Sistemas y maquinas de fluido

INSTITUTO TECNOLGICO DE LOS MOCHIS

DISEO DE TUBERIAS CON NORMAS AMSA/ASTM

NORMAS QUE RIGEN EL DISEO Y /O DIMENCIONAMIENTO DE TUBERIAS

MATERIA:SISTEMAS Y MAQUINAS DE FLUIDOS

PROFESOR:ING. LUIS ORTIZ

PRESENTA

VEGA CABRERA RAFAELLEON MERCADO ANTHONY VALENZUELA CASTRO JOSE ALEJANDO VALDEZ LAUCARLOS SANCHEZJESUS EDGAR IBARRARENE CUADRAS NAFARRATEHORACIO ROJAS

Septiembre de 2014

Los Mochis, Sinaloa[Sistemas y maquinas de fluido]

Instituto Tecnolgico De los Mochis Pgina 10

Este trabajo fue realizado en la materia de sistemas y maquinas de fluido. Con el propsito de analizar y comprender las normas que rigen el diseo de tuberas.

NDICE

Pgina

I.- Resumen4

II.- Introduccin5

III.- Antecedentes 6

III.1 Descripcin Fluido. 6

III.2 Dimetro econmico para tuberas 7

III.3 Seleccin del dimetro ptimo de tubera para flujo por gravedad 8

III.4 Seleccin del dimetro ptimo de tuberas para sistemas de flujo con bombeo 9

III.5 Normas ANSI /ASTM (American National Standards Institute).10

III.6 Cdigos para tuberas a presin18

III.7 Normas nacionales19

III.8 alcance del Cdigo20

III.9 Materiales para sistema de tuberas20

III.9. Consideraciones Generales24

III.9.1 Precauciones sobre materiales especficos25

III.9.2 Sistemas de tuberas metlicas27

III.9.3 Componentes sin relaciones de presin-temperatura especficas32

III.9.4 diseo de precion de componentes metalicos: espesor de las paredes32

lV. CONCLUCIONES40

V. BIBLIOGRAFIA41

Los Mochis, Sinaloa[Sistemas y maquinas de fluido]

I. RESUMEN

En la mayora de los casos nos hemos encontrado con el hecho de que en el mercado compite un determinado nmero de tuberas de distintos materiales y, por otra parte, no han sido todava, convenientemente difundidas las reglas precisas que posibilitan la seleccin ms adecuada a los requerimientos de cada proyecto en particular, la que queda a criterios o simpatas de los proyectistas, las ms de las veces, sin fundamentos en criterios ingenieriles. Es el objetivo del presente trabajo es mostrar que en la mayora de los caso que el ingeniero desee diseas sistemas hidrulicos o redes de tuberas es necesario conocer el reglamento con el que se est sujeto el proyecto, es el lineamiento con el que se est sujeto el diseo de tuberas. Si se tiene en cuenta que en los proyectos del denominado Saneamiento Bsico, el tem Tuberas Instaladas, representa en la mayora de los casos el porcentaje ms elevado de las inversiones a realizar (alrededor del 70%), surge claramente la ventaja econmica de una seleccin apropiada de los materiales a seleccionar. Por otra parte las teoras y metodologas disponibles actualmente, muchas de ellas contempladas en las exigencias normativas de clculo, seleccin e instalacin de tuberas, configuran un vasto campo de informacin ingenieril, que constituye de por s una especializacin profesional, de gran importancia en el futuro mediato, si se tienen en cuenta las inversiones que nuestro pas est obligado a realizar en los prximos decenios en el rea del saneamiento bsico. Tan vasta es la informacin tcnica de referencia, que su aplicacin exitosa es solo posible en nuestros das, gracias al prodigioso avance de las modernas computadoras y sobre todo de la disponibilidad de las mismas y de los programas de clculo adecuados por parte de los proyectistas. El fundamento del presente texto, se sintetiza en la comparacin del criterio tradicional de seleccin, confrontado con el criterio moderno que en el desarrollo del mismo se expone. Por cierto, no se pretende profundizar los conceptos a los que se har referencia, los que debern ser encontrados en la bibliografa especializada, sino ilustrar acerca de la problemtica y las maneras de atacarla.

II. INTRODUCCINEn el presente texto se tratarn conceptos de inters ntimamente relacionados con la problemtica de la seleccin de las tuberas mediante normas. En especial se analizar y revisar el concepto de clase de una Tubera, aprovechando la oportunidad para precisar el origen tcnico de su fundamento y adems formular las crticas del caso, para quienes, en la seleccin de las tuberas entre la variedad que ofrece el mercado, consideran a la clase como el criterio nico y por excelencia, para la adopcin del material de las mismas. Se adelanta, o se recuerda, que el concepto de clase est relacionado nicamente con la solicitacin debida a la presin interna en rgimen permanente o en reposo. Las solicitaciones por Golpe de Ariete y por Cargas externas, debern tambin ser consideradas e implicarn la verificacin de la clase seleccionada. Para probar los conceptos y las definiciones de referencia, que constituyen el objetivo central, se utilizan conceptos de la Hidrulica Bsica, que se reproducen con cierto grado de profundidad.En el Instituto Nacional de Normas Estadounidenses o ANSI (por sus siglas en ingls) ha estado supervisando las directrices y las normas para los productos manufacturados a travs de varios sectores. Las bridas aprobadas por ANSI se utilizan parael mercadoindustrial que se ocupa de los sistemas de procesos del gas, el aire y el vapor.PropsitoLas bridas se utilizan para unir una serie de tuberas u otras bridas juntas. Algunas bridas, como en el sector del petrleo y del gas, estn obligadas a mantenerse bajo altos niveles de presin. ASNI proporciona estndares para los fabricantes de bridas para ponerlas a prueba antes de que puedan ser comercializadas a un sector en particular.ImportanciaANSI proporciona normas en las bridas, dependiendo de la presin en libras por segundo por pulgada (PSI, por sus siglas en ingls), de acuerdo al tamao en pulgadas de la brida. La presin y el tamao dependen de si la brida est soldada a la tubera, roscada o atornillada.ConsideracionesDependiendo del material del cual est hecho la brida, comoel hierrofundido o el acero, y el tipo de material utilizado para los accesorios de roscado, cada brida es designada a una clase particular. A partir de estas clasificaciones, una serie de requisitos, como la capacidad de presin-temperatura, las dimensiones del perno y de lastuercas, el material de revestimiento y otros factores, constituyen las normas de acuerdo con las caractersticas de la brida.III. ANTECEDENTES

III.1 Descripcin Fluido.

En mecnica de fluidos, se pretende transmitir los conceptos fundamentales de las leyes que rigen el comportamiento de los fluidos, para que se puedan entender y abordar problemas reales de ingeniera en sus diversos campos de aplicacin.

Es obvio que la Mecnica de Fluidos comprende una amplia gama de problemas, principalmente en las obras e instalaciones hidrulicas (tuberas, canales, presas, etc.) y en las turbo mquinas hidrulicas (bombas y turbinas).

En el siguiente documento se establecer algunos parmetros en forma generalizada y elemental de los sistemas de tuberas plasmados en diferentes normas, as como determinar su incidencia en la economa.

A medida que un fluido fluye por un conducto, tubo o algn otro dispositivo (tuberas) ocurren prdidas de energa debido a la friccin, al dimetro de la tubera y de igual manera debido a otros accesorios presentes en las lneas de flujo.

Tales energas traen como resultado una disminucin de la presin entre dos puntos del sistema de flujo lo que hace que dichos sistemas sean creados tomando en cuenta las necesidades de transporte de los fluidos y los parmetros a los cuales deben abstenerse para dicha fabricacin de las lneas de flujos.

III.2 Dimetro econmico para tuberas

Todos los casos de seleccin de tuberas tratados han supuesto modelos de flujo sencillos para los cuales es posible deducir una expresin general, en funcin del flujo volumtrico, con la cual es posible calcular el dimetro ptimo.En este trabajo de investigacion trataremos el uso de mtodos de bsqueda directa para el clculo del dimetro ptimo de fluidos no newtonianos, no permite la aplicacin del mtodo clsico de optimizacin. Cuando se genera la necesidad de transportar un caudal Q, de un fluido dado a lo largo de cierta distancia; de inmediato se piensa en la utilizacin de tubera para lograr tal fin. Ahora se abordar el tema desde el punto de vista econmico.La razn econmica por la cual se afirma lo anterior, es que el crculo es la forma geomtrica que tiene mayor rea con el menor permetro (y por lo tanto requiere menos material para su construccin). Al momento de seleccionar el dimetro de la tubera no solo se debe considerar un criterio tcnico (capacidad y resistencia); sino tambin debe estar basado en un criterio econmico. El criterio econmico que ser propuesto est sustentado en el anlisis del Costo Total del Ciclo de Vida para una longitud de tubera dedo el. Costo Total incluye el costo inicial de instalacin (costo fijo o de capital), ms el costo de operacin (bombeo) en el cual se incurre a lo largo de todo el tiempo de trabajo de la tubera. El sentido comn nos indica que el valor de la tubera aumenta, en la medida en que el dimetro aumenta. Y haciendo una anlisis somero, se puede evidenciar fcilmente que las prdidas de energa generadas por la friccin (y por consiguiente el consumo de energa), para un caudal Q fijo, disminuye en la medida en que la tubera es de mayor tamao.En concreto, todos los dimetros de tubera tienen un costo de instalacin fijo y un costo de operacin que crece exponencialmente en la medida en que se aumenta el caudal.tornndose en caf y secos; los filamentos son de 45 a 50 mm de longitud doblados hacia adentro contra el pistilo, instados a 7 y 5 mm arriba de la base del tubo; las anteras miden 25mm de largo; el fruto es una cpsula ovada o brevemente cuspidada. FIGURA 1. Gafica de incremento de costos de operacion

Como se puede ver en la grfica anterior, cuando el caudal es bajo, el costo de operacin tambin es bajo, pero este ultimo crece exponencialmente en la medida en que se incrementa el caudal manejado. Cuando el caudal es bajo el mayor porcentaje del costo total se le atribuye al costo de instalacin, pero en la medida que dicho caudal aumente, el costo de operacin crece muy rpido, y muy fcilmente, duplica o triplica el costo de instalacin. Lo expuesto anteriormente, fue con la intencin de mostrar los dos componentes de costo y su comportamiento, para un dimetro de tubera dado, en funcin del caudal Q manejado.

Seleccin del dimetro ptimo de tubera Para flujo por gravedad (Supondremos un sistema de flujo como el mostrado)

En la figura 1, en el cual se cumplen las Siguientes condiciones:

1. El flujo es isotrmico y estacionario.2. El fluido es viscoso y el rgimen de flujo es Laminar.3. Las prdidas por energa cintica y contracciones y expansiones bruscas son despreciables Ante la magnitud de las prdidas por friccin.4. La longitud de la tubera para instalar es conocida, y el dimetro del conducto es nico.

El mtodo consiste en evaluar el sistema para Una serie de dimetros supuestamente vlidos y escoger la solucin para la cual se obtiene un flujo igual o mayor con la carga disponible.

Ejemplo ilustrativo (para una mayor comprensin del texto)Se desea conducir por gravedad una solucin de CMC (de peso molecular medio) al 1,5 % y 1 100 Kg/m3 de densidad, desde un tanque cuyo nivel de lquido se encuentra a 8 m de altura hasta la descarga, a travs de una tubera de 500 m de longitud total. El flujo volumtrico que se debe conducir es de 30 L/min. Se conoce que el modelo reolgico viene dado por el modelo de Ellis:

Valores resultantes de los calculos del dimetro ptimo para el ejemplo ilustrativoD (mm)Af 103(m2)F 8 v IH(s-1)

wcdinas/cm2e(Pas)RegfgHh(m)

1007,855,040,970,19236,71,741,79

754,4211,7321,850,18648,801,315,60

501,9640,0067,950,17080,880,7925,7

una menor hasta obtener la tubera con la cual se obtienen 8 m de carga o ms. Los resultados obteni- dos para otros dimetros, siguiendo la meto-dologa de clculo expuesta, se dan en la tabla 1.Como se puede observar en la tabla 1, que muestra los resultados obtenidos en los clculos de la tuberas seleccionadas, la tubera que cumple los requerimientos es la de 75 mm, ya que necesita de una carga esttica de 5,80 m para dar el flujo requerido (30 L/min) y la carga disponible es mayor (8 m), de acuerdo con esto la tubera de 75 mm da un flujo mayor. Observe que la tubera de 50 mm requiere de 25,2 m de carga esttica para dar el flujo pedido, por lo que evidentemente resulta muy pe- quea. La tubera de 100 mm, sin embargo, resulta muy grande.

III.3 Seleccin del dimetro ptimo de tubera para flujo por gravedad

Supondremos un sistema de flujo como el mostrado en la figura 3, en el cual se cumplen las siguientes condiciones:1. El flujo es isotrmico y estacionario.2. El fluido es viscoso y el rgimen de flujo es laminar.3. Las prdidas por energa cintica, contracciones y expansiones bruscas son despreciables ante la magnitud de las prdidas por friccin.4. La longitud de la tubera para instalar es conocida, y el dimetro del conducto es nico.

El mtodo consiste en evaluar el sistema para una serie de dimetros supuestamente vlidos y escoger la solucin para la cual se obtiene un flujo igual o mayor con la carga disponible.

FIGURA 2. Figura 3: Depsito abierto a la atmsfera.

III.4 Seleccin del dimetro ptimo de tuberas para sistemas de flujo con bombeo

Para la aplicacin del mtodo que a continuacin se expone se hacen las mismas suposiciones que para el caso anterior.

El caso que se trata es el ms frecuente: el caudal, la longitud de la lnea y dems circunstancias del transporte se presentan como dato, debindose elegir el dimetro del conducto y dimensionar los medios de impulsin del fluido. Siendo as las cosas, la eleccin de un dimetro determina la velocidad media del fluido y se puede plantear la ecuacin de balance de energa mecnica para calcular el consumo de potencia necesaria para el transporte. Debe notarse que las prdidas de carga dependen sensiblemente del dimetro del conducto y para fluidos viscosos que fluyen, por lo general, en rgimen laminar son inversamente proporcionales a la cuarta potencia del dimetro.

En el caso de los lquidos, las prdidas de carga suelen ser el factor relevante a los efectos de la seleccin del dimetro; en este caso un estudio somero proporciona dos o tres posibles dimetros dentro de una serie normalizada de tubera, y el problema se limita a resolver la estimacin tcnico-econmica entre los costos fijos de la instalacin y los gastos de explotacin (mantenimiento y gasto de energa para el bombeo), debindose elegir el dimetro cuyo costo resulte mnimo.

De cualquier manera, este valor ptimo tcnico-econmico ha de tomarse como orientativo, y puede verse modificado por razones estratgicas o de otro tipo. Un aumento en el costo de la energa desplaza la seleccin hacia tamaos superiores de lnea. En este sentido debe preverse un valor de este costo que sea representativo durante la vida til de la instalacin.

III.5 Normas para tuberas

Los requisitos o caractersticas que debe cumplir una caera (su dimetro nominal es distinto de su dimetro real) o un tubo (su dimetro, nominal coincide con su dimetro real) estn determinados por su aplicacin o uso. Estos requisitos consisten fundamentalmente en reunir ciertas propiedades mecnicas y tener ciertas caractersticas de resistencia al medio al que sern expuestas, lo que est determinado, fundamentalmente, por el material, mtodo de fabricacin y tratamiento trmico de ste.

Con el fin de ordenar, uniformar y asegurar la calidad, se han establecido normas que, se preocupan de estos aspectos. Dado que no es econmico imponer exigencias de fabricacin que produzcan caractersticas no necesarias en una aplicacin particular, no existe una norma nica y se han desarrollado normas especficas para cada tipo de aplicacin. De aqu que el nmero de normas existentes para caeras y tubos es muy grande.

Al momento de especificar una caera o tubo para una aplicacin particular se debe tener presente que puede haber varios materiales, contemplados dentro de una norma, que cumplen con los requisitos particulares. Por otro lado, un mismo material, puede estar incluido en varias normas.

Un error muy frecuente es confundir el grado de un acero con su norma de fabricacin. Se escucha a usuarios que piden un acero A106 sin especificar cul, en circunstancias que dentro de esta norma para caeras sin costura de acero al carbono para alta temperatura, existen los grados A, B y C con cantidades crecientes de carbono que producen valores crecientes de tensin de ruptura.

III.6 Normas ANSI (American National Standards Institute)

B1.20.1 Roscas para tubera. General B1.20.3Junta seca de roscas para tuberas. B16.1Bridas y accesorios bridados de tubera en fundicin de hierro. Clase 25, 125 y 250 B16.3Accesorios roscados en fundicin de hierro maleable. Clase 150 y 300. B16.4Accesorios roscados en fundicin gris. Clase 150 y 250. B16.5Bridas y accesorios bridados de tubera (NPS " hasta 24"). B16.9Accesorios de tuberas para soldar a tope. B16.10Dimensiones de cara a cara y extremo a extremo, en vlvulas. B16.11Accesorios forjados para soldar a enchufe y roscados. B16.12Accesorios de drenaje roscados en fundicin de hierro. B16.14Tapones, casquillos y tuercas de fijacin roscados, para tuberas de hierro. B16.15Accesorios roscados en fundicin de bronce. Clase 125 y 250. B16.18Accesorios de presin en fundicin aleada de cobre, con unin para soldar. B16.20Juntas metlicas para bridas de tubera: Junta de anillo, espirometlica y enchaquetadas. B16.21Juntas planas, no metlicas, para bridas de tubera. B16.22Accesorios de presin de cobre y cobre aleado, con unin para soldar. B16.23Accesorios de drenaje en aleacin de cobre, con unin para soldar. B16.24Bridas y accesorios bridados de tubera en aleacin de cobre fundido. Clase 150 y300. B16.25Extremos para soldar a tope. B16.26Accesorios de fundicin de cobre aleado para tubos de cobre abocardados. B16.28Codos y curvas de acero de radio corto, para soldar a tope B16.29Accesorios de drenaje en cobre y aleacin de cobre, con unin para soldar. B16.33Vlvulas operadas manualmente para uso en un sistema de tuberas de gas, hasta 125 psi (de " hasta 2"). B16.34Vlvulas bridadas, roscadas y con extremos para soldar. B16.36Bridas de orificio. B16.38Vlvulas metlicas para distribucin de gas (operadas manualmente, desde 2 "hasta 12" y un mximo de 125 psi). B16.39Uniones roscadas de tubera en fundicin de hierro maleable. B16.40Vlvulas y vlvulas de cierre termoplsticos operadas manualmente, en un sistemade distribucin de gas. B16.41Requisitos de calificacin funcional para conjuntos de vlvulas pilotadas en Plantas Nucleares. B16.42Bridas y accesorios bridados en fundicin de hierro dctil. Clase 150 y 300. B16.44Vlvulas metlicas para gas, operadas manualmente, para uso domstico. B16.45Accesorios de fundicin de hierro para sistemas de drenaje Sovent. B16.47Bridas de acero de gran dimetro (NPS 26" hasta 60"). B16.48Cierres de lnea de acero. B16.49Tubos curvados por induccin para soldar a tope, en un sistema de transporte ydistribucin. B31.1Red de tuberas de energa B31.3Red de tuberas de proceso. B31.4Sistema de transporte por tubera para hidrocarburos lquidos y otros lquidos. B31.5Tubera de refrigeracin y componentes de intercambiadores de calor. B31.8Sistema de tuberas para transmisin y distribucin de gas. B31.9Tubera de servicio de edificaciones. B31.11Sistema de tubera de transporte de lodos. B36.10Tubera de acero soldada y sin soldadura. B36.19Tubera de acero inoxidable

III.6 Normas ASTM (American Section of the International Association for Testing Materials)

Normas ASTM ms usadas

III.7 Cdigos para tuberas a presinEl cdigo para tuberas a presin (ANSI B31) consiste en cierto nmero desecciones que constituyen en forma colectiva el cdigo. La tabla 2.1 muestra la forma que tenia el cdigo B-31 en su emisin de diciembre de 1980. Las secciones se publican como documentos independientes por sencillez y conveniencia. Las secciones difieren sensiblemente unas de otras.El Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping Code (ANSI B31.3) es una seccin de ANSI B31, derivado de la funcin de los cdigos de tuberas para plantas qumicas (B31.6) y refineras de petrleo (B31.3). Algunos de los aspectos ms importantes de ANSI B31.3, se resumen a continuacin y se enfocan principalmente a construcciones soldadas y sin costura. Cuando se menciona la palabra cdigo en esta subseccin, sin ninguna identificacin adicional, se estar haciendo referencia a la seccin B31.3 del cdigo ANSI B31. El cdigo fue publicado por la American Society of Mechanical Engineers, (ASME). Las referencias al cdigo ASME son las que se refieren al cdigo ASME Boiler and Pressure Vessel Code, publicado tambin por la misma ASME.sus hbitats nativos. Estas plantas son relativamente sensibles a la salinidad, sobre todo en estado juvenil; pero no son muy sensibles a altas concentraciones de Ca ni a metales pesados como el Cu, y el Zn. El pH ptimo es entre 5 y 8, fuera de este rango son muy sensibles (Epstein, 1972).Designacin y nmero deNormaAlcance y AplicacinObservaciones*

Tubera de potencia B31.1.0Para todas las tuberas encentrales generadoras de vaporltimo nmero 1980

Tubera para gases combustibles B 31.2Para gases combustibles decentrales generadoras de vapor y edificios industriales

ltimo nmero 1968

Tuberas para plantas qumicas y refineras petroleras B 31.3Para todas las tuberasdentro de los lmites de las instalaciones dedicadas al procesamiento y manejo de productos petroqumicos y conexos, salvo aquellos proscritos por el cdigo

ltimo nmero 1980

Tuberas de transporte de aceites B 34.4Para productos lquidos,crudos o refinados en lneas de tuberas por todo el terreno

ltimo nmero 1979

Tuberas de refrigeracin B31.5Para tuberas derefrigeracin en unidades embaladas y edificios comerciales o pblicos

ltimo nmero 1974

Tuberas para energa nuclearB 31.7Para fluidos cuyas prdidasen el sistema podran causar riesgos de radiaciones para el personal de la planta o el pblico en general

Vase la seccin 3 del cdigo ASME para calderas y recipientes a presin

Sistemas de distribucin y transmisin de gases B31.8Para gases de tuberas portodo terreno, as como tambin para lneas de distribucin de las ciudades

ltimo nmero 1975

* Se publican adiciones a intervalos entre la aparicin de ediciones completas. Los datos sobre los ltimosnmeros pueden ser obtenidos de la American Society of Mechanical Engineers, 345 East 47th Street, New York, N. Y. 10017

Tabla 2.1 Estado del cdigo ANSI B31 para tuberas a presin.

III.8 Normas nacionales

El American National Standards Institute, ANSI, y el American Petroleum Institute, API, han establecido normas dimensionales para los componentes de tuberas mas avanzados. En las secciones del cdigo ANSI B31 es posible encontrar especificaciones sobre materiales de tuberas y accesorios y mtodos de prueba de la American Society Testing and Materials, ASTM, especificaciones de la American Welding Society, AWS, y normas de la Manufacturers Standarization Society of the Valve and Fitting Industry, MSS. Muchas de estas normas contienen relaciones de presin-temperatura que sirven como ayuda a los ingenieros en su trabajo de diseo. No obstante, debe tenerse en cuenta que el empleo de normas no elimina la necesidad de aplicar el criterio de ingeniera. Por ejemplo, considrese que, aunque las formulas de clculo del cdigo reconocen la necesidad de una tolerancia que tenga en cuenta los efectos de corrosin, las tablas para normalizacin de vlvulas, bridas, accesorios, etc., no incorpora la tolerancia correspondiente. La introduccin del cdigo establece requisitos de ingeniera considerados como necesarios para el diseo seguro y la construccin de sistemas de tuberas. Aunque la seguridad es la consideracin bsica del cdigo, no es el factor que predomina en la especificacin final de ningn sistema de tubera a presin. Los diseadores deben tener en cuenta que el cdigo no es un manual de diseo y no se establece para evitar la necesidad de un criterio de ingeniera competente.

III.9 alcance del Cdigo.

El cdigo prescribe los requisitos mnimos de los materiales, diseo, fabricacin, ensamble, soportes, instalacin, examen, inspeccin y prueba de los sistemas de tuberas sujetas a presin o vaco. En la figura 2.1 se ilustra el alcance del B31.3. Se aplica a todo tipo de fluidos que, incluso slidos fluidificados y para todo tipo de usos, excepto los que se mencionan en la figura.

III.9 Materiales para sistema de tuberas.

El cdigo prescribe los requisitos mnimos de los materiales, diseo, fabricacin, ensamble, soportes, instalacin, examen, inspeccin y prueba de los sistemas de tuberas sujetas a presin o vaco. En la figura 2.1 se ilustra el alcance del B31.3. Se aplica a todo tipo de fluidos que, incluso slidos fluidificados y para todo tipo de usos, excepto los que se mencionan en la figura.

MATERIALES DE TUBERIASTUBERIAS METLICAS TENEMOS: Tuberas de bronce, tuberas de cobre, tuberas de acero, tubos de hierro fundido

TUBERIAS DE HIERRO FUNDIDO: Las tuberas de hierro fundido son largamente utilizadas para aguas residuales. Se utiliza generalmente en el servicio de agua y desage, sobre todo cuando la tubera debe estar en contacto directo con la tierra. En colectores de alcantarillado, este tipo de tubera se recomienda emplear: a) Cuando la tubera sea instalada en un lugar de paso de vehculos y con un recubrimiento mnimo (tapada). b) Cuando la tubera sea instalada a grandes profundidades por sobre los lmites de resistencia de otros materiales. c) Cuando la tubera sea instalada en forma colgada o aparente, donde pueden producirse deformaciones importantes. d) Cuando existe la necesidad de atravesar o pasar sobre ros. e) Cuando existe la necesidad de pasar sobre vanos de puentes donde la vibracin afectara a otro tipo de materiales. f) Cuando la pendiente del colector es superior a 15 %. La principal desventaja que se puede mencionar de los tubos de hierro fundido es la abrasin, principalmente en tuberas de impulsin. Para la utilizacin en redes de alcantarillado, los tubos, deben ser protegidos contra la corrosin interna y externa mediante por lo menos, un revestimiento de cemento. Modernamente, tales revestimientos son ejecutados empleando materiales vinlicos, resinas epxicas y ceras micro cristalizadas.

TUBERIAS DE ACERO

Su uso comn es en el transporte de agua, vapores, aceites, combustibles y gases. Las tuberas con mayor capacidad condujeron al desarrollo de aceros con un mayor lmite de fluencia. Se utiliza para altas temperaturas y presiones. El transporte de gas, petrleo y cidos requiere de un acero resistente a la corrosin. Se unen por uniones roscadas, soldadas y con brida.

TUBERIA DE COBRELa mayora de las instalaciones modernas se hacen con tuberas de cobre, ya que es un material ligero, fcil de manipular y que suelda con facilidad. Adems, sirve para las conducciones tanto de agua fra como de agua caliente. Existen bsicamente dos tipos de tuberas de cobre: Tubos de cobre blando o recocido: se venden en rollos de 50 metros. Es un material mucho ms moldeable. Tubos de cobre rgido: se presentan en forma de barras rectas de 5 metros. Las tuberas de cobre se pueden doblar y curvar, y si se hace correctamente se puede incluso evitar la instalacin de codos. La tubera se introduce en el interior de un muelle y con una simple presin sobre l, el tubo de cobre se curvar sin deformarse ni aplastarse.El cobre es un metal blando y por lo tanto fcil de cortar. Se puede usar una sierra para metales, aunque, para evitar deformar la tubera y que el corte sea recto y limpio, es preferible usar un corta tubos. Esta herramienta posee unas ruedecillas que, una vez adaptadas al dimetro del tubo, permiten cortarlo sin esfuerzo y sin temor a hundirlo por la presin

TUBERA DE BRONCESu costo es elevado comparado con los dems- Se debe unir con accesorios de cobre para evitar corrosin galvnica. Son apropiadas para el suministro de agua.

EN LAS TUBERIAS NO METALICAS TENEMOS: Tuberas de polietileno (PE) y de polipropileno (PP). Tuberas de PVC. Tuberas de polister. Tuberas de hormign y de hormign armado. Tuberas cermicas

TUBERAS CERAMICAS: Poseen una buena resistencia a la abrasin. Los tubos cermicos son qumicamente inertes logrando resistir los ataques qumicos corrosivos de las aguas domsticas e industriales. Son lisas, con bajos coeficientes de friccin, impermeables y poco atacables por cidos; son sin embargo las que ms se deben controlar y comprobar debido a su fragilidad, permeabilidad por fisuras y por la dificultad de ejecucin de sus juntas

TUBERIAS DE HORMIGONLos tubos pueden ser de hormign simple o de hormign armado. Los tubos pueden ser de hormign simple o de hormign armado. Los tubos de hormign, se fabrican en moldes metlicos, empleando hormigones ricos en dosificacin de cemento. Este tipo de pueden alcanzar un tamao de dimetro inmenso. Las tuberas de hormign armado deben llevar armaduras de refuerzo solamente cuando se trata de grandes dimetros.

TUBERIAS DE POLIESTERCaractersticas: Se fabrican con resinas de polister, refuerzos de fibra de vidrio y cargas inertes (arenas, carbonato clcico, etc.) con secciones de 400 a 1500mm. Son muy caros. Se pueden almacenar al aire libre sin problemas. Resistente a los ataques qumicos. Garantizados hasta temperaturas de 35 C para pH entre 1 y 10. Los tubos manifiestan una gran resistencia a la abrasin (ensayos con lodos abrasivos). Permite conducir aguas con una amplia gamas de pH. Son muy impermeables debido a que se trata de un material muy compacto. Se pueden cortar con facilidad en cualquier posicin. Tienen un coeficiente de dilatacin trmica lineal muy bajo. No requieren proteccin catdica o de otro tipo. Resistentes a la corrosin electroltica. Se fabrican con 6 metros de longitud. Tienen una gran capacidad hidrulica. Son muy resistentes a la corrosin (ideales para el transporte de salmuera). Tienen una gran solidez y son muy flexibles.

TUBERIAS DE PVCEste tipo de tuberas, gracias al gran desarrollo tecnolgico de la industria de plsticos y la facilidad de manipulacin de todos los productos fabricados con ste material, hacen que en la actualidad tengan gran aceptacin para redes de alcantarillado, solamente en dimetros pequeos de 6" y 8" ya que para dimetros mayores el costo es muy alto .No favorecen el desarrollo de algas ni hongos. Baja probabilidad de obstrucciones. La superficie interior de los tubos puede considerarse "hidrulicamente lisa". Son de poco peso (Peso especfico 1.4 g/cm3). Son inertes a la corrosin por aguas y suelos agresivos.

TUBERAS DE POLIETILENO (PE) Y DE POLIPROPILENO (PP)Este tipo de tuberas, se fabrican en forma anloga al P.V.C., es decir, por extrusin, aunque la configuracin molecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de baja densidad< 0,93 g/cm3) o de alta densidad (> 0,94 g/cm3). Durante la instalacin, en los tendidos de las tuberas, deben tenerse en cuenta los esfuerzos que se producen por dilataciones y retracciones.Su utilizacin es recomendada en especial para lanzamientos submarinos ya que resisten el ataque de microorganismos que pueden producir perforaciones en la tubera.

III.9Consideraciones Generales.

Las siguientes son las consideraciones que deben evaluarse al elegir el material de Una tubera:

1. Posible exposicin al fuego con respecto a la perdida de elasticidad, temperatura de Degradacin, punto de fusin o combustibilidad de la tubera o material de soporte.

2. Capacidad del aislamiento trmico para proteger la tubera del fuego.

3. Sensibilidad de la tubera a fallas quebradizas que pueden ocasionar una peligrosa Fragmentacin o falla al choque trmico cuando se expone al fuego.

4. Sensibilidad de los materiales de la tubera al agrietamiento por corrosin en reas Donde existe estancamiento (juntas roscadas) o efectos electrolticos nocivos, Cuando el metal es puesto en contacto con otro metal diferente.

5. La conveniencia de utilizar empaques, sellos, rellenos y lubricantes que sean compatibles con el fluido que se maneja.

6. El efecto refrigerante de prdidas repentinas de presin en fluidos voltiles al determinar la temperatura mnima de empleo esperada.

III.9.1 Precauciones sobre materiales especficos.

Las siguientes son caractersticas que deben evaluarse cuando se utilicen materiales metlicos para la tubera:

1. Hierro: colado, maleable y al alto silicio (14.5%). Su baja ductilidad y su sensibilidad a los choques trmico y mecnico.2. Acero al carbono y aceros de baja e intermedias aleaciones.a. La posibilidad de resquebrajamiento cuando se manejan fluidos alcalinos o custicos.b. La posible degradacin de carburos a grafito cuando se tenga una prolongada exposicin a temperaturas superiores a 427C (800F). Esto se debe de considerar para aleaciones de acero al carbn, acero nquel, acero al carbono-magnesio, acero al magneso-vanadio y acero al carbono-silicio.c. La posible conversin de carburos en grafito cuando se tiene una prolongada exposicin a temperaturas superiores a 468C (875F) la aleacin de acero al carbono-molibdeno, acero al manganeso-molibdeno-vanadio y acero al cromo-vanadio.d. Las ventajas de utilizar acero al silicio-carbono (0.1% de silicio como mnimo) para temperaturas superiores a 480C (900F).e. La posibilidad de ataque por hidrogeno cuando la tubera es expuesta a este elemento o a soluciones acuosas acidas en ciertas condiciones de presin y de temperatura.f.La posibilidad de que la tubera se deteriore cuando se exponga a sulfuro de hidrogeno.3. Acero de altas aleaciones (inoxidable).a. La posibilidad de que la corrosin llegue a tener proporciones importantes cuando la tubera de aceros inoxidables austeniticos se exponga a medios como cloruros y haluros, ya sea externa o internamente. Lo anterior puede ser como resultado de una seleccin o aplicacin inadecuada del aislamiento trmico.b. La sensibilidad a la corrosin intergranular del acero inoxidable austenitico, despus de estar expuesto a temperaturas entre 427 y 871C (800 y 1600F), a menos que se establezca o se utilice acero al carbono de bajo grado.c. La posibilidad de un ataque intercristalino del acero inoxidable austenitico por contacto con cinc o plomo a temperaturas por encima de sus puntos de fusin, o con muchos compuestos de cinc y plomo a temperaturas elevadas similares.

4. Nquel y aleaciones a base de nquel.a. La sensibilidad al ataque superficial del nquel y aleaciones a base del nquel que no contengan cromo, cuando se expongan a pequeas cantidades de azufre a temperaturas superiores a 315C (600F).b. La sensibilidad al ataque superficial de las aleaciones a base de nquel, que contengancromo, a temperaturas superiores a 595C (1100F) en condiciones reductoras y por encima de 760C (1400F) en condiciones oxidantes.c. La posibilidad de un ataque por corrosin en forma de grietas a aleaciones de nquel-cobre (70Ni-30Cu) en vapores de acido fluorhdrico, si la aleacinEs sometida a gran esfuerzo o contiene residuos de soldadura o del molde.5. Aluminio y aleaciones de aluminio.a. La compatibilidad de los componentes roscados con aluminio para prevenir la ligadura o atenaza miento en las uniones.b. La posibilidad de corrosin a causa del concreto, mortero, cal, yeso y otros materiales alcalinos empleados en la construccin u otras estructuras.c. La posibilidad de que las aleaciones 5154, 5087, 5083 y 5456 sufran exfoliacin o ataque intergranular y que la temperatura superior sea de 65C (150F) a fin de evitar tal deterioro.6. Cobre y aleaciones del cobre.a. La posibilidad de que las aleaciones de bronce se degraden en el contenido de zinc.b. La sensibilidad a la corrosin por las aleaciones a base de cobre.c. La posibilidad de formacin de acetiluros inestables cuando se exponen a acetileno.7. Titanio y aleaciones de titanio.a. La posibilidad de que las tuberas de titanio y sus aleaciones sufran deterioro cuando la temperatura sea superior a 315C (600F).8. Zirconio y aleaciones de zirconio.a. La posibilidad de que se deteriore la tubera cuando la temperatura sea superior a 315C (600F).9. Tantalio.a.Cuando la temperatura sea superior a 300C (570F) existe la posibilidad de que el tantalio reaccione con todos los gases, excepto los inertes. Por debajo de esta temperatura, la tubera puede ser quebradiza a consecuencia del hidrogeno naciente (monoatmico, no molecular) el hidrogeno naciente se produce por accin galvnica o surge a consecuencia de la corrosin originada por algunos componentes qumicos.

III.9.2 SISTEMAS DE TUBERAS METLICAS:

Tubos y tuberas.

Se divide en dos clases principales: soldados y sin costura. Las tuberas sin costura, como designacin comercial, son las tuberas hechas mediante el forjado de un slido redondo, su perforacin mediante la rotacin simultnea y el paso obligado sobre una punta perforada y su reduccin mediante el laminado y el estiramiento. Sin embargo, se producen tambin tubos y tuberas sin costura mediante la extrusin, el colado en moldes estticos o centrfugos, la forja y la perforacin. La tubera sin costura tiene la misma resistencia en kilo pascales (lbf/in2) a lo largo de toda la pared. Las tuberas sin costura perforadas tienencon frecuencia la superficie interna excntrica con relacin a la externa, lo que da comoresultado un espesor no uniforme de las paredes.

Las tuberas soldadas se hacen con bandas laminadas conformadas en cilindros y soldadas en las costuras por varios mtodos. Se atribuye a las soldaduras del 60 al 100% de la resistencia de las paredes de la tubera, dependiendo de los procedimientos de la soldadura e inspeccin. Se pueden obtener dimetros mayores y razones ms bajas de espesores de las paredes respecto al dimetro de las tuberas soldadas que en las tuberas sin costura (aparte de las coladas). Se obtienen un espesor uniforme de las paredes. Las pruebas hidrostticas no revelan tramos muy cortos de soldaduras completadas en forma parcial. Esto presenta la posibilidad de que se puedan desarrollar prematuramente fugas pequeas cuando se manejan fluidos corrosivos o se exponga la tubera a la corrosin externa. Es preciso tomar en cuenta la soldadura en los procedimientos de desarrollo para el acodamiento, el abocinado y la expansin de las tuberas soldadas.

Las combinaciones de espesor adicional, tamao adicional y espesor de pared se encuentran disponibles para la manufactura de tubos. Las clasificaciones ms comunes de tubos son a presin y mecnica. El espesor de pared (medido) se especifica por la pared media o pared mnima.

La pared mnima es ms costosa que la pared media y, a consecuencia de las tolerancias ms estrechas para espesor de pared y dimetro, la medicin para ambos sistemas hace que la tubera a presin sea ms costosa.

Sin embargo, los tubos soldados de acero al carbono de pared media, resistentes a la electricidad, con dimetro externo de 2, 2, 3, 4 in, obtenidos de bobinas sobre rodillos de formado progresivo y probadas electromagnticamente ms que a presin, compiten vigorosamente con las tuberas.

Juntas.

Las tuberas se deben unir a otras tuberas y otros componentes, como lo muestra el ejemplo de la figura 2.2. El diseo ptimo requiere un trabajo de montaje mnimo y prev la misma resistencia que posee la tubera para:

1. Presin interna en lo que se refiere a las fracturas y las fugas.2. Momentos de torsin que se producen al tener tramos largos de tuberas entre los soportes o debido a la dilatacin trmica en las tuberas con acodamientos dobles.3. Deformacin axial por la presin interna que acta sobre los cambios de direccin, llaves ciegas y vlvulas cerradas o por la contraccin trmica en los tramos rectoSin embargo, las juntas en tuberas enterradas en el suelo, donde esta fija la posicin de cada tramo y cada componente, solo necesitan proporcionar la misma resistencia que la tubera a la presin interna: en el caso de que haya asentamientos de tierra, se deber exigir que las juntas sedan ante los momentos resultantes de torsin, sin fugas. As mismo, en las tuberas sujetas a la dilatacin y la contraccin trmica, se puedan requerir que algunas juntas cedan ante los momentos de torsin resultantes y las formaciones axiales sin fugas.

Figura 2.2 Ejemplo de unin por medio de junta (bridada).

Las juntas de tuberas ideales estn libres de cambios en cualquier dimensin de pasaje de flujo o la direccin que incremente la cada de presin o impida el drenaje completo. Estara libre de hendiduras en las que se puede acelerar la corrosin. Requerir un trabajo mnimo para su desmontaje. Al efectuar la seleccin ser preciso tomar en cuenta la frecuencia con la que se tendr que desmontar la junta. En trminos generales, las juntas fciles de desmontar son deficientes en uno o ms de los otros requisitos de las juntas ideales. La mayor parte de las juntas incluyen modificaciones de los componentes que se unen; por lo comn, se pueden adquirir las que tengan modificaciones deseadas.

Juntas soldadas.

La junta ms utilizada en los sistemas de tuberas es la de soldadura por ensamble. En todos los metales dctiles de tuberas que se puedan soldar, hay codos, tes, tuberas, ramas laterales, reductoras, tapones, vlvulas, bridas y juntas de abrazadera en V en todos los tamaos y todos los espesores de paredes, con extremos preparados para la soldadura por ensamble. La resistencia de la junta igual a la tubera original (con excepcin de las tuberas endurecidas para el trabajo que se templan mediante la soldadura), el patrn de flujos sin distorsiones y la resistencia generalmente integran a la corrosin, compensan ampliamente la necesaria alineacin cuidadosa del trabajo competente y los equipos que se requieren. Las tuberas de extremo liso que se utilizan para juntas de casquillo soldado existen en todos los tamaos; pero los accesorios y las vlvulas con extremos de casquillo soldadose limitan a los tamaos de 3 in y menores, donde el costo adicional del casquillo se compensa mediante la alineacin mucho mas sencilla y el hecho de que se requiere menos competencia para realizar la soldadura. La junta no es tan resistente a los esfuerzos de flexin como la soldadura por ensamble; pero de otro modo es igual con la excepcin de que, para algunos fluidos, la grieta entre la tubera y el casquillo puede fomentar la corrosin. El cdigo ANSI B16 11-1973, accesorios de acero forjado, con soldadura de casquillo y roscados, exige que el espesor de la pared del casquillo sea igual o mayor que 1.25 veces la pared mnima de la tubera.

Juntas roscadas.

Existen tuberas con extremos roscados, los roscados pueden ser rectos o cnicos (hembra o macho) segn el cdigo ANSI B2.1 en tamaos menores o iguales a 12, sujetos a limitaciones mnimas de espesores de las paredes. Tambin existen accesorios con terminacin roscada recta o cnica en la mayor parte de materiales para tubera. Se requiere de un buen alineamiento en el ensamble.

Roscas de tubera recta. Este tipo de juntas se utiliza principalmente en tamaos de2 y menores, ya que en este tipo de tuberas las paredes son ms gruesas en relacin a al dimetro y soportan ms la presin interna y la corrosin despus de la reduccin del espesor debido a fileteado de las roscas. Se limitan a acoplamientos ligeros y el cdigo la limita a una presin manomtrica mxima de 1.0 MPa (150 psi) y una temperatura mxima de 182 C (360 F) para fluidos no inflamables ni txicos.

En dimetros mayores se requiere de alta precisin en el maquinado, lo cual eleva los costos. Tambin en la instalacin se requiere un grado alto de precisin de los instaladores y del equipo a utilizar; y como no existe un sello perfecto entre tramos y juntas, se recurre al uso de materiales de aporte conocidos como relleno de tubera para evitar la fuga en espiral. Otro tipo de sello para las juntas roscadas puede ser el uso de soldadura exterior, de esta manera tambin previene la fuga de fluidos.

Existe una variante en juntas roscada que se le denomina junta de unin. Se trata de una tuerca especial que est acoplada al extremo de una tubera a unir con otro tramo de terminacin roscada. Este tipo de junta brinda un sello hermtico gracias a que se le puede dar un poco ms de torque a la tuerca provocando un asentamiento metal-metal que se oprime el uno contra el otro.

Juntas bridadas. Se emplea en unin de tuberas y/o accesorios de 2 o ms y requieren ser desmontables en caso de falla o mantenimiento. An cuando las uniones bridadas consumen mucho metal, el maquinado de precisin solo se requiere en las caras. No imponen tolerancias importantes al dimetro de la tubera. No se requiere una alineacin cuidadosa para el montaje (cara plana y realzada). Existen accesorios con terminacin bridada para su manejo. Existen seis tipos de bridas que se adaptan varias de las necesidades de la industria (fig 2.3):

Cabe mencionar que en este tipo de juntas se puede utilizar empaques para el sello perfecto en la unin. Todas las dimensiones y especificaciones se consultan en la norma ANSI B16.1 (bridas de hierro colado y accesorios bridados), y norma ANSI B16.5 (bridas para tuberas de acero y accesorios bridados).III.9.3 Componentes sin relaciones de presin-temperatura especficas.

Los componentes como tuberas y accesorios soldados a tope se elaboran por lo general con espesores nominales. Los accesorios estn calculados con las mismas presiones permisibles que las establecidas para tubera del mismo espesor nominal y, junto con la tubera, estn considerados por las reglas para diseo de presin y otras previsiones del cdigo.

III.9.4 Diseo de presin de componentes metlicos: espesor de las paredes.

La evaluacin del esfuerzo de presin externa de las tuberas es la misma que para los recipientes de presin; sin embargo existe una diferencia importante cuando se establece una presin de diseo y un espesor de las paredes para la presin interna, como resultado del requisito del ASME Boiler and Preassure Vessel Code, de que el ajuste de la vlvula de purga no debe ser superior a la presin de diseo. Para los recipientes, esto quiere decir que el diseo es para una presin del 10% ms o menos por encima de la presin de operacin mxima esperada, con el fin de evitar las fugas de la vlvula durante el funcionamiento normal. No obstante en las tuberas, la temperatura y la operacin de diseo se consideran como la consideracin mxima esperada de operacin de presin y temperatura, que dan como resultado, el espesor mximo. Las condiciones operacionales incrementadas temporalmente y que se vieron antes bajo el encabezado de criterios de diseo cubren el funcionamiento temporal a presiones que hacen que las vlvulas de alivio tengan fugas o se abran por completo. El cdigo contiene las especificaciones de esfuerzos permisibles para casi 1000 materiales diferentes.

Para tuberas metlicas rectas con presiones internas, la formula para el espesor mnimo de pared que se requiere, tm, se da a continuacin y es aplicable para razones de Do/t mayores de 6. Las ecuaciones ms conservadoras de Barlow y Lam pueden ser tambin utilizadas. La ecuacin incluye un factor Y que vara con el material y la temperatura para considerar la redistribucin de esfuerzos perimetrales que se producen con flujo en estado estacionario a altas temperaturas y permite espesores ligeramente menores en este intervalo.

t = PDO + C. . . ecuacin 2.1m 2(SE + PY )

En donde (en unidades congruentes):

P = Presin de diseoDO = Dimetro exterior de la tuberaC = Suma de tolerancias dejadas por la corrosin, la erosin y cualquier profundidad de la muesca o estriado. Para los componentes a rosca, la profundidad es h del ANSI B2.1 y para los componentes estriados la profundidad es la retirada (+1/64 in, cuando no se especifique ninguna tolerancia)SE = Esfuerzo permisibleS = Esfuerzo bsico permisible para los materiales, excluyendo juntas, materiales fundidos o factores de calidad de grado estructural.E = Factor de calidad. El factor de calidad E es uno o el producto de mas de uno de los siguientes factores de calidad: factor de calidad de fundiciones Ec, factor de calidad de uniones Ej, y factor de calidad de grado estructural ES de0.92.Y = Coeficiente cuyos valores se encuentran en la tabla 2.2 para materiales ferrosos dctiles, 0.4 para materiales ferrosos no dctiles y 0 para materiales fragiles como el hierro colado.tm = Espesos minimo requerido en pulgadas, al que se debe agregar la tolerancia de fabricacin al especificar e espesor de las tuberas en los pedidos de compras. La tubera con t igual o mayor que D/6 o P/SE mayor que 0.0385requiere atencin especial.

C = Suma de tolerancias dejadas por la corrosin, la erosin y cualquier profundidad de la muesca o estriado. Para los componentes a rosca, la profundidad es h del ANSI B2.1 y para los componentes estriados la profundidad es la retirada (+1/64 in, cuando no se especifique ninguna tolerancia)SE = Esfuerzo permisibleS = Esfuerzo bsico permisible para los materiales, excluyendo juntas, materiales fundidos o factores de calidad de grado estructural.E = Factor de calidad. El factor de calidad E es uno o el producto de mas de uno de los siguientes factores de calidad: factor de calidad de fundiciones Ec, factor de calidad de uniones Ej, y factor de calidad de grado estructural ES de0.92.Y = Coeficiente cuyos valores se encuentran en la tabla 2.2 para materiales ferrosos dctiles, 0.4 para materiales ferrosos no dctiles y 0 para materiales fragiles como el hierro colado.tm = Espesos minimo requerido en pulgadas, al que se debe agregar la tolerancia de fabricacin al especificar e espesor de las tuberas en los pedidos de compras. La tubera con t igual o mayor que D/6 o P/SE mayor que 0.0385requiere atencin especial.

Temperaturas, C(F)

485620

(900)y510540560595(1150)y

Materialesmenores(950)(1000)(1050)(1100)mayores

Aceros FerriticosAceros austenticos0.4

0.40.5

0.40.7

0.40.7

0.40.7

0.50.7

0.7

Otros metalesdctiles0.40.40.40.40.40.4

Hierro colado0.0

Extractada de ANSI B31.1- 1980, con permiso de su editor, American Society of Mechanical Engineers, New York.Tabla 2.2 Valores de coeficiente Y cuando t es menor que D/6.

La suma de los esfuerzos longitudinales SL (en las condiciones de corrosin) que se deben a la presin interna, el peso de la tubera y el contenido entre soportes, as como tambin otras cargas sostenidas como la friccin entre un tramo largo tendido (no suspendido) de tubera fra recta y sus soportes, cuando se pone en servicio, no debe sobre pasar el valor de Sh. En esta determinacin, para tuberas con costura longitudinales soldadas, el factor longitudinal de juntas soldadas se puede pasar por alto. As mismo, cuando se absorben las deformaciones de contraccin o expansin trmica primordiales mediante cambios de direccin o codos, los esfuerzos locales producidos en esa forma se limitan a la gama siguiente, que se designa como SA :

S A = f (1.25Sc + 0.25Sh ) . . . ecuacin 2.2

Donde:

Sc = S a una temperatura mnima (fra) del metal que puede esperarse normalmente durante el funcionamiento o la detencin.Sh = S a la temperatura mxima (caliente) del metal que se puede esperar normalmente durante el funcionamiento o la detencin.f = Factor de reduccin del intervalo de esfuerzos para el numero total de ciclos completos de temperatura a lo largo de la vida esperada obetenida dela tabla 2.3.

Ciclos, nmerosFactor, f

7000 y menos1.0

7000- 14 0000.9

14 000- 220000.8

22 000- 45 0000.7

45 000- 90 0000.6

Menos de 100 0000.5

Extractada de ANSI B.31- 1980 con permiso del editor, American Society of Mechanical Enginners, New Cork.Tabla 2.3 Factor de reduccin f del rango de esfuerzos.

Cuando el nmero esperado de ciclos sea sustancialmente menor que el 7000, se podra obtener informacin til en la Seccin III. Recipientes Nucleares, del ASME y la Boiler and Pressure Vessel Code.

Sin embargo si la suma de esfuerzos longitudinales SL enumerados antes es menor que su limite establecido, Sh la diferencia se puede sumar al termino 0.25 Sh en la ecuacin de limitacin de intervalo de esfuerzos.

S A = f [1.25(Sc + S h ) S L ] . . . ecuacin 2.3

Para bridas de dimensiones no estndar o tamaos que se encuentran mas all del alcance de las normas aprobadas, el diseo se deber ser conformidad con las exigencias de la Seccin VIII del ASME Boiler and Pressure Vessel Code con la excepcin de que deben prevalecer los requisitos de fabricacin, montaje, pruebas de inspeccin y limites de presin y temperatura para los materiales, del cdigo de tuberas.

Se permiten bridas de impulso contrario de cara plana porque proporcionan en otra forma una reaccin fuera del circulo del perno, si se disean o comprueban de conformidad con los requisitos del cdigo, bajo componentes que contengan presin no cubiertos por las normas y para los que no se den procedimientos o formulas de diseo. La figura 2.4 muestra un tipo de conexin de secciones de tubera por medio de soldadura

Figura 2.4 Conexin de secciones por medio de soldadura.

De conformidad con las normas incluidas, se pueden utilizar bridas ciegas en su clasificacin de presin y temperatura.

El espesor mnimo de las bridas ciegas no estndar deber ser el mismo que para las cubiertas planas, sujetas con pernos, segn las reglas de la Seccin VIII del Boiler and Pressure Vessel Code. La figura 2.5 nos muestra un tipo comnmente utilizado de unin con bridas.Las bridas lisas operacionales debern ser del mismo espesor que las bridas ciegas o calcularse mediante la formula que sigue (sese en unidades congruentes):

t = d

3P /16S . . . ecuacin 2.4

En donde:

d = dimetro interior del empaque para bridas de cara lisa o con resaltos, o el dimetro de paso del empaque para las bridas retenidas con empaques.P = presin interna o externa de diseo.S = esfuerzo permisible aplicable

Figura 2.5 Unin de tubera por medio de bridas.

Las vlvulas deben estar de acuerdo con las normas aplicables que se dan en el Apndice E del cdigo y con los lmites permisibles de presin y temperatura que se establecen en l, sin que vayan mas all de las limitaciones de materiales o servicio que establece en el cdigo, la figura 2.6 nos muestra el ejemplo de una vlvula de compuerta.

Las vlvulas especiales deben satisfacer los mismos requisitos que las bridas de impulso contrario.

Figura 2.6 Vlvula de compuerta.

El cdigo no contiene reglas especficas para el diseo de accesorios aparte de los de abertura de ramificaciones o bifurcaciones.

Sin embargo, son aceptables la clasificaciones nominales establecidas por las normas reconocidas. La norma ANSI B16.5 para accesorios con bridas de acero incluye un factor de norma de 1.5 y, en esa forma, requiere que el accesorio completo sea un 50% ms pesado que un cilindro simple, con el fin de proporcionar esfuerzos para las aberturas y/o la forma general. Por otra parte, la norma ANSI B16.9 para accesorios de soldadura a tope, requiere solo que los accesorios puedan soportar la resistencia a reventar calculada para la tubera recta con la que se deba utilizar. El espesor de codos de tuberas se debe determinar como para las tuberas rectas, a condicin de que la operacin de doblado no de cmo resultado una diferencia entre el dimetro mximo de ms de 8 y 3% del dimetro exterior nominal de la tubera para presin interna y externa, respectivamente.

IV. CONCLUSIONES

Como pudimos observar las normas que rigen el diseo de tuberas son de gran ayuda, pues estas muchas de las veces ahorran al ingeniero tiempo en cuestiones de decisiones para equipamiento de tuberas e incluso ciertos clculos que por nomas como ANSI te describen como se deben de llevar a cabo.

Esto se apoya de gran manera por la materia de mecnica de fluidos y resistencia de materiales pues gracias a estas materias se toman criterios para la seguridad del sistema y gracias a estas materias podemos garantizar la seguridad del diseo

V. BIBLIOGRAFA

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