Cortes Arellano Zaira JanetSánchez Hernández Alma Lucía

Zamudio Ayala Tiare Aicitel

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

QUÍMICA INDUSTRIAL

MAQUINARIA Y EQUIPO PARA LA INDUSTRIA QUÍMICA

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

TUBERÍAS

DEFINICIÓN

• Son conductos cilíndricos de material, diámetro y longitud variable. Tienen una dimensiones normalizadas.

• Se identifican por su diámetro interno y su espesor, el cual varia según el tipo y condición del fluido a transportar.

MÉTODOS DE FABRICACIÓN

Hay tres métodos de fabricación de tubería:

1. Sin costura (sin soldadura)

2. Con costura longitudinal

3. Con soldadura helicoidal (o en espiral).

1) Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico el cual es calentado en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además es la forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.

2) Con costura longitudinal.

Se parte de una lámina de chapa la cual se dobla dándole la forma a la tubería. La soladura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima admisible.

3) Con soldadura helicoidal (o en espiral).

La metodología es la misma que el punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.

MATERIALES

Las tuberías se construyen en diversos materiales en función de consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse de:

• poliéster Reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

• Hierro fundido

• acero

• latón

• cobre

• plomo

• hormigón

• polipropileno

• PVC

• Polietileno de alta densidad (PEAD),

• etcétera

TIPOS DE TUBERÍAS

• Tuberías de Acero Carbonado: Por encima del nivel de tierra para muchas aplicaciones. Se fabrican con un proceso de forja y barrenado. La tubería de acero es fuerte, se puede soldar y es muy durable.

Si la tubería va a usarse a temperaturas y presiones elevadas, o en ambientes corrosivos, entonces deben utilizarse aleaciones de acero (acero inoxidable).

• Tuberías de Hierro Fundido: Son resistentes a la corrosión y se usan para gas, agua y desperdicios.

Se emplean en aplicaciones subterráneas a causa de la larga vida del material. Son bastante duras y, por lo tanto, difíciles de manipular.

• Tubería de Cobre y Aleación de Cobre: En construcciones residenciales y líneas de instrumentos.

Se emplean cuando existe la posibilidad de formación de escamas y óxido si se utilizaran tuberías de acero. Las tuberías de cobre no sufren un deterioro comparable con las de hierro, plomo o PVC. Resisten el calor, la presión y la oxidación

• Tubería de Plástico: En construcciones residenciales para desperdicios y agua (aguas servidas).

El PVC es muy resistente a productos corrosivos, disfruta de un índice de dilatación térmica razonable y los tramos de tubería se unen fácilmente con adhesivos especiales.

Su uso se recomienda para tragantes, bajantes o sifones. Con altas temperaturas el material puede sufrir alteraciones, las bajas temperaturas provocan gran rigidez en el plástico y elevan su sensibilidad a los golpes.

USOS DOMÉSTICOS INDUSTRIALES

USOS DOMÉSTICOS

• AguaActualmente, los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para la conducción de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno y acero.

• DesagüesLos materiales más comunes para el desalojo de aguas servidas son: PRFV, hierro fundido, PVC, hormigón o fibrocemento Los nuevos materiales que están reemplazando a los tradicionales son el PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio), PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP (Polipropileno).

• GasSuelen ser de cobre o acero (dúctil o laminar según las presiones aplicadas), dependiendo del tipo de instalación, aunque si son de un material metálico es necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra También se están comenzando a hacer de PRFV Polietileno Reforzado con Fibra de Vidrio.

• CalefacciónEl cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientras que en instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de hierro En redes enterradas se emplea tubería pre-aislada

USO INDUSTRIAL

• Energía

En el transporte de vapor de alta energía se emplea acero aleado con cromo y molibdeno.

Para grandes caudales de agua (refrigeración) se emplea poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV hasta DN3200), hierro fundido dúctil (hasta 2m de diámetro) o acero al carbono. En el caso de la última, la tubería se fabrica a partir de chapa doblada que posteriormente es soldada (tubería con costura).

En el ámbito de la producción de energía hidráulica se las llama tubería forzada.

• PetroquímicaDada la variedad de productos transportados se encuentran materiales muy distintos para atender a las necesidades de corrosión, temperatura y presión. Cabe reseñar materiales como el PRFV Monel O el Inconel para productos muy corrosivos.

NOMENCLATURA EN DTI’s• Norma PDVSA L-TP 1.3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Campo (1)

• Diámetro nominal de la tubería.

Campos (2,3)

• Código de servicio de la tubería.

4’’ 8V A AA2A204 c

Campos (4,5,6,7,8)

• Campo 4: Primer dígito del código que identifica la Planta

• Campo 5: Dígito que identifica código del área o sección

• Campo 6,7,8: Número consecutivo de cada servicio desde 001 a 999.Cuando existe más de un (1) tren en la planta el campo 6, representa No. de tren y los campos 7 y 8 número consecutivo desde 01 hasta 99.

Campos (9,10,11)

• Código del material de la tubería de acuerdo con la norma PDVSAH– 221

Campos (12,13)

• Código de aislamiento térmico. A menos que sea explícitamente indicado, tuberías que no requieran aislamiento térmico no llevan el código NI.

CÓDIGOS Y ESTÁNDARES INVOLUCRADOS EN LA DEFINICIÓN DE UN SISTEMA DE TUBERÍAS.

El tamaño (diámetro) de la tubería se identifica por su Nominal Pipe Size “NPS” (tamaño nominal de tubo en ingles). Para soportar diferentes presiones, la tubería en un diámetro dado puede ser ofertada con diferentes grosores; los cuales pueden ser definidos por las siguientes fuentes:

• ANSI

• ASME

• API

• ANSI “American National Standards Institute” (Instituto Nacional Americano de Estándares), el cual anteriormente se llamaba ASA “American Standards Asociation”. Esta norma lo define por su numero dece dula. El numero de cedula esta dado por las formulas

• t = grosor mínimo de pared de diseño, pulgadas.P = presión de diseño, psigD = diámetro exterior de tubería, pulgadas.S = esfuerzo permisible, psi.E = factor de eficiencia de la soldadura de junta.y = factor adimensional que varia con la temperatura.

•

Adicional al grosor de tubería que resulta de la formula anterior se deben adicionar los siguientes grosores probables:

• Grosor debido a la progresivo deterioro o adelgazamiento debido a la corrosión, erosión o debilitamiento.

• Grosor debido al retiro de material para procesos de junta como: roscado, ranurado y suaje.

• Grosor debido a fortalecer el material debido a vibración o esfuerzos externos adicionales.

ASME “American Society of Mechanical Engineers“ (Sociedad

Americana de Ingenieros Mecánicos) y ASTM “American Society for Testing and Materials“ (Sociedad Americana para pruebas y materiales).

Estas sociedades designan las tuberías por el peso de manufactura como:

• STD ( Standard- común en ingles )

• XS ( extra strong- extra fuerte )

• XX S (doublé extra strong - doble extra fuerte ).

La API “American Petroleum Institute“ (Instituto Americano del Petróleo) los define con sus normas 5L y 5LX:

• La descripción de una tubería basada en su peso de manufactura, fue el primer medio para especificarla; pero ha sido siendo sustituida por el numero de cedula, aunque aun se sigue haciendo hincapié en el peso de manufactura.

Un compendio de los tres puntos anteriores se resumieron por la norma ANSI B36.10-1970, para tuberías de fierro IPS (Iron Pipe Size), y sus grosores designados como: STD, XS y XXS. Pero la tubería de fierro ha sido completamente sustituida por la de acero. Antes que el esquema del numero de cedula predominara al ser publicado por el ASA (ANSI) en 1935, los IPS fueron modificados para ajustarse a la tubería de acero, decreciendo ligeramente su grosor de pared (manteniendo como estándar su diámetro exterior constante) de manera que los pesos por pie son iguales para las tuberías de fierro ó acero.

DEFINICIÓN DE DIÁMETROS (IPS Y NPS), LONGITUDES Y TIPOS DE TERMINALES PARA

TUBERÍAS.

1) La tubería se definirá por su NPS.

2) Para la definición del NPS, se define un diámetro nominal cuyo símbolo es Ø el cual se colocará después del numero en pulgadas ( 6” Ø como ejemplo ).

3) Cada NPS mantiene un diámetro exterior que se mantiene constante, independiente de la cedula. El diámetro exterior no es igual al diámetro nominal en tuberías de diámetro menor a 14 pulgadas, un tubo de ½” Ø tiene un diámetro exterior de 0.84 pulgadas. De 14 “Ø en adelante, el diámetro nominal es igual al diámetro exterior.

4) Para indicar el grosor de tubería se usa de preferencia la clasificación por numero de cedula; o en su falta la clasificación por peso de manufactura ( std, xs, xxs ). Los manufactureros ofrecen tuberías en un rango de 1/8” Ø hasta 44” Ø.

•

• Los diámetros normales son: ½”,¾”, 1”, 1¼”, 1½”, 2”, 3”, 4”, 6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20” y 24” (pulgadas).

• Los diámetros de 2½”, 3½”, 5” son de obtención mas difícil en el mercado.

• Las tuberías de 1/8”,¼” y 3/8” se usan comúnmente en líneas de instrumentos, estaciones de servicio, líneas hidráulicas, líneas auxiliares de equipo o venas de calentamiento.

La tubería recta se suministra en tramos de 17 a 25 pies.

CÉDULAS

Diámetros

Cédula Pulgada mm

5 De 1/2 a 10 12.7 a 254.0

10 De 1/8 a 48 3.2 a 1,219.2

40 De 1/8 a 6 3.2 a 152.4

80 De 3/8 a 2 9.5 a 50.8

CÓDIGOS INTERNACIONALES

A continuación se enumeran algunos códigos que contemplan el diseño de sistemas de tuberías

ASME

• ASME B31.1 - Tuberías en plantas de generación

• ASME B31.3 - Plantas de proceso

• ASME B31.4 - Transporte de hidrocarburos líquidos, gas petrolero, Andhydroys Anmonia y Alcoholes

• ASME B31.5 - Tuberías para refrigeración

• ASME B31.8 - Conducciones de gas

• ASME B31.9 - Tuberías para edificios de servicios

CÓDIGOS DE AISLAMIENTO TÉRMICO

AC Anticondensación

CC Conservación de frío. Servicio criogénico

ET Traceado eléctrico

HC Conservación de calor

NI No aislamiento

PP Protección personal. Aislamiento por seguridad

ST Traceado con vapor

SIMBOLOGÍA

IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS SEGÚN SU FLUIDO

Fluido Color básico de identificación Muestra del color

Agua Verde

Otros vapores Gris plateado

Aceites vegetales, animales y minerales. Líquidos combustibles

inflamablesMarrón

Gases inertes e inflamables Amarillo

Ácido Anaranjado

Alcalis Violeta

Aire Azul

Residuos en fermentación y aguas negras Negro

Productos fermentables Gris oscuro

Vacío Gris claro

Agua para el combate de incendios Rojo

Fluido eléctrico Negro

Fluido Color básico Color de anillos Muestra del color

Agua potable Verde Azul

Agua residual Verde Negro

Agua condensada Verde Amarillo

Agua salada Verde Anaranjado

Agua radiactiva Verde Negro y violeta

Agua contra incendios Rojo Rojo

Vapor de agua Verde Gris plateado

Aceites vegetales o animales Marrón Dorado

Aceites minerales, otros líquidos combustibles Marrón Rosado

Ácido concentrado Anaranjado Amarillo

Cabeza y cola de destilación Negro Marrón

Alcohol etílico en destilerías Marrón Azul

Alcohol desnaturalizado Marrón Verde

Producto destilable Marrón Anaranjado

Líquidos inflamables Marrón Amarillo

Gas inerte Amarillo Gris plateado

Fluido eléctrico Negro Rojo

COSTOS Y PROVEEDORES

REFERENCIAS. CIBERGRAFÍA.

• http://biblioteca.unet.edu.ve/db/alexandr/db/bcunet/edocs/TEUNET/2007/pregrado/Mecanica/SalasV_VictorJ/Capitulo2.pdf

• http://www.automaticausach.cl/asignaturas/controlautind/304_Norma_ISA_PID.pdf

• http://www.unprg.edu.pe/bounprg/blogs/media/blogs/rsamillanri/DMecanico/simbologia.pdf