Información miscelánea de diseño general.

Método recomendado de localización de puntos de apoyo de tubería.

El principal objetivo es obtener ubicaciones prácticas de puntos de apoyo compatibles con las estructuras normales de la planta, permitiendo con ello terminar el enrutado de la tubería tan lejos como sea posible durante el estudio. El material aquí presentado es principalmente como guía del diseñador de tuberías, proyectista o el revisor, y por lo tanto tiene un alcance limitado y sujeto a los cambios que se producen cuando el sistema de tuberías se analiza para los esfuerzos de flexibilidad y la carga de peso muerto. Los principales cambios se pueden evitar con la aplicación de las normas generales siguientes.

11.12.1. El espaciado de tuberías no debe exceder la separación mostrada en las guías de espaciado y sus notas. Las líneas a temperaturas superiores a los indicados pueden requerir espaciado severamente corto y la tabla no se aplica a las líneas que pueden vibrar por excitación mecánica, pulsación de la presión o el flujo de fase mixta (flasheo).

11.12.2. El crecimiento de temperatura o la contracción se debe calcular para determinar el tipo de apoyo requerido. Las suposiciones de que una línea se apoya correctamente sobre soportes rígidos o no elásticos crean una mayor fuente de problemas.

Estos problemas generalmente serán eliminados si el comportamiento térmico de la línea está correctamente evaluado durante el estudio. Una línea que crece fuera de un soporte no esta apropiadamente soportada, teniendo la necesidad de utilizar arriba un

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soporte de tipo de resorte, o en casos limitados de la aplicación de pre muelleo podría ser suficiente. 11.12.3. Los puntos de soporte deben estar situado directamente encima o por debajo de las mayores concentraciones de peso que se producen en las líneas verticales, y lo más cerca posible a concentraciones en peso en líneas horizontales con el fin de alcanzar lo que se llama equilibrar momentos. Los soportes de pie rígidos se deben evitar si es razonablemente posible. Para los casos individuales preferimos soportes localizados en una forma que tenga en cuenta, el tipo de equipo que se enumeran en los siguientes grupos.

a) Tubos ascendentes de entrada y salida desde boquillas superiores de bombas.

b) Temperaturas ambiente con un peso muerto sobre las boquillas de menos de 200 lbs. / ∅con un máximo de 2.000 libras: 75% de la longitud del espaciado normal se permite sumando longitud al tubo ascendente y carrera horizontal, de lo contrario requerirá apoyo adicional. Bombas de hierro fundido 50 # / ∅.

c) Líneas de 150 °F a 300 °F: Sujeto al análisis de flexibilidad, los efectos del peso y la expansión puede permitir 75% de espaciado arriba para un soporte no-elástico si el pre muelleo es eficaz. Para estar seguro, busque apoyar el punto directamente sobre el elevador con 3'-6 "distancia mínima de claro desde la parte superior de la línea a la parte inferior de la estructura de soporte.

d) Líneas de 300°F y mas: Localizar el punto de soporte directamente sobre el tubo ascendente con el mismo claro mínimo hacia arriba. Donde los claros son menores puede ser posible emplear una abrazadera del tubo ascendente directamente debajo de la soldadura del codo, mas dos soportes colgantes de muelle. La línea debe ser revisada por el grupo de esfuerzos durante la localización de tuberías. La carga de peso muerto sera severamente restringida.

e) Boquillas de lado de entrada y salida en bombas centrifugas o compresores.

Temperaturas ambiente: Tubos ascendentes serán soportados desde abajo con 75% del espaciado normal permitido como en el inciso 11.8.3.1.1.

Líneas de 150 °F a 300 °F: El soporte de base es suficiente, pero un resorte puede ser requerido si la expansión del equipo provoca grandes momentos de flexión sobre el equipo. Normalmente 75 % del espaciado es permisible como en el inciso 11.8.3.1.1. para un punto de soporte no elástico de puente de tuberías. El análisis de flexibilidad puede requerir que un punto de soporte de puente de tuberías sea un muelle superior, particularmente en líneas de 10” y mayores. Los claros deberán estar basados en la tabla de claros de soportes colgantes de resorte (muelle) de los estándares.

Líneas de 300°F y mas están generalmente sujetas a las mismas condiciones de 11.8.3.2.2 para líneas hasta e incluyendo 6". Las líneas ruteadas deberán ser revisadas durante la localizacíon de tuberías con un representante del grupo de esfuerzos de tuberías.

f) Tuberías de recipientes verticales.

Tuberías ascendentes incluso en recipientes a baja temperatura pueden causar problemas de soporte debido a las condiciones de salida del vapor para mantenimiento e inspección. El crecimiento del recipiente vertical es frecuentemente una cuestión de la sección de computación, ya que se debe tomar en cuenta que la temperatura puede variar de 600° a 700° en la zona del rehervidor, a 200° o menos en la zona de vapor de la parte superior. El recipiente puede ser en realidad dos o tres recipientes separados apilados y no siempre funcionan al mismo tiempo. Puede ser una columna empacada sujeta a altas temperaturas durante la regeneración.

Disposición inteligente de la tubería requiere cierta familiaridad con las secuencias de operación, que se obtiene por la experiencia o de consultar con los ingenieros de proceso o de instrumentos. Cuando las condiciones de temperatura de operación se determinan y el tipo de flujo del producto tales como vapor, mezclas líquidas,

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mixtas o intermitentes, entonces las líneas están listos para ser ruteadas para el soporte adecuado y flexibilidad. Los siguientes consejos deberían ayudar a evitar problemas lo suficientemente graves como para causar cambios en la reorientación o la tubería principal de diseño:

Líneas de alimentación del calentador al recipiente. Estas líneas suelen estar sujetas a lo que se llama flujo de fase mixta o vaporizaciones parciales y por lo tanto sujetas a vibraciones. Se les debe dar prioridad máxima a un estudio concienzudo debido a la prioridad de la planificación del calentador. La caída de presión es generalmente crítico, lo cual junto con la frecuente necesidad de tubería de aleación a causa de la temperatura, hace del óptimo enrutamiento una necesidad económica. Perchas (soportes colgantes) puede ser una necesidad absoluta y requieren de una estructura superior. Cauchos hidráulicos puede ser necesaria si la línea es resonante con el pulso del calentador, de modo que la línea de enrutamiento debe estar de manera tal que permite la instalación mínima de amortiguador de impacto, ya sea inicialmente o posteriormente en campo si la vibración se desarrolla. La predicción de resonancia en estas líneas es prácticamente imposible, y controlarlo después del arranque, si, y cuando se desarrolla puede ser lo bastante expansiva, si la línea no se enruta razonablemente cerca de las estructuras o equipos que se pueden utilizar.

Líneas encima de la cabeza del recipiente a los condensadores: Esta suele ser una de las mas grandes, si no la más grande línea de unida al recipiente. La tendencia ha sido más aplicación de enfriadores de aire para realizar la operación de condensación, lo que puede crear un mayor problema de soporte. La expansión vertical del recipiente con frecuencia es grande, superando el crecimiento de compensación de la línea de tubería por más de una pulgada. El enrutamiento de la línea por el lado adyacente al condensador puede no ser lo más económico si longitudes de tubo y codos tienen que ser añadidos por motivos de flexibilidad, entonces, perchas (soportes colgantes) tienen que ser añadidos para cargas desequilibradas y estabilidad de la línea. Para complicar aún más el problema, las válvulas de alivio se agregan a veces en esta línea a un sistema de purga, encadenando la flexibilidad de ambos sistemas y sumando una concentración en peso sin medios visibles de apoyo, porque la línea es de diez pies o más por encima de la estructura más próxima disponible . La ruta que aparece más corta, a veces resulta más larga a menos que los crecimientos diferenciales de temperatura sean evaluados.

Líneas de reflujo al recipiente: Estas líneas son normalmente la líneas más pequeñas sobre el recipiente y en consecuencia consideras bastante flexibles. El problema aquí se crea cuando un arreglo de válvula de control se encuentra directamente debajo de la boquilla y al lado del recipiente en el grado. Debido a la relativamente baja temperatura de estas líneas, la parte inferior del arreglo de la válvula de control se jala hasta 1-1/2 ", de modo que las guías especiales y soportes de muelle debe ser detallado si el arreglo de la válvula de control se deja en esta ubicación. La reubicación del arreglo de la válvula de control debajo de donde corre el puente de tuberías evita este problema, o como alternativa, localizar el arreglo sobre la plataforma del recipiente cerrado a la boquilla de reflujo. La ubicación alternativa sobre la plataforma puede o no ser aprobado por el ingeniero de instrumentos o procesos, si el cree que la operación a mano de la válvula de derivación hace que sea necesario localizarla en el piso debido a las operaciones fluctuantes. Es una cuestión de opinión y métodos de operación, sin embargo, y vale la pena considerar, como diseño automatizado es cada vez más fiable.

11.12.3.

BOMBAS, TURBINAS Y EQUIPOS DE COMPRESION.

11.12.3.A. Bombas.

Las bombas y equipo rotatorio en general deben ser considerados mas delicados que los recipientes, intercambiadores y otras unidades que no están construidas con partes internas móviles. Las fuerzas y momentos sobre estos artículos debe ser mantenidas dentro de limites razonables para asegurar su funcionamiento apropiado.

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Cualquier arrugamiento o distorsión en el cuerpo de la bomba o la base de soporte, puede causar que los impulsores se atasquen y se requiera un paro de la planta con una amplia reparación de la bomba o sustitución completa.

1) Bombas- Requerimientos de soporte.

Con tuberías ascendentes verticales desde boquillas superiores (entrada o salida).

(a) En las bombas de acero fundido a temperatura ambiente hasta 150 ° F, limitar el peso muerto en las boquillas a la menor de 200 lbs. / pulgadas nominales de tamaño de la boquilla o 2000 libras. Las bombas de hierro fundido o aluminio limitar la carga de peso muerto para el menor de 50 lbs. / pulgadas nominales de tamaño de la boquilla o 500 libras. También limite la longitud del tramo no soportado (incluyendo la longitud de la tubería de retorno) a 75% del espaciado normal.

(b) A temperaturas de 150 °F a 300 °F los efectos de peso y expansión pueden permitir manipularlas como el inciso anterior, sin embargo, es mejor planear un punto de soporte directamente sobre la tubería ascendente a 3'-6" mínimo de claro desde el tope de la línea a la parte inferior de la estructura de soporte.

(c) Líneas a 300 °F y arriba: Localizar el punto de soporte directamente sobre la tuberías ascendente con el mismo claro mínimo de la parte de arriba. Donde los claros son menores puede ser posible emplear una abrazadera a la tubería ascendente directamente debajo de la soldadura del codo, mas dos soportes colgantes de resorte. La línea debe ser revisada con el grupo de esfuerzos durante el estudio a la tubería. La carga de peso muerto será severamente restringida.

2) Bombas – Succión al frente o de lado – Descarga de lado – Soporteria.

(a) A temperatura ambiente de 150 °F: Un soporte de base se hará cargo de la carga de peso muerto, sin embargo, el espaciado no soportado se debe limitar a 75% del espaciado normal.

(b) a temperaturas de 150 °F a 300 °F: Un soporte base generalmente es suficiente pero un muelle puede ser requerido, si la expansión del equipo causa mas grandes momentos de flexiona impuestos sobre el equipo. Normalmente 75% de espaciado es permisible a un punto de soporte no elástico de puente de tuberías . El análisis de flexibilidad puede requerir un punto de soporte en el Puente de tuberías como uno superior de muelle, particularmente en tamaños de línea de 10" y arriba. Los claros deberán estar basados en la tabla de claros de soportes colgantes de resorte.

(c) A temperaturas sobre 300 °F las mismas condiciones generales del inciso (b), se aplicarán. La ruta de la línea deberá ser revisada con un analista durante su localización, especialmente, si el tamaño es 8" o mayor.

3) Puntos a tener en cuenta y los arreglos para evitarlo.

(a) Cuando el tamaño de boquilla de la bomba es dos o mas veces mas pequeña que la línea y la válvula, un muelle probablemente será requerido para las líneas de descarga y succión del tope.

(b) Cuando la boquilla de la bomba es del mismo tamaño que la línea y el rango de presión de la tubería y válvula es de 300# o mas, un muelle probablemente será requerido para las líneas de descarga y succión del tope.

(c) Cuando las líneas ascendentes de tuberías de la bomba tengan un desplazamiento antes de las válvulas, y la instalación de un soporte tipo 5BSS no sea practico, un soporte de muelle puede ser requerido..

(d) Cuando las boquillas de succión y descarga en la parte superior (tope) están sobrecargadas, un soporte de muelle encima puede frecuentemente ser evitado, desplazando la línea a un lado de la bomba e instalando un soporte tipo 5BSS. 4) Limitaciones a las fuerzas térmicas sobre bombas.

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(a) Para todos los propósitos prácticos la tuberías puede ser diseñada durante la etapa de estudio para una reacción máxima de 200#/pulgadas nominales sobre boquillas de acero de bombas, y 50#/pulgadas nominales para boquillas de bomba de fierro fundido y aluminio. El peso muerto debe ser sumado algebraicamente a las cargas térmicas, y en todos los casos obtener la carga total vertical sobre las boquillas de la bomba.

5) Requerimientos de los bocetos de esfuerzos.

(a) Con fines de calcular la expansión térmica de la cara de la boquilla que se muestra en el croquis de esfuerzos, debe estar relacionada dimensionalmente a las líneas de centro de los ejes vertical y horizontal de la flecha de la bomba. Las líneas de succión debe tener una dimensión horizontal adicional en relación con la línea central del eje de la flecha de la bomba tanto vertical como horizontalmente. Las líneas de succión deben tener una dimensión adicional horizontalmente en relación a la línea central de la boquilla de descarga.

(b) Asegúrese de que el rango de presión de las bridas, tamaño y material, si no es acero el material que se usa. (c) Recopile cualquier fuerza o limitaciones de momento que informe el proveedor.

11.12.3B Motores de turbina: Requerimientos de soporte. 1) Entrada de vapor.

Generalmente, la conexión de la turbina esta sujeta a las expansiones en tres direcciones. Los estándares de soportes de tuberia en campo de las compañías solo se usaran cuando se muestran en estos estándares y forman parte de los procedimientos de las compañías de ingeniería, en ese caso, se han tomado precauciones para neutralizar la expansión vertical. Soportes adicionales se requerirán normalmente sobre el cambio de dirección horizontal en el tope del cabezal, compatible con los requerimientos de expansión, y debe ser considerado en el dibujo del sistema de vapor.

2) Salida de vapor.

(a) A un cabezal de descarga. Generalmente se debe tener cuidado con la línea ascendente y la carrera horizontal para soportarlo tomando en cuenta sus requerimientos de expansión.

(b) A un eliminador de líquidos (exhaust head). Un eliminador de líquidos puede requerir un anclaje a una chimenea debido a sus requerimientos de una larga tuberia ascendente; donde es permisible una ascensión corta, localice la tuberia ascendente junto a una columna de un soporte de tuberia para permitir una guía tan cercana como sea posible al nivel eliminador de líquidos.

Son artefactos de acero con mamparas que eliminan ruido y partículas de liquido cuando un venteo se arroja a la atmosfera.

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(c) A un condensador.

Un motor (no eléctrico ) del tipo de turbina de condensación, generalmente se encuentra en motores de grandes compresores centrifugas. Cuando estos están montados muy cerca del piso con una boquilla vertical de desfogue, el soporte y control de la expansión de la línea, de la línea de desfogue usualmente llega a ser un problema mayor.

La línea de desfogue es generalmente larga y llega ser necesario usar una junta de expansión sujeta a vacío y presión positiva. Una estructura de soporte debe ser planeada durante el estudio de tuberia, y el analista de esfuerzos debe ser consultado. Generalmente es mejor orientar la boquilla de desfogue hacia abajo y montar el condensador directamente debajo de la turbina con solo una junta de expansión entre las bridas en el condensador y la turbina. No aprobar los contornos de turbina con un tubo de escape vertical a menos que el último caso ha sido investigado a fondo.

3) . Limitaciones de fuerza térmica.

(a) La fuerza térmica normalmente puede ser considerado como estando en la misma categoría que la de las bombas. Esa limitación es de 200 # /pulgada nominal para acero y 50 #/pulgada nominal de limitación para boquillas de hierro fundido o aluminio.

(b) En cualquier caso en el que el proveedor limita las fuerzas y momentos al estándar NEMA SM 20, el analista de esfuerzos y el supervisor de diseño deberán ser notificados de inmediato a fin de que se puedan tomar medidas para eliminar las notas de dibujos del proveedor. En los casos en que el cumplimiento es obligatorio, considerablemente más tubería puede ser requerida. La estimación de la cantidad de tubería adicional es casi imposible y será determinada por el analista de esfuerzos. Notas sobre estas limitaciones se encuentran generalmente en la esquina superior izquierda o derecha del bosquejo y generalmente se imprimen en minúsculas.

(c) Los requerimientos de los bocetos de esfuerzos son similares a los de las bombas. 11.12.3C Compresores centrífugos:

1. Con motores de turbina(no eléctricos)

Generalmente es una mejor practica orientar ambas boquillas (la succión y la descarga) hacia abajo. De nuevo, esto es por razones de apoyo y control de las expansiones de línea. Por lo general, la ubicación de otros equipos auxiliares, tales como consolas de aceites lubricantes y enfriadores, se benefician de este arreglo

2. Con motores eléctricos.

La orientación con las boquillas de succión y descarga hacia abajo, de nuevo es preferida. Si la orientación hacia arriba es obligatoria, se debe tomar previsión durante la localizacíon para la estructura arriba de la cabeza. Consulte con el analista de esfuerzos durante el diseño.

3. Las fuerzas térmicas y limitaciones son similares a las de las turbinas.

4. Los requerimientos de los bocetos de esfuerzos son similares a los de las turbinas.