RRoossccaaddoo yy rraannuurraaddoo El espesor mnimo calculado de la tubera a ser roscada debe ser incrementado en una dimensin equivalente a la profundidad de la rosca; dimensin "h" de ASME B1.20.1 o equivalente. Para superficies maquinadas donde la tolerancia no es especificada, debe asumirse un valor adicional de 0.5mm (0.02 in.) adems de la profundidad del corte.

RReessiisstteenncciiaa mmeeccnniiccaa El espesor de la tubera debera incrementarse cuando y donde es necesario debid

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