ASME B31.4

CÓDIGO ASME PARA TUBERÍAS A PRESIÓN, B31

(Código Estándar Nacional en los E.U.A.)

Sistemas de Transporte de

Hidrocarburos Líquidos y otros

Líquidos por Ductos de Tubería

NORMA ASME B31.4- EDICIÓN 1992

The American Society of Mechanical Engineers

ASME

CÓDIGO ASME PARA TUBERÍAS A PRESIÓN, B31

(Código Estándar Nacional en los E.U.A.)

Sistemas de Transporte de

Hidrocarburos Líquidos y otros

Líquidos por Ductos de Tubería

NORMA ASME B31.4- EDICIÓN 1992

The American Society of Mechanical Engineers

ASME

CÓDIGO ASME PARA TUBERÍAS A PRESIÓN, B31

(Código Estándar Nacional en los E.U.A.)

ASME B 31.4a - 1994

APÉNDICE

a la

Edición ASME B 31.4 – 1992 de la

Norma para Sistemas de Transporte de

Hidrocarburos Líquidos y otros Líquidos por

Ductos de Tubería

The American Society of Mechanical Engineers

ASME

United Engineering Center

PREFACIO

La necesidad de tener un código nacional para la tubería a presión, se hizo crecientemente evidente desde 1915 a 1925. Para llenar esta necesidad el Comité Estadounidense de Estándares de Ingeniería (American Engineering Standards Committee (cuyo nombre fue cambiado más adelante al de Asociación Estadounidense de Estándares , que es hoy el Instituto Nacional de Estándares de Estados Unidos, o ANSI (American Standards Association, ahora American Nacional Standards Institute), inició el Proyecto B31 en Marzo de 1926, a solicitud de la Asociación Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (American Association of Mechanical Engineers, ASME) siendo la Sociedad la única patrocinadora. Después de varios años de trabajo del Comité Seccional B31, y sus sub- comités, se publicó una primera Edición en 1935 como un Código Estándar Estadounidense Tentativo para Tuberías a Presión.

En 1937 se comenzó una revisión del estándar tentativo original. Se hicieron varios años más de esfuerzos para asegurar la uniformidad entre secciones, eliminando los requerimientos divergentes y las discrepancias, manteniendo el Código al tanto de los desarrollos recientes de técnicas de soldadura, cómputos para calcular las tensiones, e incluyendo la referencia a nuevos estándares dimensionales y materiales. Durante este período, se preparó una nueva sección añadida sobre tubería de refrigeración, en cooperación con las Sociedad Estadounidense de Ingenieros en Refrigeración (American Society of Refrigeration Engineeers) y suplementaba al Código Estándar Estadounidense de Refrigeración Mecánica (American Standard Code for Mechanical Refrigeration). Este trabajo culminó en el Código Estándar Estadounidense para la Tubería a Presión de 1942 (1942 American Standard Code for Pressure Piping).

Los Suplementos 1 y 2 del Código de 1942, que aparecieron en 1944 y 1947, respectivamente, introdujeron nuevos estándares dimensionales y materiales, una nueva fórmula del espesor de pared de la tubería y requerimientos más completos para la tubería de instrumentación y control. Poco después que se emitió el Código de 1942, se establecieron procedimientos para manejar las solicitudes requiriendo explicación o interpretación de los requerimientos del Código y para publicar tales solicitudes y respuestas en la Revista Ingeniería Mecánica (Mechanical Engineering) para la información de todos los interesados.

Hacia 1948, los aumentos en la severidad de las condiciones de servicio combinados con el desarrollo de nuevos materiales y diseños para enfrentar estos más altos requerimientos, propiciaron cambios más extensos en el Código que los que pudieran provenir solamente de suplementos. Se tomó la decisión por parte de la Asociación Estadounidense de Estándares (American Standards Association) y el patrocinante, para reorganizar el Comité Seccional y sus varios sub- comités y para invitar a varias instituciones interesadas a reafirmar sus representantes o a designar nuevos. Siguiendo a esta reorganización, el Comité Seccional Bel, realizó una revisión concienzuda del código de 1942, y se aprobó y publicó un código revisado en Febrero de 1951 con la designación ASA Bel.1-1951, que incluía:

(a) una revisión general y extensión de los requerimientos para ajustarse con la práctica actualizada de hoy en día.

(b) revisión de las referencias a los estándares dimensionales existentes, especificaciones de materiales y la adición de referencias sobre los nuevos materiales; y

(c) la aclaración de requerimientos ambiguos o conflictivos.

El Suplemento No. 1 al B3l.1 se aprobó y publicó en 1953 como ASA B3l.la-1953. Este Suplemento y otras revisiones aprobadas, se incluyeron en una nueve edición del B31.1 publicada en 1955 con la designación de ASA B31.1-1955.

Una revisión en 1955 de los comités Seccional y Ejecutivo, dió por resultado la decisión de desarrollar y publicar secciones de industria como documentos de código separados del Estándar Estadounidense B31 – Código para Tuberías a Presión. El ASA B31.4 -1959 fue el primer documento de código separado para Sistemas de Transporte por Tubería y reemplazó la parte de la Sección 3 del código B31.1- 1955 que cubría los Sistemas de Tubería para Transporte de Petróleo. En 1966, se revisó el B31.4 para ampliar la cobertura a soldadura, inspección y pruebas, y para agregar capítulos nuevos que abarquen los requerimientos de construcción y los procedimientos de operación y mantenimiento que afecten la seguridad de los sistemas de tubería. Esta revisión se publicó con la designación USAS B31.4 -1966, Sistemas de Transporte de Petróleo Líquido, toda vez que la Asociación Estadounidense de Estándares (American Standards Association) se reconstituyó, como el Instituto de Estándares de los Estados Unidos de América (United States of America Standards Institute) en 1966.

El Instituto de Estándares de los Estados Unidos de América, Inc., cambió su nombre, en fecha 6 de octubre de 1969, al de Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, Inc., (American National Standards Institute, Inc.), asimismo el USAS B31.4 1966 fué re designado como ANSI B31.4 -1966. El Comité Seccional B31, fue re- nominado como Comité Nacional Estadounidense de Estándares Código B31 para Tuberías a Presión, y debido al Amplio campo que abarcaba, más de 40 diferentes sociedades de ingeniería, oficinas gubernamentales, asociaciones de especialidades, institutos y organizaciones afines, destacaron uno o más representantes al Comité de Estándares B31, además de algunos “Miembros Individuales” para representar los intereses generales del público. Lasa actividades del código fueron subdivididas de acuerdo al alcance de las distintas secciones, siendo que la dirección general de las actividades del Código, quedaban bajo la responsabilidad de los funcionarios del Comité de Estándares B31 y un Comité Ejecutivo cuya membresía consistía principalmente de los funcionarios del Comité de Estándares y los Directores de los Comités de Sección y Especialistas Técnicos.

El Código ANSI B31.4- 1966 fué revisado y publicado en 1971 con la designación de ANSI B31.4 – 1974

En diciembre de 1978, El Comité Nacional Estadounidense de Estándares B31, se convirtió en un Comité de ASME, con procedimientos acreditados por ANSI. La revisión de 1979 fue aprobada por ASME y posteriormente por ANSI en fecha 1° de Noviembre de 1979, con la designación de ANSI / ASME B31.4 – 1979.

Siguiendo a la publicación de la Edición de 1979, el Comité de Sección de B31.4 comenzó a trabajar en la expansión del

alcance del código para abarcar los requerimientos del transporte de alcoholes líquidos. Se revisaron las referencias a los estándares dimensionales y especificaciones de materiales, y se agregaron nuevas referencias. Se efectuaron otras revisiones aclaratorias y editoriales para poder mejorar el texto.

Estas revisiones llevaron a la publicación de dos Apéndices al B31.4, el Apéndice “b” al B31.4 se aprobó y publicó en 1981, como ANSI / ASME B31.4b – 1981. El Apéndice “c” al B31.4 fue aprobado y publicado en 1986 como ANSI / ASME B31.4c – 1986.

La Edición del B31.4 de 1986 fue una inclusión de los dos apéndices publicados previamente en la edición de 1979.

Siguiendo a la publicación de la Edición de 1986, se efectuaron revisiones aclaratorias y editoriales para mejorar el texto. Adicionalmente, se revisaron las referencias a estándares existentes y especificaciones de materiales, habiéndose añadido nuevas referencias. Estas revisiones llevaron a la publicación de un Apéndice al B31.4, que fue

aprobado y publicado en 1987 como ASME / ANSI B31.4a – 1987.

La Edición de 1989 del B31.4 fue una inclusión de los apéndices publicados previamente en la Edición de 1986.

Siguiendo a la publicación de la Edición de 1989, se efectuaron revisiones aclaratorias y editoriales para mejorar el texto. Adicionalmente, se revisaron y pusieron al día las referencias a estándares existentes y especificaciones de materiales. Estas revisiones llevaron a la publicación de un Apéndice al B31.4, que fue aprobado y publicado en 1991 como ASME B31.4a – 1991.

Esta nueva Edición del B31.4 es una inclusión de los apéndices publicados previamente en la Edición de 1989 y una revisión al mantenimiento de válvulas. La edición fue aprobada por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, el 15 de diciembre de 1992, con la designación de ASME B31.4 – Edición de 1992.

INTRODUCCIÓN

Presión consiste de varias secciones publicadas en forma individual, cada una de ellas, es una Norma Nacional Norteamericana. De aquí en adelante, en esta Introducción y en el texto de esta Sección del Código B31.4 dónde la palabra “Código” sea usada sin identificación específica, se refiere a esta Sección del Código.

El Código menciona los requisitos de ingeniería que son necesarios para el diseño y construcción segura de un ducto a presión. Mientras la seguridad es la consideración básica, este factor no necesariamente gobierna las especificaciones finales para

cualquier sistema de ductos. Se notifica a los diseñadores que el presente Código no es

un manual del diseño; y no anula la necesidad de contar con el criterio de un ingeniero competente.

En todas las ocasiones en que puede hacerse, se expresan los requerimientos del Código para diseño, en términos de principios básicos de diseño y fórmulas. Éstos se complementan según se haga necesario con requisitos específicos, para asegurar una aplicación uniforme de los principios y para guiar la selección y aplicación de las características de los elementos de tubería. El Código prohíbe diseños y prácticas que se sepa que son inseguras y contiene advertencias dónde se recomienda precaución, aunque no se llega a la prohibición.

Esta sección del código incluye:

(a) Las referencias a las especificaciones de materiales aceptables y normas de componentes, incluyendo los requisitos de dimensiones y valores de presión-temperatura;

(b) Los requisitos para el diseño de componentes y armado de conjuntos, incluso los soportes de la cañería;

(c) Requisitos y datos para la evaluación y limitación de tensiones, reacciones y movimientos asociados con la presión, los cambios de temperatura, y otras fuerzas;

(d) La guía y limitación en la selección y aplicación de materiales, componentes y métodos de unión;

(e) Requisitos para la fabricación, armado, y construcción de tuberías;

(f) Requisitos para el examen, inspección, y prueba de tuberías;

(g) Los procedimientos para el funcionamiento y mantenimiento que son esenciales para la seguridad del público; y

(h) las previsiones para proteger las tuberías de la corrosión externa y corrosión / erosión interna.

La intención de la presente Edición de esta Sección del Código B31.4 y cualquier Addendum posterior, no tengan efecto retroactivo.. A menos que se haga un acuerdo específico entre partes contratantes para usar otro elemento, o en caso de que el cuerpo reglamentario que tenga jurisdicción en la zona imponga el uso de otra norma, la última Edición y los Anexos emitidos por lo menos 6 meses antes de la fecha del contrato original para la primera fase de actividades que cubren un sistema o sistemas de tubería, debe ser el documento que sirva de norma para todos los diseños, materiales, fabricación, construcción, examen, y prueba para los ductos hasta el terminado del trabajo y su funcionamiento inicial.

Se advierte a los usuarios del presente código, de que no deben utilizar revisiones del Código sin tener la seguridad de que son aceptables para las autoridades apropiadas de la jurisdicción, en la zona donde el se instalen los ductos..

Los usuarios notarán que los párrafos en el Código no están necesariamente numerados consecutivamente. Tal discontinuidad es el resultado del seguimiento de un plan general común, que hasta el momento ha resultado práctico para todas las Secciones del Código. De esta forma, el material correspondiente está correspondientemente numerado en la mayoría de las Secciones del Código, facilitando de esta manera la

referencia para aquellas personas que tienen la oportunidad de usar más de una sección.

El Código está bajo la dirección del Comité B.31 de ASME, Código para Ductos a Presión, el cual esta organizado y opera bajo procedimientos de la Asociación Estadounidense de Ingenieros Mecánicos que han sido acreditados por el Instituto Nacional Estadounidense de Normas. El Comité trabaja en forma continua y mantiene las Secciones del Código actualizadas en lo que se refiere a materiales, construcción, y práctica industrial. Se publican periódicamente Anexos y nuevas publicaciones salen al público en periodos de 3 a 5 años.

Cuando ninguna Sección del Código de ASME para Ductos de Presión abarque específicamente un sistema de tubería, a su discreción, el usuario puede seleccionar cualquier Sección determinada, generalmente aplicable. Sin embargo, se advierte que pudiera ser necesario el cumplimiento de requisitos suplementarios a la Sección escogida, para mantener las condiciones de seguridad en un sistema de tubería para aplicación intencional. El usuario deberá tomar en cuenta las limitaciones técnicas de varias secciones, requisitos legales, y posible aplicabilidad de otros códigos o normas, que son algunos de los factores que determinan la pertinencia de cualquier Sección de este Código.

El Comité ha establecido un procedimiento ordenado para considerar las solicitudes de interpretación y revisión de requisitos del Código. Para recibir atención, las peticiones deben dirigirse por escrito y deben dar los detalles completos (ver Apéndice Obligatorio que cubre la preparación de peticiones técnicas)

La respuesta aprobada a una petición será directamente enviada al investigador. Además, la pregunta y su contestación serán publicadas como una parte del Suplemento de Interpretación para la Sección del Código aplicable.

Un Caso es el formulario prescrito de respuesta a una petición cuando un estudio indica que la formulación del Código

necesita aclaración o cuando la respuesta modifica un requerimiento existente del Código o permiso de concesiones para usar nuevos materiales o construcciones alternativas. Los casos propuestos serán publicados en la revisión pública de la revista Ingeniería Mecánica. Además, el Caso será publicado como parte de un Suplemento de Casos emitido para la Sección del Código aplicable.

Un Caso es normalmente emitido por un período limitado; después de ese periodo el caso puede ser renovado, incorporado en el Código, o dejar que expire, si no hay alguna indicación que muestre la necesidad de los requerimientos cubiertos por dicho caso. Sin embargo, las disposiciones de un caso pueden ser usadas después de su expiración, mientras se muestre que el caso fue efectivo en la fecha original de contrato o fue adoptado antes de la terminación del trabajo, y las partes contratantes aprueban su utilización.

Los materiales se ingresan a las listas de las tablas de tensiones, una vez que se ha demostrado un suficiente uso en tuberías, dentro del campo de acción del Código.. Los materiales pueden estar cubiertos por un Caso, como se mostró anteriormente. Las solicitudes de listas deben incluir evidencias de uso satisfactorio y datos específicos que permitan el establecimiento de las tensiones permisibles, límites mínimo y máximo de temperatura, y otras restricciones. Pueden encontrarse criterios adicionales en las pautas para la adición de nuevos materiales en el Código de ASME para Calderos y Recipientes de Presión, Sección II y Sección VIII, División 1, Apéndice B. (Para desarrollar el uso y ganar experiencia, los materiales que no estén en las listas, pueden ser usados de acuerdo con el párrafo 423. l.) Las solicitudes de interpretación y las sugerencias para revisiones, deben ser enviadas a la Secretaría, Comité B31 de ASME, 345 East 47 Street, New York, NY 10017, E.U.A.

ASME B31.4—Edición de 1992 401—401.5.6

CAPÍTULO I

CAMPO DE ACCIÓN Y DEFINICIONES

(a) Este código de sistemas para transporte de líquidos es una de las varias secciones del código B31 de ASME para tubería a presión. Esta sección se publica como un documento separado para ofrecer mayor conveniencia. Este reglamento es aplicable a hidrocarburos, GLP, alcoholes y dióxido de carbono. En este documento se hará referencia a estos sistemas, como Sistemas de Ductos para Líquidos.

(b) Los requerimientos del presente código son adecuados para proporcionar seguridad en situaciones normales que se encuentran en las operaciones de sistemas de ductos para líquidos. No se dan en forma específica los requerimientos para condiciones inusuales y anormales, tampoco se mencionan todos los detalles prescritos de ingeniería y construcción. Todo trabajo realizado dentro del campo de acción de este reglamento, debe cumplir con las normas de seguridad expresadas o implicadas.

(c) El propósitoprincipal de este código es establecer los requerimientos para un diseño seguro, construcción, inspección, pruebas, operación y mantenimiento de sistemas de ductos para líquidos, que ofrezcan seguridad al público en general, al personal de operación de diferentes empresas, protección contra el vandalismo y daños accidentales de los sistemas de tubería y protección al medio ambiente.

(d) Este reglamento muestra preocupación por la seguridad del empleado, hasta el punto en que es afectada por el diseño básico, calidad de materiales y buena fabricación ú obra de mano, así como los requerimientos de construcción, inspección, pruebas, operación y mantenimiento de sistemas de ductos para líquidos. El

presente reglamento, no tiene la intención de sustituir las normas industriales de seguridad existentes, aplicadas a las áreas de trabajo, ni las practicas de trabajo seguro y dispositivos de seguridad.

(e) Se advierte a los diseñadores o proyectistas, que este reglamento no es una guía para el diseño. El código no elimina la necesidad que existe de aplicar el buen criterio de un ingeniero capacitado. Las exigencias específicas de diseño del presente reglamento, usualmente se basan en un enfoque simplificado de ingeniería hacia un determinado tema. Se pretende que un diseñador capacitado, tendrá que aplicar un análisis más completo y riguroso de los problemas inusuales, y debe tener noción del desarrollo de dichos diseños y la evaluación de fuerzas y tensiones complejas o combinadas. En estos casos el diseñador es responsable de demostrar la validez de su análisis o enfoque.

(f) El presente Código no debe ser retroactivo o aplicado a sistemas de ductos o tuberías que hayan sido instalados antes de la fecha de emisión mostrada en la carátula del documento, hasta el punto en que el grado de diseño, los materiales, construcción, armado, inspección y pruebas resulten afectadas. Se pretende, sin embargo, que las disposiciones de este Código sean aplicables dentro de un lapso de 6 meses posteriores a su emisión para la reubicación, reemplazo, mejoramiento o cambio de los sistemas de ductos o tubería existentes y para la operación, mantenimiento y control de corrosión de sistemas de ductos nuevos o ya existentes. Después de que las revisiones del Código sean aprobadas por ASME y ANSI, el mismo puede ser usado bajo acuerdo de las partes contratantes, empezando desde la fecha de emisión. Las revisiones se hacen obligatorias o el cumplimiento de los

requerimientos mínimos para nuevas instalaciones, 6 meses después de la fecha de emisión del reglamento, con excepción de instalaciones de tubería o componentes que hayan sido contratados o que ya se encontraban bajo construcción antes de la finalización del período de los 6 meses mencionado anteriormente.

(g) Se previene a los usuarios de este Código, de que algunas áreas de legislación pueden establecer jurisdicción guberna-mental, en cuanto a temas cubiertos por este Código. De la misma manera, se alerta a los usuarios a no usar revisiones que sean menos estrictas que las revisiones previas, sin tener la seguridad de que hayan sido aceptadas por las autoridades que tengan jurisdicción en el área donde las tuberías van a ser instaladas. Las reglas del Departamento de Transporte de los Estados Unidos que regulan el transporte mediante tuberías interestatales y para comercio exterior de petróleo, productos petroleros, y líquidos como dióxido de carbono, están detalladas bajo la Parte 195- Transporte de Líquidos Peligrosos Mediante Ductos o Tuberías, título 49- Transporte, Código de Regulaciones Federales.

400.1 Campo de Acción

400.1.1 Este Código presenta los requerimientos de diseño, materiales, construcción, armado, inspección y pruebas de líquidos que son trasportados por ductos de tuberías, tales como el petróleo crudo, gasolina natural, gases naturales licuados, GLP, dióxido de carbono, alcohol liquido, amoníaco líquido anhidro y productos petroleros líquidos. Estos líquidos son transportados entre las instalaciones de franquicia de los productores: tanques, plantas de proceso de gas natural, refinerías, estaciones, plantas de amoniaco, terminales (marinas, ferroviarias, y de camión) y otros puntos de recepción y entrega. (Ver figura 400.1.1)

Los sistemas de ductos de tubería, consisten en tuberías, bridas, empernados, empaquetaduras, válvulas, instrumentos de

alivio, accesorios de tubería, y partes de contención de presión de otros componentes de tubería. También se incluyen colgadores y soportes, y otros equipos necesarios para prevenir la sobre-tensión en partes que estén presurizadas. Los sistemas de tubería, no incluyen estructuras de soporte, tales como estructuras de edificios, puntales o montantes, o fundaciones, o cualquier otro tipo de equipo, tal como el definido en el párrafo 400.1.2 (b).

También se hallan incluidos en el campo de acción de este código:

(a) Las tuberías primarias y auxiliares, asociadas para el transporte de petróleo liquido y de amoníaco anhidro liquido que se encuentran en terminales (marinas, de rieles, y camiones), patios de tanques, estaciones de bombeo, estaciones de reducción de presión, y estaciones de medición. También se incluyen las trampas para detener chanchos y rascadores, coladores o filtros y circuitos para pruebas;

(b) tanques de almacenamiento y trabajo incluyendo tanques de almacenamiento fabricados con tubería y las tuberías que interconectan estas instalaciones;

(c) tuberías para petróleo líquido y amoniaco anhidro líquido, localizadas en propiedades que han sido dedicadas a ese tipo de servicio en refinerías petrolíferas, gasolina natural, procesamiento de gases, amoniaco y plantas de almacenaje a granel;

(d) aquellos aspectos de operación y mantenimiento de Sistemas de Ductos de Tubería para Líquidos, que se relacionen con la seguridad y protección del publico en general, el personal de la empresa operativa, el medio ambiente, y los sistemas de tuberías. Ver párrafos 400( c ) y ( d ).

400.1.2 Este Código no es aplicable a: (a) tuberías auxiliares tales como las de agua, aire, vapor, aceites lubricantes, gas y combustible;

(b) recipientes o tanques a presión, intercambiadores de calor, bombas, medidores, y otros tipos de equipos, incluyendo la tubería interna y las

conexiones para tubería, con excepción de las que quedan limitadas por el párrafo 423.2.4 (b);

(c) Tuberías diseñadas para presiones internas:

(1) Que se encuentren a 15 o menos psi (1 bar) de presión sin importar la temperatura;

(2) por encima de 15 libras (1 bar) si la temperatura de diseño es menor a -20 °F (-30 °C) o mayor a 250 °F (120 °C);

(d) tubería de revestimiento (casing), tubería delgada (tubing) o tubería usada en arreglos de cabezales de pozos petroleros, separadores de gas y petróleo, tanques de producción de crudo, otros tipos de instalaciones de producción, y tuberías que conectan estas instalaciones;

(e) refinerías petroleras, gasolina natural, procesamiento de gas, amoniaco, procesamiento de dióxido de carbono, y tuberías de plantas de proceso a granel, con excepción de los puntos mencionados en el código 400.1.1(c);

(f) Tuberías de transporte y distribución de gas;

(g) El diseño y la fabricación de ítems patentados de equipos, aparatos, o instrumentos, con excepción de los limitados por el párrafo 423.2.4 (b);

(h) Sistemas de tuberías para refrigeración de amoniaco a los que se hace referencia en el Código para Tuberías de Refrigeración de ASME/ANSI B31.5;

(i) tuberías para recolección de dióxido de carbono y sistemas de distribución.

400.2 Definiciones:

Algunos de los términos más comunes relacionados con tuberías serán definidos en los siguientes párrafos.1

bióxido de carbono- un fluido que predominantemente consiste en dióxido de

1 _{Los términos de soldadura que se hallan de acuerdo con}

la Norma AWS A3.0 están marcados con un asterisco (*). Para hallar los términos de soldadura usados en el presente Código, pero que no se muestran aquí, se aplican las definiciones de acuerdo con la AW A3.0.

carbono comprimido por encima de su presión critica, y que para los propósitos del presente Código, se considera como un líquido.

defecto- una imperfección de suficiente magnitud como para merecer el rechazo.

diseño de ingeniería- el diseño detallado, desarrollado basándose en requerimientos operativos y conforme a los requerimientos del presente Código, incluyendo todos los dibujos necesarios y especificaciones, rigen una instalación de ductos de tubería.

corrosión general- la pérdida uniforme o gradualmente variable del espesor de pared en determinadas áreas de una tubería.

circunferencia soldada- soldadura a tope de circunferencia completa, que une tuberías o componentes.

imperfección- discontinuidad o irregulari-dad que se detecta mediante inspecciones.

presión interna de diseño- presión interna usada en los cálculos o el análisis, para determinar la presión de diseño de los componentes de tubería véase el párrafo 401.2.2).

gas licuado de petróleo (GLP)- petróleo líquido, compuesto predominantemente por los siguientes hidrocarburos: butano (butano normal e isobutano), butileno (incluyendo sus isómeros), propano, propileno, y etano. Estos hidrocarburos pueden hallarse solos o mezclados entre sí.

alcohol líquido- cualquier compuesto de un grupo de compuestos orgánicos que solo contienen hidrógeno, carbono, y uno o más radicales oxhidrilo, los cuales permanecen líquidos en una corriente de flujo en movimiento dentro de un ducto.

amoníaco líquido anhidro- compuesto formado por la combinación de dos elementos gaseosos, nitrógeno e hidrógeno, en la proporción de una parte de nitrógeno por cada tres partes de hidrógeno por volumen, comprimidos hasta que llega al estado liquido.

máxima presión operativa de estado constante- presión máxima (suma de la presión estática, la presión para vencer las pérdidas por fricción y contrapresión, si es que la hay) en cualquier punto de un sistema

de tuberías, cuando el sistema esté operando bajo condiciones de estado constante.

unión en V o inglete- dos o más secciones rectas de tubería unidas en una línea y que divide el ángulo de unión en dos de manea que produce un cambio de dirección.

tamaño nominal de tubería- ver la definición en ANSI/ASME B36.10M-1985, p. 1.

Costa afuera- área que se encuentra más allá de la línea de aguas altas a lo largo de la porción de costa que está en contacto directo con el mar abierto y más allá de la línea que demarca el límite entre aguas interiores de tierra y aguas marinas.

compañía operadora- propietario o agente responsable por el diseño, construcción, inspección, pruebas, operación y mantenimiento del sistema de tuberías.

petróleo- petróleo crudo, condensado, gasolina natural, gases naturales líquidos, gas licuado de petróleo (GLP), y productos líquidos de petróleo.

tubería- tubo, usualmente cilíndrico, usado para transportar un fluido o transmitir presión de fluido; normalmente se lo llama “tubo” en las especificaciones aplicables. También están incluidos otros componentes similares que son usados con el mismo propósito. De acuerdo con el tipo de fabricación, los tipos de tubería se denominan de la siguiente manera:

a) tubería soldada por resistencia

eléctrica- tubería producida en tramos

individuales o en longitudes continuas a partir de material laminado enrollado. Esta tubería presenta una junta de tope longitudinal o espiral en la cual se produce la unión mediante semi-fusión por calor obtenido de la resistencia de la tubería al flujo de la corriente eléctrica en un circuito del cual la tubería forma parte, y también por la aplicación de presión.

b) tubería con soldadura de traslape en

horno- tubería que tiene una unión de

traslape longitudinal, efectuada mediante el proceso de forja-soldadura, donde la coalescencia se produce calentando el tubo pre-formado a la temperatura de soldadura y pasándolo sobre un mandril ubicado entre dos rodillos de soldadura que comprimen y sueldan los bordes superpuestos.

c) tubería soldada a tope en el horno:

(1) tubería soldada a tope en el horno,

soldadura de campana— tubería producida

en longitudes individuales, a partir de lámina cortada a longitud, que tiene la unión longitudinal soldada por forja, mediante la presión mecánica desarrollada al estirar la lámina calentada en horno a través de troqueles cónicos (conocidos comúnmente como “campana de soldadura”) que sirven como un cuño o troquel combinado que conforma y suelda a la vez.

(2) tubería soldada a tope en horno,

soldadura continua— tubería producida en

longitudes continuas a partir de lámina enrollada y posteriormente cortada en longitudes individuales; presenta una soldadura de tope de forja, unida por soldadura mediante la presión mecánica desarrollada al pasar la lámina caliente por rodillos conformadores a través de rodillos de paso redondo, donde se suelda.

d) tubería soldada por electro- fusión— tubería que tiene una unión de tope longitudinal o espiral en donde se produce la coalescencia en el tubo preformado mediante soldadura de arco, manual o automática. La soldadura puede ser simple o doble y puede ser realizada con metal de relleno o sin él. . También se fabrican tuberías soldadas en espiral, mediante el proceso de fusión electo soldada, ya sea con unión traslapada o unión de costura trabada.

Fig. 400.1.1 DIAGRAMA QUE MUESTRA EL ALCANCE DE LA ASME B31.4 Se excluyen los sistemas de gasoductos para dióxido de carbono (Ver Fig. 400.1.2)

FIG. 400.1.2 DIAGRAMA QUE MUESTRA EL ALCANCE DE ASME B31.4 PARA SISTEMAS DE GASODUCTOS DE BIÓXIDO DE CARBONO

e) tubería soldada por electro

fulguración— tubería que tiene una unión a

tope longitudinal, donde la coalescencia se produce simultáneamente sobre toda el área de la superficies de tope en contacto, mediante el calor obtenido de la resistencia al flujo de la corriente eléctrica entre las dos superficies, y por la aplicación de presión después que el calentamiento esté substancialmente completado. La fulguración y el engrosado y acortado son acompañados por la expulsión de metal de la junta.

f) tubería soldada por arco doble

sumergido—.tubería que tiene una unión a

tope longitudinal o espiral, producido por lo menos por dos pasadas, una de las cuales es en la parte interior del tubo. La coalescencia se produce por el calentamiento con un arco eléctrico o varios de ellos, entre el electrodo o electrodos de metal desnudo y el trabajo. La soldadura se protege mediante una sábana de material granular fusible, sobre el trabajo. No se aplica presión y el material de relleno para las soldaduras interna y externa se obtiene de electrodo o electrodos.

g) tubería sin costura— producida al atravesar una plancha seguido por procesos de enrollado y estirado, o ambos.

h) tubería soldada por inducción eléctrica— tubería producida por tramos o con longitudes contínuas, a partir de plancha enrollada. Presenta una junta de tope longitudinal o espiral, donde la unión o coalescencia se produce por el calor obtenido de la resistencia de la tubería al flujo de la corriente eléctrica, y por la aplicación de presión.

espesor de pared nominal de tubería— es el espesor de pared listado en las especificaciones de tubería o estándares de dimensión incluidos en el presente Código por referencia. Las dimensiones de espesor de pared listadas están sujetas a tolerancias, tal como se las presenta en las especificaciones o normas.

elementos de soporte de tubería— los elementos de soporte consisten en los fijadores y uniones estructurales, como sigue:

(a) fijadores— los fijadores incluyen elementos que trasladan la carga desde la tubería o vínculo estructural, a la estructura o equipo de soporte. Estos incluyen fijadores de tipo colgante, tales como colgadores de barra, colgadores de resorte, refuerzos de oscilación, tensores, tensores de giro libre, puntales, cadenas, contrapesos, amortiguadores, guías, y anclas. Se suman también fijadores con rodamientos, tales como bases, ménsulas o brazos de sostén, monturas, rodillos y soportes deslizantes.

(b) estructuras adicionales— los aditamentos estructurales incluyen elementos que están soldados, empernados, o engrapados a las tuberías, tales como grapas, anillos, orejetas, anillos, abrazaderas, correas, clips, y faldas.

presión— a menos que se indique de otra manera, la presión se expresa en libras por pulgada cuadrada, psi (bar), la presión de manómetros se abrevia — psig (bar).

debe— “debe” o “no debe” son expresiones usadas para expresar que una acción es obligatoria.

debería— “se debería” o “ es recomendado” son expresiones usadas para indicar que una acción no es obligatoria, aunque sí recomendada como buena práctica.

temperaturas— son expresadas en grados Fahrenheit (°F), a no ser que se especifique de otra manera.

soldadura de arco— grupo de procesos de soldadura donde la unión o coalescencia del metal se produce mediante el calor de un arco o varios arcos eléctricos, con la aplicación de presión o sin ella, y con metal de relleno o sin la necesidad del mismo.

soldadura automática— se realiza con equipo que efectúa la operación completa de soldadura sin la necesidad de que esta sea observada o ajustada constantemente por un operador. El equipo puede realizar el proceso de carga o descarga por su propia cuenta, o no hacerlo.

soldadura de ingletes— una soldadura, de sección transversal aproximadamente triangular, que une dos superficies que se hallan en ángulo casi recto la una con la otra en una unión de traslape, unión en te, o unión de esquina.

soldadura de ingletes completa— una soldadura de ingletes cuyo tamaño es igual al espesor del miembro más delgado que se une.

soldadura por gas— un grupo de procesos de soldadores donde la unión o coalescencia se produce por el calentamiento mediante una llama de gas, o varias llamas, con aplicación de presión o sin la misma, y con el uso de metal de relleno o sin él.

soldadura de arco de metal por gas—un proceso de soldadura de arco, en la cual la unión o coalescencia se produce por el calentamiento con un arco eléctrico entre un electrodo de metal de relleno (consumible) y el trabajo. La protección de logra con un gas, una mezcla de gases (que puede contener un gas inerte), o la mezcla de un gas y un flujo (este proceso ha sido llamado algunas veces soldadura Mig o soldadura de CO2).

soldadura de arco de gas y tungsteno— un proceso de soldadura de arco en el cual la unión o coalescencia se produce calentando con una arco eléctrico entre un electrodo simple de tungsteno (no consumible) y el trabajo. Se obtiene la protección de un gas o una mezcla de gases (que puede contener un gas inerte). Puede usarse presión o no hacerlo. (Este proceso a veces se ha llamado soldadura Tig).

soldadura de arco semi- automática— soldadura de arco que controla solamente el la alimentación de metal de relleno. El avance de la soldadura se controla a mano. soldadura de arco sumergido— un proceso de soldadura en caro, donde la coalescencia se produce por el calentamiento con un arco o arcos eléctricos, entre un electrodo desnudo o varios electrodos y el trabajo. La soldadura se protege con una sábana de material granular, fusible sobre el trabajo. No se aplica presión, y el metal de relleno se obtiene del electrodo y algunas veces de un electrodo de soldadura complementario.

soldadura de hilván— una soldadura efectuada solamente para mantener las piezas a soldar, en alineamiento apropiado, hasta que se haga una soldadura posterior, definitiva.

soldadura— una unión localizada de metal, donde la coalescencia se produce mediante calentamiento a una determinada temperatura, con la aplicación de presión o sin ella y con el uso de material de relleno o sin el mismo. El metal de relleno, deberá tener un punto de fusión aproximadamente igual al del metal base.

soldador— persona que es capaz de realizar una soldadura en forma manual o semiautomática.

operador de soldadura— persona que opera una máquina o equipo de soldadura automático.

procedimientos de soldadura— los métodos detallados y prácticas, incluyendo los procedimientos de soldadura de unión de tramos, involucrados en la producción de una soldadura de piezas.

ASME B31.4—Edición de 1992 401—401.5.6

CAPÍTULO II

DISEÑO

PARTE

CONDICIONES Y CRITERIOS

El párrafo 401 define las presiones, las temperaturas, y las diversas fuerzas aplicables al diseño de sistemas de tuberías, dentro del campo de alcance de este código. Este también toma en cuenta consideraciones que deben ser otorgadas a las influencias ambientales y mecánicas y a diferentes cargas.

401.2 Presión

401.2.2 La Presión Interna del diseño. Los componentes de tubería en cualquier punto del sistema de tubería, deben ser diseñados para una presión interna, la cual no debe ser menor a la presión máxima de estado estable de operación en ese mismo punto, o menor que la presión estática en ese punto con la línea en una condición estática. La máxima presión de estado estable de operación, debe ser la suma de la presión estática, la presión requerida para superar las pérdidas de fricción, y cualquier requerimiento de contra-presión. Debe tomarse en cuenta la presión hidrostática, de la manera apropiada, en la modificación de la presión interna de diseño para su uso en cálculos que tomen en cuenta la presión de diseño de los componentes de la tubería (véase el párrafo 404.1.3). Se permite el incremento de presión por encima de la máxima presión de operación de estado estable, debido al oleaje y otras variaciones del funcionamiento normal, de acuerdo con el párrafo 402.2.4.

401.2.3 Presión externa de Diseño. Los componentes de la tubería, deben ser diseñados para resistir el diferencial máximo posible entre las presiones externas e internas a las que dicho componente vaya a ser expuesto.

401.3 Temperatura

401.3.1 Temperatura de Diseño. La temperatura de diseño, es la temperatura del metal esperada en operación normal. No es necesario variar la tensión del diseño cuando las temperaturas de metal estén entre -20º F (-30º C) y 250º F (120º C). Sin embargo, algunos de los materiales que conforman las especificaciones aprobadas para el uso bajo este código, podría ser que no tengan propiedades adecuadas para la porción más baja del rango de temperaturas considerado por el presente Código. Se advierte a los ingenieros que deben prestar atención a las propiedades de los materiales a usarse a temperaturas bajas en instalaciones que vayan a estar expuestas a temperaturas de suelo inusualmente bajas, temperaturas atmosféricas bajas, o condiciones de operación pasajeras.

401.4 Influencia del Ambiente

401.4.2 Efectos de Expansión de Fluido. Deben tomarse previsiones en el diseño, ya sea para resistir o para aliviar los incrementos de la presión, causados por el calentamiento del fluido estático que se encuentra en la tubería.

401.5 Efectos Dinámicos

401.5.1 Impacto. Se deben considerar en el diseño de sistemas de tubería, las

fuerzas de impacto causadas por las condiciones externas o internas.

4.01.5.2 Viento. Debe incorporarse el efecto de cargas de viento, para diseños de sistemas de tuberías que estén suspendidos, como por ejemplo en puentes colgantes.

401.5.3 Sismos. Deben tomarse en cuenta las fuerzas sísmicas para las consideraciones del diseño cuando las obras vayan a realizarse en regiones donde puedan ocurrir terremotos.

401.5.4 Vibración. Deben tomarse en consideración las tensiones que sean el resultado de la vibración o resonancia, de acuerdo con las prácticas usuales de la ingeniería de sonido.

401.5.5 Deslizamientos. Se debe considerar en el diseños para sistemas de tuberías localizados en regiones dónde puedan ocurrir deslizamientos de tierra (cuando el suelo cede).

401.5.6 Olas y Corrientes. Los efectos del oleaje y las corrientes, deben ser tomados en cuenta para el diseño de tuberías.

401.6 Efectos del Peso

Los siguientes efectos de peso, combinados con las cargas y fuerzas de otras causas deben ser tomados en cuenta en el diseño de tuberías que estén expuestas, suspendidas, o que no estén soportadas de manera continua.

401.6.1 Cargas Vivas. Las cargas vivas incluyen el peso del líquido por transportar y cualquier otro material extraño, tales como hielo o nieve que puedan adherirse a la cañería. El impacto del viento, las olas y las corrientes también se deben considerar entre las cargas vivas.

401.6.2 Cargas Muertas. Las cargas muertas incluyen el peso de la cañería, componentes, la capa de revestimiento o

aislamiento, relleno, y aditamentos a la tubería que no estén apoyados.

401.7 Dilatación Térmica y Cargas de Contracción

Deben tomarse medidas o disposiciones para los efectos de la dilatación térmica y las contracciones en todos los sistemas de tubería.

401.8 Movimientos Relativos de Componentes Conectados

El efecto de movimientos relativos de componentes conectados debe ser tomado en cuenta en el diseño de tuberías y elementos de apoyo.

402 CRITERIOS DE DISEÑO 402.1 Generalidades

El párrafo 402 se refiere a las evaluaciones, el criterio de tensión, tolerancias del diseño, y los valores de diseño mínimos, y formula las variaciones permisibles en estos factores, usados en el diseño de sistemas de tuberías dentro del campo de alcance del presente Código.

Los requisitos de diseño de este Código, son adecuados para la seguridad pública bajo condiciones usualmente encontradas en los sistemas de tuberías, dentro del campo de alcance de este Código, incluyendo las líneas que se encuentra en villas, pueblos, ciudades, y en áreas industriales. Sin embargo, los ingenieros de diseño, deben proporcionar protección razonable para prevenir el daño externo de la tubería que pueda ser ocasionado por condiciones externas inusuales que puedan encontrarse en los cruces de los ríos, en las zonas en tierra o mar adentro con aguas costeras, puentes, áreas de tráfico pesado, tramos largos que estén soportados por si mismos, suelos inestables, vibración, el peso de accesorios adicionales especiales, o fuerzas que resulten de condiciones térmicas anormales. Algunas de las medidas de protección que el ingeniero de diseño puede

proporcionar, son el encamisado con tuberías de acero de gran diámetro, la construcción de capas de protección de concreto, aumentando el espesor, bajando la línea a una mayor profundidad, o indicando la presencia de la línea con marcadores adicionales.

402.2 Especificaciones de Presión y Temperatura para los Componentes de tubería

402.2.1 Componentes que tienen Valores Específicos. Dentro de los limites de temperatura del metal - 20º F (- 30º C) a 250º F (120º C), los valores de presión para los componentes deben conformarse a los valores indicados para 100 º F (40 º C) en las normas para materiales listadas en la tabla 423.1. Los elementos no metálicos, empaques, sellos, y empaquetaduras deben ser hechas de materiales que no sean afectados adversamente por el fluido transportado a través del sistema de tuberías, y deben ser capaces de resistir las presiones y temperaturas a las que serán sometidos bajo condiciones de servicio. Se deben tomar en cuenta las bajas temperaturas debidas a situaciones de reducción de presión, tales como en el diseño de tuberías de dióxido de carbono.

402.2.2 Valores de Especificación- Componentes que no Tienen Valores Específicos. Los componentes de tubería que no tienen valores establecidos de presión pueden ser calificados para el uso, según se especifica en los párrafos 404.7 y 423.1(b).

402.2.3 Condiciones Normales de Operación. Para el funcionamiento normal, la máxima presión de operación de estado estable no debe exceder la presión interna de diseño y los valores de especificación de presión del componente usado.

402.2.4 Valores Específicos— Tolerancia a Variaciones Provenientes del Funcionamiento Normal. Las presiones de

oleaje en una tubería para líquido, son producidas por un cambio en la velocidad del flujo, que resulta como consecuencia del cierre de una estación de bombeo o unidad de bombeo, el cierre de válvulas, o el bloqueo del flujo del fluido en movimiento.

Las presiones ocasionadas por el oleaje, disminuyen en intensidad a medida que se alejan del punto de origen.

Deben efectuarse cálculos del oleaje, y deben proveerse controles adecuados y equipo de protección adecuados, para que el nivel de elevación de presión debida al oleaje y otras variaciones del funcionamiento normal, no excedan la presión interna de diseño en cualquier punto del sistema de tuberías y del equipo, por más de un 10%.

402.2.5 Valores Específicos— Consideraciones para Diferentes Condiciones de Presión. Cuando dos líneas que operan a diferentes condiciones de presión están conectadas, la válvula que separa las dos líneas debe estar regulada para la condición de servicio más severa. Cuando una línea está conectada a un equipo que opera a una presión más alta que la de la línea, la válvula que separa la línea del equipo, deberá estar especificada por lo menos a la condición de operación del equipo. La tubería que se encuentra entre la condición más severa de operación y la válvula debe ser diseñada para resistir la condición de operación del equipo o tubería a la que está conectada.

402.3 Tensiones Admisibles y Otros Límites de Tensión

402.3.1 Valores Admisibles de Tensión. (a) El valor de tensión admisible “S” a ser usado para los cálculos de diseño en el párrafo 404.1.2 para tubería nueva de especificaciones conocidas, se deberá establecer de la siguiente manera:

S = 0.72 x E x mínima resistencia a la fluencia de la cañería, psi (MPa)

donde

0.72 = factor de diseño basado en el espesor nominal de la pared, se habrá tomado en cuenta y se habrá dejado una holgura para la tolerancia por la falta de espesor y la profundidad máxima de imperfecciones que se prevén en las especificaciones aprobadas por el presente Código.

E = factor de unión de la soldadura (véase el párrafo 402.4.3 y la Tabla 402.4.3) La Tabla 402.3.1(a) es una tabulación de ejemplos de tensiones admisibles para el uso como referencia en sistemas de tubería de transporte dentro del campo de alcance de este Código.

(b) El valor de tensión admisible “S” que será usado en los cálculos de diseño en el párrafo 404.1.2 para tubería usada (recuperada) de especificaciones conocidas, debe estar de acuerdo con (a) arriba y las limitaciones del párrafo 405.2.1(b).

(c) El valor de tensión admisible “S” que será usado en los cálculos de diseño en el párrafo 404.1.2 para tubería nueva o usada con especificaciones conocidas o especificaciones ASTM A 120 deberá ser establecido de acuerdo con lo siguiente y las limitaciones del párrafo 405.2.1(c).

S = 0.72 x E x resistencia mínima a la fluencia de la tubería, psi (MPa) [(24,000 psi (165 MPa) o la resistencia a la fluencia determinada de acuerdo con los párrafos 437.6.6 y 437.6.7]

donde:

0.72 = factor del diseño basado en el espesor nominal de la pared de la tubería. Al establecer este factor de diseño, se ha tomado en cuenta la holgura y se ha dejado una tolerancia para la falta de espesor y la máxima profundidad permisible de imperfecciones previstas en las especificaciones aprobadas por el Código.

E = factor de unión de la soldadura (véase la Tabla 402.4.3).

(d) El valor de tensión admisible S a ser usado para los cálculos de diseño en el párrafo 404.1.2 para cañería estirada en frío para poder alcanzar la resistencia mínima a la fluencia especificada y posteriormente calentada a 600º F (300 ºC) o mayor (con excepción de soldadura), deberá ser 75% del valor de la tensión admisible aplicable, tal como determina el párrafo 402.3.1(a), (b), o (c).

(e) Los valores admisibles de tensión a la rotura, no deben exceder el 45% de la resistencia mínima a la fluencia especificada de la tubería, y los valores admisibles de tensión en carga no deben exceder el 90% de la resistencia mínima a la fluencia especificada para la tubería.

(f) Las tensiones admisibles de tracción y compresión para materiales usados en soportes estructurales y restrictores de movimiento, no deben exceder el 66% de la resistencia mínima de fluencia especificada. Los valores admisibles en corte y compresión no deberán exceder 45% y 90% de la mínima resistencia de fluencia especificada, respectivamente. Pueden usarse materiales de acero de especificaciones desconocidas para soportes estructurales y restrictores de movimiento, con tal de que se aplique una tensión de fluencia de 24.000 psi (165 MPa) o menor.

(g) En ningún caso en el que el Código se refiera a un valor especifico mínimo de alguna propiedad física, se debe usar un valor superior de dicha propiedad física para establecer el valor admisible de la tensión.

402.3.2 Límites de las Tensiones Calculadas Debidas a Cargas Permanentes y la Dilatación Térmica

(a) Tensiones de Presión Interna. Las tensiones calculadas debidas a la presión interna, no deben exceder el valor de tensión admisible aplicable S, determinada por la tabla 402.3.1 (a), (b), (c), o (d) excepto si aquellas son permitidas por otros incisos del párrafo 402.3.

(b) Tensiones de Presión Externa. Las tensiones debidas a presiones externas,

deben ser consideradas como seguras, cuando el espesor de la pared de los componentes de tubería cumple los requisitos de los párrafos 403 y 404.

(c) Tensiones de Expansión Admisibles. Los valores de tensión admisibles para una tensión de tracción equivalente en el párrafo 419.6.4(b) para líneas ancladas o de movimientos restringido, no deben exceder 90% del mínimo valor de la resistencia a la fluencia especificada para la cañería. La escala de tensiones admisibles SA en el

párrafo. 419.6.4(c) para líneas no restringidas o ancladas, no deben exceder 72% de la mínima resistencia de fluencia especificada para la cañería.

(d) Tensiones Longitudinales Aditivas. La suma de las tensiones longitudinales debidas a las presiones, el peso propio, y otras cargas externas permanentes [véase el párrafo 419.6.4(c)] no deben exceder del 75% del valor de la tensión admisible especificada para SA en (c) arriba.

(e) Tensiones Circunferenciales Aditivas. La suma de las tensiones circunferenciales debidas a las presiones internas de diseño, y cargas externas sobre tuberías instaladas por debajo de rieles de ferrocarril o carreteras, sin el uso de camisas de protección (casing), [véase el párrafo 434.13.4(c)] no deben exceder el valor admisible de tensión aplicable S, determinado por el párrafo 402.3.1 (a), (b), (c), o (d).

402.3.3 Límites de las Tensiones Calculadas Debidas a Cargas Ocasionales

(a) Operación. La suma de las tensiones longitudinales producidas por la presión, cargas vivas y muertas, y aquellas producidas por cargas ocasionales, tales como el viento o los sismos, no deberán exceder el 80% del mínimo valor de la resistencia a la fluencia especificada para la tubería. No es necesario considerar las acciones del viento y la sísmica ocurriendo simultáneamente.

(b) Prueba. Las tensiones debidas a las condiciones de prueba, no quedan sujetas a las limitaciones del párrafo 402.3. No es

necesario considerar otras cargas adiciona-les, tales como el viento o los sismos, ocurriendo concurrentemente junto con las cargas vivas, muertas y cargas de prueba existentes a tiempo de efectuar la prueba.

402.4 Holguras

402.4.1 Corrosión. No se requiere dejar una holgura para el espesor de pared si es que la tubería y sus componentes se hallan protegidos contra la corrosión den conformidad con los requerimientos y procedimientos prescritos en el Capítulo VIII.

402.4.2 Roscado y Ranurado. Se deberá incluir en A de la ecuación que se halla en el párrafo 404.1.1 una holgura para el roscado y profundidad de las ranuras en pulgadas (mm), cuando el uso de tubería roscada sea permitido por el presente Código (véase el párrafo 414).

402.4.3 Factores de Junta Soldada. Los factores E de junta longitudinal o espiral soldada, para varios tipos de tubería, se dan en la lista de la Tabla 402.4.3.

402.4.5 Espesor de Pared y Tolerancias por Defectos. Las tolerancias por espesor de pared y tolerancias por defectos para tubería, deben ser especificadas en las especificaciones aplicables de tubería o estándares dimensionales incluidos en el presente Código por referencia en el Apéndice A.

402.5 Propagación de Fracturas en Ductos de Bióxido de Carbono 402.5.1 Consideraciones de Diseño. La posibilidad de propagación de fracturas quebradizas (frágiles) y dúctiles, debe considerarse en el diseño de ductos para bióxido de carbono. El ingeniero de diseño, deberá proveer una protección razonable para limitar la ocurrencia y la extensión (longitud) de las fracturas a todo lo largo del ducto, con atención especial en los cruces de ríos, cruces de caminos, y otras zonas o intervalos semejantes.

TABLA 402.3.1(a)

TABULACIÓN DE EJEMPLOS DE TENSIONES ADMISIBLES PARA USO DE REFERENCIA EN SISTEMAS DE TUBERÍA EN EL RANGO

DE ALCANCE DE ESTE CÓDIGO

Especificación Grado Resistencia Mínima a la Fluencia, psi (MPa)

Factor “E” de Unión Soldada

Valor “S” de Resistencia Admisible -20 ªF a 250 ªF (-30 ªC a 120 ªC)

Tubería sin Costura

API 5L A25 25,000 (172) 1.00 18,000 (124) API 5L,ASTM A 53, ASTM A 106 A 30,000 (207) 1.00 21,600 (149) API 5L,ASTM A 53, ASTM A 106 B 35,000 (241) 1.00 25,200 (174) API 5LU U8O 80,000 (551) 1.00 57,600 (397) API 5LU Ul00 100,000 (689) 1.00 72,000 (496) API 5L X42 42,000 (289) 1.00 30,250 (208) API 5L X46 46,000 (317) 1.00 33,100 (228) API 5L X52 52,000 (358) 1.00 37,450 (258) API 5L X56 56,000 (386) 1.00 40,300 (278) API 5L X60 60,000 (413) 1.00 43,200 (298) API 5L X65 65,000 (448) 1.00 46,800 (323) API 5L X70 70,000 (482) 1.00 50,400 (347) ASTM A 106 C 40,000 (278) 1.00 28,800 (199) ASTM A 333 6 35,000 (241) 1.00 25,000 (174) ASTM A 524 I 35,000 (241) 1.00 25,200 (174) ASTM A 524 H 30,000 (207) 1.00 21,600 (149)

Soldadura a tope en la Fábrica; Soldadura Continua

ASTM A 53 ... 25,000 (172) 0.60 10,800 (74) API5L Clases I y II A25 25,000 (172) 0.60 10,800 (74)

Soldadura por Resistencia Eléctrica y Soldadura Eléctrica de Fulguración

API 5L A25 25,000 (172) 1.00 18,000 (124) API 51,ASTM A 53,ASTM A 135 A 30,000 (207) 1.00 21,600 (149) API 5L,ASTM A 53,ASTM A 135 B 35,000 (241) 1.00 25,200 (174) API 5L X42 42,000 (289) 1.00 30,250 (208) API 5L X46 46,090 (317) 1.00 33,100 (226) API 5L X52 52,000 (358) 1.00 37,450 (258) APT 5L X56 56,000 (386) 1.00 40,300 (279) API 5L X60 60,000 (413) 1.00 43,200 (297) API 5L X65 65,000 (448) 1.00 46,800 (323) API 5L X70 70,000 (432) 1.00 50,400 (347) API 5LU U8O 80,000 (551) 1.00 57,600 (397) API 5LU Ü100 100,000 (689) 1.00 72,000 (496) ASTM A 333 6 35,000 (241) 1.00 25,000 (174)

Soldadura por Electro-Fusión

ASTM A 134 ... ... 0.80 ... ASTM A 139 A 30,000 (207) 0.80 17,300 (119) ASTM A 139 B 35,000 (241) 0.80 20,150 (139)

TABLA 402.3.1(a)(CONTINUACIÓN)

TABULACIÓN DE EJEMPLOS DE TENSIONES ADMISIBLES PARA USO COMO REFERENCIA EN SISTEMAS DE TUBERÍA EN EL CAMPO

DE ALCANCE DE ESTE CÓDIGO

Especificación Grado Resistencia Mínima a la Fluencia, psi (MPa)

Factor “E” de Unión Soldada

Valor “S” de Resistencia Admisible -20ªF A 250ªF (-30ªC a 120ªC)

Soldadura POR electro-fusión (Continuación.)

ASTM A 671 ... Nota (1) 1.00 [Notas(2),(3)] ... ASTM A 671 ... Nota (1) 0.70 [Nota (4) ... ASTM A 672 ... Nota (1) 1.00 [Notas(2),(3)] ... ASTM A 672 ... Nota (1) 0.80 [Nota (4)3 ...

Soldadura por Arco Sumergido

API 5L A 30,000 (207) 1.00 21,600 (149) API 5L B 35,000 (241) 1.00 25,200 (174) API 5L X42 42,000 (289) 1.00 30,250 (208) API 5L X46 46,000 (317) 1.00 33,100 (228) API 5L X52 52,000 (358) 1.00 37,450 (258) API 5L X56 56,000 (386) 1.00 40,300 (278) API 5L X60 60,000 (413) 1.00 43,200 (298) API 5 X65 65,000 (448) 1.00 46,800 (323) API 5L X70 70,000 (482) 1.00 50,400 (347) API 5LU U80 80,000 (551) 1.00 57,600 (397) APL 5LU U100 100,000 (689) 1.00 72,000 (496) ASTM A 381 Y35 35,000 (241) 1.00 25,200 (174) ASTM A 381 Y42 42,000 (290) 1.00 30,250 (209) ASTM A 381 Y46 46,000 (317) 1.00 33,100 (228) ASTM A 381 Y48 48,000 (331) 1.00 34,550 (238) ASTM A 381 Y50 50,000 (345) 1.00 36,O00 (248) ASTM A 381 Y52 52,000 (358) 1.00 37,450 (258) ASTM A 381 Y60 60,000 (413) 1.00 43,200 (298) ASTM A 381 Y65 65,000 (448) 1.00 46,800 (323)

NOTAS GENERALES:

(a) Los valores de esfuerzos admisibles S, mostrados en esta Tabla, son iguales a 0.72 E (factor de unión de soldadura) X resistencia mínima de fluencia especificada para esta tubería. (b) Los valores de resistencia admisibles, que se muestran, corresponden a tubería nueva de

especificaciones conocidas: Los valores de las resistencias admisibles para cañería nueva cuyas especificaciones no se conocen, se calcularán con la especificación ASTM A 120, y los valores para la cañería “usada” (reciclada) deberán ser determinados de acuerdo con el párrafo 402.3.1.

(c) Para algunos cálculos del Código, especialmente con referencia a las conexiones de ramales, (véase los párrafos 404.3.1 (d)(3) así como para los accesorios estructurales de dilatación, flexibilidad, soportes y restrictores o sujeciones, (Capítulo II, Parte 5), no se necesita tomar en cuenta el factor de la unión de soldadura E.

(d) Para la resistencia mínima a la fluencia especificada para otros grados, en especificaciones aprobadas, hágase referencia a aquellas especificaciones en particular.

(e) El valor de resistencia admisible para tubería estirada en frío y calentada posteriormente a 600 ºF (300ºC) ó mayor, (exceptuando la soldadura), debería ser de un 75% del valor que se da en la Tabla.

(f) Se dan las definiciones de los distintos tipos de tubería, en el párrafo 400.2. (g) Los valores métricos de tensión se dan en unidades de MPa (1 megapascal = 1 millón de

Pascales).

NOTAS:

(1) Ver en la placa de especificación aplicable, el punto de fluencia especificado, y hacer referencia al párrafo 402.3.1 para calcular S. (2) El factor se aplica a las Clases 12, 22, 32, 42, y 52 solamente.

(3) Debe efectuarse la inspección radiográfica después del tratamiento de calor. (4) El factor se aplica a las Clases 13, 23, 33, 43, y 53 solamente.

402.5.2 Fractura Frágil. Debe evitarse la propagación de fracturas frágiles, mediante la selección de un acero para la tubería que se fracture en forma dúctil bajo temperaturas de operación. Los requerimientos complementarios API 5L o especificaciones similares, deben ser usadas como requisitos de prueba para asegurar una apropiada selección de la tubería de acero.

402.5.3 Fracturas dúctiles. La propagación de una fractura dúctil debe ser minimizada mediante la selección de una tubería de acero con la resistencia apropiada contra fracturas y/o mediante la instalación de limitadores de fracturas adecuados. Debe considerarse durante el diseño, el diámetro de la tubería, el espesor de pared, la resistencia a la fractura, presión de operación, temperatura de operación, y las características de descompresión del dióxido de carbono y sus impurezas asociadas.

PARTE 2

DISEÑO DE PRESIÓN PARA

COMPONENTES DE TUBERÍA

PRESIÓN DE COMPONENTES DE TUBERÍA

El diseño de componentes de tubería, considerando los efectos de la presión, debe hacerse de acuerdo con él párrafo 404. Además, el diseño debe tomar en cuenta los efectos dinámicos y de peso incluidos en el párrafo 401 y Los criterios de diseño del párrafo 402.

404 DISEÑO

DE

COMPONENTES A

PRESIÓN

(a) El espesor nominal de pared de secciones rectas de tuberías de acero, debe

ser igual o mayor a tn, determinado de acuerdo con la siguiente ecuación.

tn = t + A

(b) Las notaciones descritas debajo son usadas en las ecuaciones para el diseño de presión de cañería recta.

tn = espesor de pared nominal que

satisface los requerimientos de presión y tolerancias

t = espesor de pared según la presión de diseño calculado en pulgadas, (mm) de acuerdo con el párrafo 404.1.2 para presión interna. Como se indica en el párrafo 402.3.1, al fijar el factor de diseño, se ha tomado en cuenta y se ha dejado holgura para dejar una tolerancia por falta de espesor y máxima profundidad admisible de imperfecciones previstas en las especificaciones aprobadas por el Código.

A = suma de tolerancias para roscado y acanalado, según requerimiento bajo el párrafo. 402.4.2, corrosión, según requerimiento bajo el párrafo. 402.4.1, y aumento en el espesor de pared si se usa como una medida de protección bajo el párrafo. 402.1. Pi = presión manométrica interna de

diseño (véase el párrafo. 401.2.2), psi (bar)

D = diámetro externo de tubería, in. (mm)

S = valor de tensión admisible aplicable, psi (Mpa), en conformidad con el párrafo. 402.3.1(a), (b), (c), ó (d) 404.1.2 Tubería Recta Bajo Presión Interna. El espesor de pared de diseño por presión interna t, para tuberías de acero,

debe ser calculado con la siguiente ecuación.

404.1.3 Tubería Recta Bajo Presión Externa. Las tuberías dentro del campo de

S D P t i 2 = ) 20 ( S D P t₌ i

acción de este Código, pueden ser sometidas a condiciones extremas durante la construcción y la operación, donde la presión externa exceda la presión interna (vacío dentro de la tubería o presión por el exterior de una tubería cuando está sumergida). La pared de la tubería seleccionada, debe poseer la resistencia adecuada para prevenir el colapso, tomando en consideración las propiedades mecánicas, las variaciones del espesor de pared permitidas por las especificaciones del material, la elipticidad (fuera de redondez), las tensiones de doblado de flexión, y las cargas externas (véase el párrafo 401.2.2). 404.2 Segmentos de Tubería Curvada

Pueden lograrse cambios de dirección, doblando la cañería de acuerdo con el párrafo 406.2.1 o instalando curvas prefabricadas o codos, en conformidad con el párrafo 406.2.3.

404.2.1 Tuberías Dobladas. El espesor de pared de una tubería debe ser determinado, antes de que sea doblada, como si fuese una tubería recta de acuerdo con el párrafo 404.1. Las curvas deben cumplir las limitaciones del párrafo 434.7. l.

404.2.2 Codos.

(a) El mínimo espesor de pared metálica de los codos embridados o roscados no debe ser menor que el espesor especificado para las presiones y temperaturas de la Norma Nacional Estadounidense aplicable, o el Estándar de Práctica MSS.

(b) Los codos de acero con soldadura de tope, deben estar conforme con ANSI B16.9, ANSI B16.28, o MSS SP-75 y deben tener valores de temperaturas y presiones basadas en los mismos valores de tensión que fueron usados para establecer las limitaciones de temperatura y presión para las tuberías del mismo material o de otro material equivalente.

404.3 Intersecciones

404.3.1 Conexiones de Ramales. Las conexiones de ramales pueden ser hechas en forma de te, cruces, cabezales de salida forjados integralmente reforzados, o conexiones soldadas, y deben estar diseñadas de acuerdo con los siguientes requisitos.

(a) Tes y Cruces

(1) El mínimo espesor del material metálico de tes y cruces embridadas o roscadas, no debe ser menor que el espesor especificado para las presiones y temperaturas en la Norma Nacional Estadounidense aplicable o el Estándar de Practica MSS.

(2) Las tes y cruces de acero con soldadura de tope, deben estar conforme con ANSI B16.9 o MSS SP-75 y deben tener valores de temperatura y presión basados en los mismos valores de tensión que fueron usados para establecer las limitaciones de temperatura y presión para tuberías del mismo material o alguno equivalente.

(3) Pueden usarse tes y cruces de acero con soldadura de tope para todas las relaciones de diámetro de ramal a diámetro de tubería principal y para todas las relaciones de tensión de aro de diseño a la resistencia mínima de fluencia especificada para la tubería principal y ramales de tuberías adyacentes, siempre y cuando estén conforme con (2), indicado líneas arriba.

(b) Cabezales de Salida Forjados

Integralmente Reforzados.

(1) Pueden usarse cabezales de salida forjados integralmente reforzados para todas las relaciones de diámetro de ramales a diámetro de cabezales y para todas las relaciones de tensión de aro de diseño a la resistencia mínima de fluencia especificada para la tubería principal y ramales de tuberías, siempre y cuando estos estén conforme con (2) hasta (8) que se dan líneas abajo.