PRESENTACION ASME B31.4

COMPAÑÍA LOGISTICA DE HIDROCARBUROS BOLIVIA

CONSIDERACIONES DEL CODIGO ASME B31.4

APLICABLES AL DUCTO OCSZ-1

Luis Alberto Vivado IriarteLuis Alberto Vivado IriarteSanta Cruz, Miércoles 29 de Octubre del 2008Santa Cruz, Miércoles 29 de Octubre del 2008

CODIGO ASME B31.4CODIGO ASME B31.4

Presión de Presión de DiseñoDiseño

CODIGO ASME B31.4CODIGO ASME B31.4Presión de DiseñoPresión de Diseño

La presión del fluido dentro de la tubería La presión del fluido dentro de la tubería produce un esfuerzo tangencial o produce un esfuerzo tangencial o

circunferencial circunferencial pp que ocasiona un aumento en que ocasiona un aumento en el diámetro de la tubería y un esfuerzo el diámetro de la tubería y un esfuerzo

longitudinal longitudinal LpLp que produce un aumento en la que produce un aumento en la longitud de la misma.longitud de la misma.

Si el espesor t de la tubería es pequeño Si el espesor t de la tubería es pequeño comparado con el diámetro exterior comparado con el diámetro exterior D (D/t > D (D/t > 6)6), puede suponerse que estos esfuerzos se , puede suponerse que estos esfuerzos se distribuyen uniformemente a lo largo del distribuyen uniformemente a lo largo del

espesor.espesor.

Para determinar el esfuerzo tangencial Para determinar el esfuerzo tangencial pp, se , se pasa un plano longitudinal imaginario que pasa un plano longitudinal imaginario que divida a la tubería en dos partes iguales. divida a la tubería en dos partes iguales.


La siguiente Figura muestra el diagrama de cuerpo La siguiente Figura muestra el diagrama de cuerpo libre de una tubería en corte transversallibre de una tubería en corte transversal

La fuerza resultante de los esfuerzos tangenciales La fuerza resultante de los esfuerzos tangenciales pp debe estar en equilibrio con la resultante de la debe estar en equilibrio con la resultante de la

presión interna presión interna PP sobre la mitad de la superficie de sobre la mitad de la superficie de la tubería. Esto es:la tubería. Esto es:2(2(pp * t * tx) = P * Dx) = P * Dxx


2tD . P

p

De aquí se tiene que:De aquí se tiene que:

p = Valor de Tensión Circunferencial Admisible (Psi)Valor de Tensión Circunferencial Admisible (Psi)P = Presión Interna de Diseño (Psi)Presión Interna de Diseño (Psi)D = Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)t = Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)


Escribiendo la ecuación de equilibrio de fuerzas en la Escribiendo la ecuación de equilibrio de fuerzas en la dirección longitudinal se tiene que:dirección longitudinal se tiene que:

Lp = Valor de Tensión Longitudinal Admisible (Psi)Valor de Tensión Longitudinal Admisible (Psi)P = Presión Interna de Diseño (Psi)Presión Interna de Diseño (Psi)D = Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)t = Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)

t. D . . 4D .

Lp

2

p

4tD . P

Lp

OO


Por lo tanto se tiene que:Por lo tanto se tiene que:

2 *2 *

= 2 *= 2 *

OO

Esta expresión implica que los esfuerzos circunferenciales que Esta expresión implica que los esfuerzos circunferenciales que se generan por la presión interna del fluido contenido en la se generan por la presión interna del fluido contenido en la

tubería son el doble de los esfuerzos longitudinales generados tubería son el doble de los esfuerzos longitudinales generados por la misma presiónpor la misma presión


Por lo tanto los esfuerzos tangenciales o circunferenciales Por lo tanto los esfuerzos tangenciales o circunferenciales p p

que ocasionan un aumento en el diámetro de la tubería son el que ocasionan un aumento en el diámetro de la tubería son el doble de los esfuerzos longitudinales doble de los esfuerzos longitudinales LpLp que producen un que producen un

aumento en la longitud de la mismaaumento en la longitud de la misma

2 *2 *

Bajo esta premisa, ahora podemos responder, qué tipo de Bajo esta premisa, ahora podemos responder, qué tipo de afectaciones que se producen en la tubería son las que nos afectaciones que se producen en la tubería son las que nos

deben preocupar en mayor grado que otras??deben preocupar en mayor grado que otras??


2tD . P

p

p = Valor de Tensión Admisible (Psi)Valor de Tensión Admisible (Psi)

Cálculo a partir de las especificaciones del material de Cálculo a partir de las especificaciones del material de la tubería de acuerdo a la siguiente expresión:la tubería de acuerdo a la siguiente expresión:

p = F * E * TMFE

F = Factor de Diseño (El cual no podrá ser mayor a 0.72)Factor de Diseño (El cual no podrá ser mayor a 0.72)E = Factor de Junta de SoldaduraFactor de Junta de SoldaduraTMFE = Tensión Mínima de Fluencia Especificada (Psi)Tensión Mínima de Fluencia Especificada (Psi)


TMFE p

CODIGO ASME B31.4CODIGO ASME B31.4Presión de OperaciónPresión de Operación

D

2t PP

De aquí se tiene que:De aquí se tiene que:

p = Valor de Tensión Circunferencial Admisible (Psi)Valor de Tensión Circunferencial Admisible (Psi)P = Presión Interna (Psi)Presión Interna (Psi)D = Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)Diámetro Externo de Tubería (Pulgadas o mm)t = Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)Espesor de Pared de Diseño (Pulgadas o mm)

CAPACIDADCAPACIDAD CAPACIDAD TOTAL DUCTO: 2200 m3

CAPACIDAD LONGITUDINAL: 8111 L/Km REGIMEN: 540 m3/día VELOCIDAD APROXIMADA: 2.5-3 Km/Hora TIEMPO LLEGADA: 4 días

POLIDUCTO CAMIRI – SANTA POLIDUCTO CAMIRI – SANTA CRUZ OCSZ-1CRUZ OCSZ-1

PERFIL OCSZ-1PERFIL OCSZ-1

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

1 6 11

16

21

26

31

36

41

46

51

56

61

66

71

76

81

86

91

96

10

11

06

11

11

16

12

11

26

13

11

36

14

11

46

15

11

56

16

11

66

17

11

76

18

11

86

19

11

96

20

12

06

21

12

16

22

12

26

23

12

36

24

12

46

25

12

56

26

12

66

27

1

PROGRESIVA (Km)

AL

TU

RA

(m

snm

)

CABEZAS

TATARENDA

SANTA CRUZ CAMIRI

1ER

DIA

2DO

DIA

3ER

DIA 4TO

DIA

540 m3

1080 m3

1620 m3

2160 m3

2200 m32.67 Km/hora 2.67 Km/hora

PRESIONES PRESIONES CRITICASCRITICAS

Las presiones críticas se encuentran en las descargas de la Estación

Cabecera y Estaciones Intermedias, no así en la succión de las Estaciones

Intermedias y Terminal Camiri

EstaciónEstación Presión de Succión Presión de Succión sin Interfase (Kg/cmsin Interfase (Kg/cm22))

Presión de Succión Presión de Succión con Interfase (Kg/cmcon Interfase (Kg/cm22))

CabezasCabezas 4-84-8 6-106-10

TatarendaTatarenda 10-1210-12 10-1210-12

OCSZ-1OCSZ-1Rango de PresionesRango de Presiones

CAPACIDADCAPACIDAD CAPACIDAD TOTAL DUCTO: 2200 m3

CAPACIDAD LONGITUDINAL: 8111 L/Km REGIMEN: 520 m3/día VELOCIDAD APROXIMADA: 2.5-3 Km/Hora TIEMPO LLEGADA: 4 días

POLIDUCTO CAMIRI – SANTA CRUZ POLIDUCTO CAMIRI – SANTA CRUZ OCSZ-1OCSZ-1

PERFIL OCSZ-1PERFIL OCSZ-1

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

1 6 11

16

21

26

31

36

41

46

51

56

61

66

71

76

81

86

91

96

10

11

06

11

11

16

12

11

26

13

11

36

14

11

46

15

11

56

16

11

66

17

11

76

18

11

86

19

11

96

20

12

06

21

12

16

22

12

26

23

12

36

24

12

46

25

12

56

26

12

66

27

1

PROGRESIVA (Km)

AL

TU

RA

(m

snm

)

CABEZAS

TATARENDA

SANTA CRUZ CAMIRI

1ER

DIA

2DO

DIA

3ER

DIA 4TO

DIA

520 m3

1040 m3

1560 m3

2080 m3

2200 m32.67 Km/hora 2.67 Km/hora

CODIGO ASME B31.4CODIGO ASME B31.4

Operación y Operación y MantenimienMantenimien

toto

(a) Se debe mantener un Derecho de Vía que provea una (a) Se debe mantener un Derecho de Vía que provea una visibilidad clara para el patrullaje periódico a realizarse. Un visibilidad clara para el patrullaje periódico a realizarse. Un

mantenimiento apropiado provee un acceso efectivo para una mantenimiento apropiado provee un acceso efectivo para una adecuada respuesta en situaciones de emergenciaadecuada respuesta en situaciones de emergencia

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTOOPERACIÓN Y MANTENIMIENTODerecho de VíaDerecho de Vía

(b) Un mantenimiento del Derecho de Vía apropiado incluye lo (b) Un mantenimiento del Derecho de Vía apropiado incluye lo siguiente:siguiente:

Control del crecimiento de vegetaciónControl del crecimiento de vegetación

Prevención de caídas de estructuras sobre la tuberíaPrevención de caídas de estructuras sobre la tubería

Control de la erosiónControl de la erosión

Manteniendo los accesos libres a la tuberíaManteniendo los accesos libres a la tubería

Manteniendo la visibilidad de la señalización de la tuberíaManteniendo la visibilidad de la señalización de la tubería


(c) Se deben mantener canales de desviación o diques de (c) Se deben mantener canales de desviación o diques de contención donde sea necesaria la protección contra el arrastre y contención donde sea necesaria la protección contra el arrastre y

erosión del terrenoerosión del terreno


Prog. 127+000Prog. 127+000

(a)(a) La compañía debe mantener un programa periódico de La compañía debe mantener un programa periódico de patrullaje de la tubería para observar las condiciones de patrullaje de la tubería para observar las condiciones de

terreno adyacentes al Derecho de Vía, filtraciones, actividades terreno adyacentes al Derecho de Vía, filtraciones, actividades de construcción ajenas a la compañía y otros aspectos que de construcción ajenas a la compañía y otros aspectos que afecten la seguridad e integridad de las operaciones de la afecten la seguridad e integridad de las operaciones de la

tuberíatubería

Se debe prestar especial atención a actividades tales como construcción de carreteras, cauces de agua, excavaciones, áreas cultivadas donde son comunes las actividades de arado y las posibilidades de caída de diferentes estructuras sobre la tubería

Los patrullajes deben ser realizados a intervalos que no excedan las 2 semanas, excepto en sistemas de transporte de GLP, que deben ser patrullados a intervalos que no excedan 1 semana en áreas industriales, comerciales y residenciales

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTOOPERACIÓN Y MANTENIMIENTOPatrullajePatrullaje

Cada compañía operadora de un ducto debe considerar la Cada compañía operadora de un ducto debe considerar la necesidad de realizar una evaluación periódica de la necesidad de realizar una evaluación periódica de la

integridad de la tubería, la cual puede consistir de una integridad de la tubería, la cual puede consistir de una prueba prueba hidrostáticahidrostática o una o una inspección de líneainspección de línea (ILI) seguida de una (ILI) seguida de una

remediación de las anomalías encontradasremediación de las anomalías encontradas

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTOOPERACIÓN Y MANTENIMIENTOEvaluación de Integridad de la TuberíaEvaluación de Integridad de la Tubería

CorrosiónCorrosióna) Corrosión Interna o Externa. Las áreas de pérdida de metal interna o externa con una

profundidad máxima mayor al 80% del espesor de tubería deben ser removidos o reparados

Evaluación de Integridad de la TuberíaEvaluación de Integridad de la TuberíaImperfecciones y AnomalíasImperfecciones y Anomalías

máx. 80% t

En el caso de la tubería del OCSZ-1, esta profundidad máxima no debe exceder al

80% de 6.35 mm, es decir 5.08 mm

CorrosiónCorrosióna) Corrosión Interna o Externa. En general, las áreas de corrosión con una profundidad

máxima de 20% o menos del espesor de tubería requerido por diseño, no requieren ser reparados, sin embargo se deben tomar medidas para evitar mayor corrosión. Un área de corrosión con una profundidad máxima mayor al 20% pero menor o igual al 80% del espesor de tubería, se puede mantener sin reparación si es que la presión en

el sector no excede niveles considerados seguros.


máx. 80% t

En el caso de la tubería del OCSZ-1, para áreas que

presentan corrosión con una profundidad de hasta 1.27 mm

no requieren reparación20% t

no requiere reparación

CorrosiónCorrosiónb) Corrosión Localizada (Pitting)

Las tuberías deben ser reparadas, remplazadas, u operadas a presión reducida, si la longitud del área afectada por pitting es mayor a la permitida por la ecuación que

se da a continuación:


El siguiente método se aplica solamente cuando la profundidad de la corrosión es menor al 80% del espesor nominal de pared

b) Corrosión Localizada (Pitting)


L = máxima extensión longitudinal permisible del área corroída

B = un valor que no debe exceder 4.0, el mismo que puede ser determinado de la ecuación de arriba o de la Fig.

D = diámetro externo nominal de la tubería pulg. (mm)

tn = espesor nominal de la tubería pulg. (mm)c = profundidad máxima

> L

CorrosiónCorrosiónc) Interacción de Áreas con Pérdida de Material Causada por Corrosión.

2 o más áreas con pérdida de metal causada por corrosión que están separadas por áreas de un espesor de pared pueden interactuar de una manera que reduce la

resistencia restante a una extensión mayor que la reducción resultante de áreas individuales.


Existen 2 tipos de interacción posible que deben ser evaluados de la siguiente manera:

CorrosiónCorrosiónc) Interacción de Áreas con Pérdida de Material Causada por Corrosión

Interacción Tipo ISi la distancia circunferencial (C) es mayor o igual a 6 veces el espesor de tubería

requerido para diseño, las áreas A1 y A2 deben ser evaluadas como anomalías individuales. Si C es menor a 6 veces el espesor de tubería, se debe utilizar el área

compuesta (A1+A2-A3) y la longitud total L


En el caso de la tubería del OCSZ-1, se

estaría considerando un

valor de 38.1 mm (3.81 cm)

CorrosiónCorrosiónc) Interacción de Áreas con Pérdida de Material Causada por Corrosión

Interacción Tipo IISi la distancia de separación axial (L3) es mayor o igual a 1 pulg. (25.4 mm), las áreas

A1 y A2 deben ser evaluadas como anomalías individuales. Si L3 es menor a 1 pulg. (25.4 mm), se debe utilizar el área compuesta (A1+A2) y la longitud L,

como la suma de L1+L2+L3


FisurasFisuras

Las fisuras deben ser evaluadas mediante ensayos no destructivos. Puede ser necesario un pulido (amolado) superficial (el cual no exceda el 12.5% del espesor nominal

de tubería) para preparar una superficie lisa para un ensayo no destructivo. La ausencia de cualquier tipo de rajaduras (grietas) debe ser confirmado utilizando tinta penetrante o inspección de partículas magnéticas. Si no hay presencia de

grietas, el espesor de tubería remanente debe ser determinado por medios ultrasónicos. Las fisuras o áreas donde la profundidad del pulido excede el 12.5%

del espesor nominal de tubería (0.79 mm) deben ser removidas


FisurasFisurasTinta Penetrante


FisurasFisurasPartículas Magnéticas


AbolladurasAbolladurasLas abolladuras que contengan cualquiera de las siguientes características deben ser

removidas o reparadas:

Abolladuras que contengan fisuras, rayaduras y grietas Abolladuras que contengan pérdida de metal por corrosión o amolado donde resta

menos del 87.5% del espesor nominal de tubería (5.56 mm) Abolladuras que afectan la tubería en una soldadura circunferencial o costura de

soldadura longitudinal Abolladuras con una profundidad mayor al 6% del diámetro nominal de tubería

(0.27 Pulg. o 6.86 mm)


AbolladurasAbolladurasEn fecha 12-09-08 se recibió reporte del recorredor de línea Sr. Wálter Rejas en su

recorrido Tatarenda - Limoncito sobre la caída de un árbol sobre el ducto en la Prog. 151+000 sector Chichi del Río, se realizó el levantamiento de 2 árboles, uno de los cuales afectó la tubería provocando una abolladura de aproximadamente 1

pulgada de profundidad por 3 pulgadas de largo


Cambio de un Tramo de TuberíaCambio de un Tramo de Tubería

La tubería de reemplazo debe cumplir las mismos criterios de diseño de la tubería original y NO debe tener una longitud menor a ½ del diámetro de la tubería o 3 pulg. (76.2 mm), cualquiera que sea mayor, se debe procurar un realineado libre

de tensiones

Evaluación de Integridad de la TuberíaEvaluación de Integridad de la TuberíaReparaciones PermanentesReparaciones Permanentes

D = 4.5”D = 4.5”

LL

2.25”2.25”

3”3”

D = 12”D = 12”

LL

6”6”

3”3”

Tuberías de reemplazo con un diámetro menor o igual a 6” no podrán ser menores a 3” de longitud

Instalación de CamisasInstalación de Camisas

Las reparaciones se pueden realizar mediante la instalación de Camisas soldadas a la tubería y cuya configuración puede ser de 2 tipos:

Camisas Tipo A

Camisas Tipo B


Instalación de CamisasInstalación de Camisas1 Configuración Camisas Tipo A

Consta de dos mitades semicirculares que se colocan alrededor del tramo dañado de tubería y que se fijan entre si soldándoles las costuras laterales, ya sea por

soldadura a tope o en V


COSTURA LATERAL


Camisas instaladas para reparación con fines de refuerzo solamente y no como contención de presión, en las cuales no se permite el soldado circunferencial de sus extremos

Se debe utilizar un material de relleno (neopreno) para rellenar cualquier hueco o vacío que exista entre la camisa y el área defectuosa a ser reparada

Los extremos de la camisa se deben extender más allá del borde del defecto por 2” (50 mm) como mínimo


mín 2”


Cuando una camisa de refuerzo es utilizada para defectos con una longitud menor a L, tal como se define en la siguiente ecuación, el espesor mínimo del material de la

camisa puede ser de ⅔ del espesor de la tubería principal

Para defectos con una longitud mayor a L, el espesor del material de la camisa debe ser igual o mayor al espesor de la tubería principal


L = 53.88 cm



VentajasA pesar de que no son miembros

estructurales de alta resistencia a la presión refuerzan eficazmente la

pared de la tubería afectada y como quedan libres de tensiones

circunferenciales, su espesor puede ser hasta 2/3 < al de la pared de la

tubería

Desventajas Las camisas Tipo A no son aptas para

sellar fugas, son simplemente un medio para reforzar tramos débiles de tubería

y solo se usan para corregir algunos defectos, tales como el adelgazamiento de la pared de la línea ocasionado por

pittings de corrosión u otras causas

No sirve para defectos circunferenciales porque no ejerce efecto alguno sobre

los esfuerzos longitudinales de la tubería y puede generar grietas en el espacio anular (entre la camisa y la

tubería) difíciles de proteger contra la corrosión externa

Instalación de CamisasInstalación de Camisas2 Configuración Camisas Tipo B

Las Camisas Tipo B deben tener una presión de diseño no menor a la de la tubería a ser reparada

Las costuras longitudinales deben ser soldaduras de penetración completa

Los extremos de la camisas deben ser soldadas a la tubería principal con soldadura de filete


COSTURA LATERAL

SOLDADURA DE EXTREMO CON FILETE


Los extremos de la camisa se deben extender más allá del borde del defecto por 2” (50 mm) como mínimo

Pueden ser utilizadas para defectos que involucren filtración de producto o no, incluyendo defectos orientados de forma circunferencial

Cuando se utilizan varias camisas, una camisa Tipo B no debería terminar dentro una mitad del diámetro de la tubería o 4” de una soldadura circunferencial, cualquiera

que fuere mayor



La distancia entre Camisas Tipo B debería ser de por lo menos un diámetro de la tubería a menos que ambas camisas estén unidas por soldadura a tope


Distancia mínima de 4.5” (OCSZ-1)


Cuando son instaladas en un defecto que no involucra filtración de producto, las camisas Tipo B pueden ser instaladas de una manera que reduce la tensión

circunferencial en la tubería principal

Esto se logra reduciendo la presión antes de que la camisa sea instalada, aplicando fuerza mecánica externa o pre-calentando la camisa para facilitar el ajuste por

contracción1




Ventajas

Las camisas Tipo B si se pueden usar para reparar fugas

Se usa para reforzar la tubería, en los sitios donde ocurran defectos

circunferenciales puesto que puede contener presión y soportar los altos

esfuerzos longitudinales que las cargas laterales imponen a la tubería

Desventajas

La instalación de las camisas Tipo B es más difícil que las de Tipo A si encajan mal en la tubería las costuras laterales

de soldadura pueden resultar deficientes, cosa que a causa de la

presión de operación la camisa fallaría

La soldadura circunferencial de los extremos es también causa de

dificultades. Si una camisa Tipo B se instala sobre un escape y llega a

desarrollar fugas la situación es tan grave como la que se intento corregir

con el en principio

TejosTejos

Los Tejos NO deben ser instalados en sistemas de tubería para transporte como medida de reparación permanente, las reparaciones temporales deben reemplazarse por

reparaciones permanentes tan pronto como sea posible de manera práctica


PRESENTACION ASME B31.4

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