TABLA DE CONTENIDO
PROLOGO ... 8 INTRODUCCION ... 10 CAPITULO I... 12 ALCANCE Y DEFINICIONES ... 12 400 COMENTARIOS GENERALES... 12 400.1ALCANCE... 13 400.2DEFINICIONES... 14 CAPITULO II ... 21 DISEÑO... 21PARTE 1 CONDICIONES Y CRITERIOS ... 21
401 CONDICIONESDEDISEÑO ... 21 401.1GENERALIDADES... 21 401.2PRESIÓN... 21 401.3TEMPERATURA... 21 401.4INFLUENCIAS AMBIENTALES... 21 401.5EFECTOS DINÁMICOS... 21
401.6EFECTOS DEL PESO... 22
401.7CARGAS POR EXPANSIÓN Y CONTRACCIÓN TÉRMICA... 22
401.8MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE LOS COMPONENTES CONECTADOS. ... 22
402 CRITERIOSDEDISEÑO ... 22
402.1GENERALIDADES... 22
402.2NIVELES DE PRESIÓN-TEMPERATURA PARA COMPONENTES DE LA LÍNEA. ... 23
402.3ESFUERZOS ADMISIBLES Y OTROS LÍMITES DE ESFUERZO... 23
402.4TOLERANCIAS... 27
402.5PROPAGACIÓN DE FRACTURA EN TUBERÍAS PARA DIÓXIDO DE CARBONO... 29
PARTE 2 ... 29
DISEÑO POR PRESION DE COMPONENTES DE LA LINEA ... 29
403 CRITERIOSPARADISEÑOPORPRESIONDECOMPONENTESDELALINEA ... 29
404 DISEÑOPORPRESIONDECOMPONENTES... 29
404.1TUBERÍA RECTA... 29
404.2SEGMENTOSDETUBERÍACURVOS ... 30
404.3INTERSECCIONES ... 30
404.5PRESIÓN DE DISEÑO DE BRIDAS... 40
404.6REDUCCIONES... 41
APLICACIONES DE DISEÑO DE SELECCIÓN Y LIMITACIONES DE COMPONENTES DE
TUBERIA... 41
405 TUBERIA ... 41
405.1TUBERÍA METÁLICA... 41
406 ACCESORIOS,CODOS,CURVASEINTERSECCIONES... 42
406.1ACCESORIOS... 42
406.2CURVAS,DESARROLLOS, Y CODOS... 42
406.3UNIONES... 43 406.4REDUCCIONES... 43 406.5INTERSECCIONES... 43 406.6CIERRES. ... 43 407 VALVES... 44 407.1GENERALIDADES... 44 407.2VÁLVULAS ESPECIALES... 44
408 BRIDAS,CARAS,EMPAQUES,YPERNOS... 44
408.1BRIDAS... 44
408.3 CARAS DE BRIDA... 45
408.2EMPAQUES... 45
408.3PERNOS... 46
409 COMPONENTESDETUBERIAYEQUIPOUSADO. ... 46
PARTE 4 ... 46
SELECCIÓN Y LIMITACIONES DE LAS UNIONES DE TUBERIA ... 46
411 UNIONESSOLDADAS ... 46
411.2SOLDADURAS A TOPE... 46
412 UNIONESBRIDADAS ... 47
412.1GENERALIDADES... 47
414 .UNIONESROSCADAS ... 47
418 MANGUITOS,ACOPLES,YOTRASUNIONESPATENTADAS ... 47
PARTE 5 ... 47
EXPANSION, FLEXIBILIDAD, CONEXIONES ESTRUCTURALES, SOPORTES Y RESTRICCIONES ... 47 419 EXPANSIONYFLEXIBILIDAD ... 47 419.1GENERALIDADES... 47 419.5FLEXIBILIDAD... 48 419.6PROPIEDADES... 48 419.7ANÁLISIS... 49
420 CARGASENELEMENTOSDESOPORTEDELATUBERIA ... 50
421 DISEÑODEELEMENTODESOPORTEDELATUBERIA ... 50
PARTE 6 ... 54
422 REQUERIMIENTOSDEDISEÑO ... 54
422.3TUBERÍA DE INSTRUMENTACIÓN Y OTRAS TUBERÍAS AUXILIARES PARA PETRÓLEO LÍQUIDO O ANHÍDRIDO-AMONIO LÍQUIDO... 54
422.6TUBERÍA DE ALIVIO DE PRESIÓN... 54
CAPITULO III... 55
MATERIALES... 55
423 MATERIALES–REQUERIMIENTOSGENERALES ... 55
423.1MATERIALES ACEPTABLES Y ESPECIFICACIONES... 55
423.2LIMITACIONES DEL MATERIAL... 55
425 MATERIALESAPLICADOSPARAPARTESMISCELANEAS ... 56
425.3EMPAQUES... 56
425.4PERNOS... 56
CAPITULO IV ... 58
REQUERIMIENTOS DIMENSIONALES ... 58
426 REQUERIMIENTOSDIMENSIONALESPARACOMPONENTESDETUBERIAESTANDAR YNOESTANDAR... 58
426.1COMPONENTES DE TUBERÍA ESTÁNDAR. ... 58
426.2COMPONENTES DE TUBERÍA NO ESTÁNDAR... 58
426.3ROSCAS... 58
CAPITULO V... 60
CONSTRUCCION, SOLDADURA, Y MONTAJE ... 60
434 CONSTRUCCION... 60
434.1GENERALIDADES... 60
434.2INSPECCIÓN. ... 60
434.3DERECHO DE VÍA. ... 60
434.4MANEJO,LEVANTAMIENTO,IZAJE Y ALMACENAJE. ... 61
434.5DAÑOS A LA TUBERÍA Y ELEMENTOS FABRICADOS... 61
434.6ZANJADO... 61
434.7CURVAS,DESARROLLOS Y CODOS... 62
434.8SOLDADURA... 63
434.9“TIE–IN” ... 68
434.10INSTALACIÓN DE LA TUBERÍA EN LA ZANJA... 68
434.11RELLENO... 68
434.12RESTAURACIÓN Y LIMPIEZA DEL DERECHO DE VÍA. ... 68
434.13CRUCES ESPECIALES... 68
434.14CONSTRUCCIÓN EN AGUAS COSTERAS... 70
434.15VÁLVULAS DE BLOQUEO Y AISLAMIENTO... 70
434.16CONEXIONES A LA LÍNEA PRINCIPAL. ... 71
434.17TRAMPAS DE RASPADORES... 71
434.18MARCAS DE LA LÍNEA... 71
434.19CONTROL DE LA CORROSIÓN... 72
434.21ALMACENAMIENTO Y TRABAJOS DE TANQUEO... 73
434.22INSTALACIONES ELÉCTRICAS... 74
434.23MEDIDORES DE LÍQUIDO... 74
434.24COLADORES Y FILTROS PARA LÍQUIDO... 74
435 .ENSAMBLEDELOSCOMPONENTESDELATUBERIA ... 75
435.1GENERALIDADES... 75
435.2PROCEDIMIENTO DE APERNADO... 75
435.3TUBERÍAS DE LAS UNIDADES DE BOMBEO... 75
435.4MÚLTIPLES. ... 75
435.5TUBERÍAS AUXILIARES PARA PETRÓLEO LÍQUIDO,DIÓXIDO DE CARBONO,AMONIO-ANHÍDRIDO LÍQUIDO O ALCOHOL LÍQUIDO... 76
CAPITULO VI... 77
INSPECCION Y PRUEBA... 77
436 INSPECCION... 77
436.1GENERALIDADES... 77
436.2CALIFICACIÓN DE LOS INSPECTORES... 77
436.5TIPO Y ALCANCE DEL EXAMEN REQUERIDO... 77
436.6REPARACIÓN DE DEFECTOS... 78 437 PRUEBAS ... 78 437.1GENERALIDADES... 78 437.4PRUEBA DE PRESIÓN. ... 79 437.6PRUEBAS DE CALIFICACIÓN... 80 437.7REGISTROS... 82 CAPITULO VII ... 83
PROCEDIMIENTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ... 83
450 PROCEDIMIENTOSDEOPERACIÓNYMANTENIMIENTOQUEAFECTANLA SEGURIDADDESISTEMASDETUBERIAPARATRANSPORTEDELIQUIDOS... 83
450.1GENERALIDADES... 83
450.2PLANES Y PROCEDIMIENTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO... 83
451 MANTENIMIENTOYOPERACIÓNDELALINEA ... 84
451.1PRESIÓN DE OPERACIÓN. ... 84
451.2COMUNICACIONES... 84
451.3MARCADORES. ... 84
451.4 MANTENIMIENTO DEL DERECHO DE VÍA... 85
451.5PATRULLAJE. ... 85
451.6REPARACIONES DE LA TUBERÍA... 85
451.7DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE OPERACIÓN DE LA LÍNEA... 89
451.8MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS... 90
451.9CRUCES DE FERROCARRILES Y AVENIDAS CON TUBERÍAS EXISTENTES... 90
451.10PLATAFORMAS DE ELEVACIÓN EN AGUAS COSTA-ADENTRO... 91
452 OPERACIÓNYMANTENIMIENTOESTACIONESDEBOMBEO,TERMINALESYPATIOS DETANQUES... 91
452.1GENERALIDADES. ... 91
452.2EQUIPOS DE PROTECCIÓN Y CONTROL... 91
452.3RECIPIENTES DE ALMACENAMIENTO... 92
452.4ALMACENAMIENTO DE MATERIALES COMBUSTIBLES... 92
452.6SEÑALES... 92
452.7PREVENCIÓN DE IGNICIÓN ACCIDENTAL... 92
453 CONTROLDELACORROSION ... 92
454 PLANDEEMERGENCIA ... 93
455 REGISTROS ... 94
456 CALIFICACIONDELSISTEMADETUBERIAPARAUNAMAYORPRESIONDE OPERACIÓN ... 94
457 ABANDONODELSISTEMADETUBERIA ... 95
CAPITULO VIII... 96
CONTROL DE CORROSION ... 96
460 GENERALIDADES ... 96
461 CONTROLDECORROSIONEXTERNAPARATUBERIASENTERRADASO SUMERGIDAS. ... 96
461.1NUEVAS INSTALACIONES... 96
461.2SISTEMAS EXISTENTE DE TUBERÍA. ... 98
461.3MONITOREO... 99
462 CONTROLDELACORROSIONINTERNA... 100
462.1INSTALACIONES NUEVAS... 100
462.2SISTEMAS DE TUBERÍA EXISTENTES. ... 100
462.3MONITOREO... 101
463 CONTROLDELACORROSIONEXTERNAPARATUBERÁSEXPUESTASALA ATMOSFERA... 101
463.1INSTALACIONES NUEVAS... 101
463.2SISTEMAS DE TUBERÍA EXISTENTES... 101
463.3MONITOREO... 101
464 MEDIDASCORRECTIVAS ... 102
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La necesidad de un código para tuberías a presión llegó a incrementar su evidencia de 1915 a 1925. Para colmar esta necesidad, el American Engineering Standards Comité (Posteriormente cambiado a American Standards Association) inició el proyecto B31 en marzo de 1926 como requerimiento y con el patrocinio de la American Society of Mechanical Engineers. Lugo de siete años de trabajo se publica una primera edición en 1935 como un Código Tentativo Estándar
Americano para Tuberías a Presión.
En 1937 fue iniciada la revisión del estándar tentativo original. Fueron necesarios más años de esfuerzo para asegurar uniformidad entre las secciones y eliminar requerimientos divergentes y discrepancias, también para mantener el código a la par con los desarrollos en las técnicas de soldadura, cálculos de esfuerzo, y referencias a nuevos estándares de dimensiones y de materiales. Durante este periodo fue adicionada una nueva sección en tuberías de refrigeración, preparada en cooperación con The American Society of Refrigeration Engineers y complementando el Código Americano Estándar para Refrigeración Mecánica. Este trabajo culminó en Código Estándar Americano para Tuberías a Presión 1942.
Los suplementos 1 y 2 del código de 1942, los cuales aparecieron en 1944 y 1947 respectivamente, introdujeron nuevos estándares dimensionales y de materiales, una nueva fórmula para el espesor de pared de la tubería y requisitos más comprensivos para la instrumentación y control de la línea.
La severidad de las condiciones de servicio continuó creciendo, al igual que el desarrollo de nuevos materiales y diseños para suplir estos nuevos requerimientos, habían apuntado en 1948 hacia la necesidad de unos cambios extensivos en el código en vez proveer solamente suplementos. American Standards Association tomó la decisión y el patrocinio para reorganizar el Comité Seccional y sus varios subcomités, y para invitar las organizaciones interesadas para reafirmar sus representantes o designar unos nuevos. Luego de su reorganización, el Comité Seccional B31 realizó una revisión intensiva del código de 1942, y un código revisado fue aprobado y publicado en Febrero de 1951 con la designación ASA B31.1-1951, el cual incluyó:
a) Una revisión general y una extensión de los requerimientos para estar de acuerdo con las prácticas de ese momento.
b) Revisión de las referencias de los estándares dimensionales y de materiales, y la adición de nuevas referencias.
c) Clarificación de requerimientos ambiguos o conflictivos
El suplemento Nº 1 a B31.1 fue aprobado y publicado en 1953 como ASA B31.1a-1953. Este suplemento y otras revisiones aprobadas fueron incluidos en una nueva edición de B31.1 publicada en 1955 con la designación de ASA B31.1-1955
Una revisión por los Comités Sesiónales y Ejecutivos en 1955 resultó en una decisión de desarrollar y publicar secciones industriales como códigos separados del Código Estándar Americano B31 para Tuberías a Presión. ASA B31.4-1959 fue el primer código separado para Sistemas de Tuberías de Transporte de Crudo, y reemplazó la sección 3 del código B31.1-1955 que se refería a dicho tópico. En 1966, B31.4 fue revisado para ampliar el cubrimiento en soldadura, inspección, y pruebas, y para añadir nuevos capítulos cubriendo requerimientos de construcción y procedimientos de operación y mantenimiento afectando la seguridad del sistema de tuberías. Esta revisión fue publicada con la designación USAS B31.4-1966, Sistemas de
Tuberías de Transporte de líquidos de Petróleo, debido a que American Standards Association fue
reconstituida como United State of America Standards Institute en 1966
United State of America Standards Institute, Inc; cambió su nombre en Octubre 6 de 1969 al American National Standards Institute, Inc; y USAS B31.4 fue replanteado como ANSI B31.4-1966. El Comité seccional B31 (B31 Sectional Comité) fue renombrado como American Nacional Standards Committe B31 Code for Pressure Piping, y debido al gran campo de trabajo fueron involucrados diferentes sociedades de ingeniería, oficinas gubernamentales, asociaciones de comerciantes, institutos y miembros individuales para representar intereses generales. Las actividades referentes al código fueron subdivididas de acuerdo al alcance de las diferentes secciones.
El código B31.4-1966 fue revisado y publicado en 1971 con la designación ANSI B31.4-1971. El código ANSI B31.4-1971 fue revisado y publicado en 1974 con la designación ANSI B31.4-1974. En diciembre de 1978, American National Standards Institute B31 fue convertido a un Comité ASME con procedimientos acreditados por ANSI. Al revisión de 1979 fue aprobada por ASME y posteriormente aprobada por ANSI en noviembre 1 de 1979 con la designación ANSI/ASME B31.4-1979.
Siguiendo a la publicación de la Edición 1979, el Comité de Sección B31.4 inició el trabajó de ampliar el alcance del código para cubrir requerimientos para el transporte de alcoholes líquidos. Fueron revisadas las existentes y adicionadas nuevas referencias de los estándares dimensionales y de nuevos materiales. Se realizaron otras revisiones editoriales y de clarificación con el objeto de mejorar el texto. Estas revisiones condujeron a la publicación de dos addenda a B31.4. Addenda “b” a B31.4 fue aprobada y publicada en 1981 como ANSI/ASME B31.4b-1981. Addenda “c” a B31.4 fue aprobada y publicada en 1986 como ANSI/ASME B31.4c-1986.
La Edición 1986 de B31.4 fue una inclusión a la Edición 1979 de la dos Addenda publicadas anteriormente. Posterior a la publicación de la Edición 1986. Revisiones editoriales y de clarificación fueron hechas para mejorar el texto. Adicionalmente, fueron revisadas las existentes y adicionadas nuevas referencias de los estándares dimensionales y de nuevos materiales. Estas revisiones condujeron a la publicación de una addenda a B31.4. Addenda “a” a B31.4 fue aprobada y publicada en 1987 como ANSI/ASME B31.4a-1987
La Edición 1989 de B31.4 fue una inclusión a la Edición 1986 de la Addenda publicada anteriormente. Posterior a la publicación de la Edición 1989, revisiones editoriales y de clarificación fueron hechas para mejorar el texto. Adicionalmente, fueron revisadas las existentes y actualizadas las referencias de los estándares dimensionales y de nuevos materiales. Estas revisiones condujeron a la publicación de una addenda a B31.4. Addenda “a” a B31.4 fue aprobada y publicada en 1991 como ANSI/ASME B31.4a-1991
La Edición 1992 de B31.4 fue una inclusión a la Edición 1989 de la Addenda publicada anteriormente y una revisión del mantenimiento de válvulas. La Edición 1992 de B31.4 fue aprobada por American National Standards Institute el 15 de Diciembre de 1995 y designado como ASME B31.4- Edición 1992
La Edición 1998 de B31.4 es una inclusión de la addenda publicada con anterioridad en la Edición 1992. También se incluyen en esta edición, otras revisiones (especificadas con la nota al margen (98)) y la adición del capítulo IX, Sistemas de Tuberías de Líquidos Costa-afuera. Esta edición 1998 fue aprobada por American National Standards Institute en Noviembre 11 de 1998 y designada como ASME B31.4-Edición 1998
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El código B31 para tuberías a Presión, consiste en un número de secciones publicadas individualmente, donde cada una es un Estándar Nacional Americano. De aquí en adelante, en esta introducción y en el texto de esta Sección de Código B31.4. Donde sea usada la palabra “Código” sin otra especificación, se estará haciendo referencia a ésta Sección del Código.
El código establece valiosos requerimientos de ingeniería considerados necesarios para el diseño y la construcción segura de tuberías a presión. Aunque la seguridad es la consideración básica, este factor por sí solo no determinará las especificaciones finales para ningún sistema de tuberías. Se advierte al diseñador que el Código no es un manual de diseño; se hace necesario por lo tanto, un competente juicio de ingeniería.
Para lograr la mayor aplicación, los requerimientos del código para diseño son establecidos en términos de los principios y fórmulas básicos de diseño. Estos son suplementados, si es necesario, con requerimientos específicos para asegurar la aplicación uniforme de los principios y para guiar la selección y aplicación de los elementos de tubería. El código prohíbe el diseño y prácticas que sean inseguras y contiene alertas donde se requiera una precaución, pero que no sean prohibiciones. Esta sección del Código incluye:
a) Referencias de Estándares de especificaciones de materiales aceptables y componentes, incluyendo requisitos dimensionales y la clasificación Presión-Temperatura;
b) Requerimientos para el diseño de componentes y montajes, incluyendo los soportes de tubería;
c) Requerimientos y datos para la evaluación y límites de esfuerzos, reacciones, y desplazamientos asociados con la presión, cambios de temperatura, y otras fuerzas. d) Guías y limitaciones en la selección y aplicación de materiales, componentes y métodos de
unión;
e) Requerimientos para la fabricación, ensamble y montaje de tubería; f) Requerimientos para el examen, inspección y pruebas de tubería;
g) Procedimientos para la operación y mantenimiento que son esenciales para la seguridad pública; y ;
h) Disposiciones para proteger las tuberías de corrosión externa y corrosión/erosión interna. Se pretende que ésta edición del Código B31.4 y cualquier Addenda subsiguiente no sea retroactiva, a menos que se establezca un acuerdo específico entre las partes contractuales para usar otras ediciones, o el regulador que tiene la jurisdicción, imponga el uso de otra edición, la última Edición y la adenda publicada por lo menos 6 meses antes a la fecha inicial del contrato para la primera fase o actividad que cubra un sistema o sistemas de tuberías, deberá ser el documento que aplique para el diseño, materiales, fabricación levantamiento, examen y pruebas para la tubería hasta la finalización de los trabajos y el inicio de la operación.
Los usuarios de este código son prevenidos de hacer uso de las revisiones del código sin verificar que estas hayan sido aceptadas por las autoridades correspondientes a la jurisdicción donde la tubería vaya a ser instalada.
Los usuarios del código notarán que los parágrafos del código no están necesariamente enumerados en forma consecutiva. Dichas discontinuidades buscan un esquema general, en lo posible, para toda las Secciones del Código. De esta manera, los mismos tópicos son numerados de la misma manera en todas las Secciones del código, para facilitar la referencia de aquellos usuarios que usen más de una sección del código.
El código está bajo la dirección del Comité ASME B31, Código para Tuberías a Presión, el cual es organizado y opera bajo procedimientos de American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos) la cual ha sido acreditada por American National Standards Institute (ANSI). El Comité tiene una continuidad y mantiene todas las Secciones del Código al corriente de los desarrollos en materiales, construcción y prácticas industriales. Las addenda (revisiones) son publicadas periódicamente. Las nuevas ediciones son publicadas en intervalos de 3 a 5 años.
Cuando una sección del código ASME para Tuberías a Presión no cubra específicamente un sistema de tuberías, el usuario puede seleccionar, a su discreción, cualquier Sección determinada para ser aplicada en forma general. Sin embargo, se advierte que los requerimientos suplementarios de la Sección elegida, pueden ser necesarios para proveer un sistema de tuberías seguro para la aplicación esperada. Las limitaciones técnicas de las diferentes Secciones, los requerimientos legales, y la posible aplicabilidad de otros códigos y estándares son algunos de los factores que deben ser considerados por el usuario en la determinación la aplicación de cualquier Sección de este Código.
El comité ha establecido un procedimiento ordenado para considerar solicitudes de la interpretación y revisión de los requerimientos del Código. Para recibir explicaciones, las preguntas deben hacerse por escrito y deben contener todos los detalles (ver el Apéndice Mandatario que cubre la preparación de preguntas técnicas)
La respuesta aprobada a una pregunta será enviada directamente al interesado. Además la inquietud y la respuesta serán publicadas como una parte de la publicación Suplemento de Interpretaciones de la Sección aplicable del Código.
Un Caso es la forma recomendada de respuesta a una pregunta cuando su estudio indica que las palabras del Código necesitan ser aclaradas o cuando la respuesta modifica los requerimientos existentes del Código o cuando se conceden permisos para el uso de nuevos materiales o construcciones alternativas. Los Casos propuestos son publicados en Mechanical Enginnering para revisión pública. Además el Caso será publicado como una parte del Suplemento de Casos de las Sección del Código aplicable.
El Caso es normalmente distribuido por un periodo limitado, después del cual puede ser renovado, incorporado en el Código o expirar si no existe indicio de una necesidad adicional de los requerimientos cubiertos por el Caso. Sin embargo, las disposiciones del Caso pueden ser utilizadas luego de su expiración, demostrando que el Caso se hizo efectivo en la fecha inicial del contrato o fue adoptado antes de la culminación de los trabajos y las partes contractuales acordaron su uso.
Los materiales son listados en tablas de esfuerzo solo cuando se ha mostrado un uso suficiente en tuberías dentro del alcance del Código. Los materiales pueden ser cubiertos por un Caso. Las solicitudes de aparecer en lista deben incluir la evidencia de uso satisfactorio y datos de especificación que permitan establecer los esfuerzos admisibles, los límites máximos y mínimos de temperatura, y otras restricciones. Criterios adicionales pueden encontrarse en la guía de adición de nuevos materiales en el Código ASME de Recipientes a Presión, Sección II y Sección VIII, División 1, Apéndice B. (para desarrollar el uso y ganar experiencia, materiales no listados pueden ser usados en concordancia con el parágrafo 423.1)
Las solicitudes de interpretación y sugerencias de revisión deberán ser enviadas a la Secretaría, Comité ASME B31, Three Park Avenue, New York, NY 10016
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400 COMENTARIOS GENERALES
a) Este Código de Sistemas de Transporte de Líquido es una de las secciones del Código ASME para Tuberías a Presión B31. Esta sección es publicada por conveniencia como un documento separado. Este Código aplica a hidrocarburos, gas líquido del petróleo, amoniaco anhídrido, alcoholes y dióxido de carbono. A través de este Código estos sistemas serán referidos como Sistemas de Transporte de Líquidos.
b) Los requerimientos de este Código son adecuados para seguridad bajo condiciones normalmente encontradas en la operación de sistemas de transporte de líquidos. Los requerimientos para las condiciones anormales o inusuales no son suministradas específicamente, ni tampoco todos los detalles de ingeniería y construcción. Todos los trabajados ejecutados dentro del alcance de este Código cumplirán con los estándares de seguridad expresados o implícitos.
c) El primer propósito de este Código es establecer requerimientos para un diseño seguro, construcción, inspección, pruebas, operación, y mantenimiento de sistemas de tuberías para líquidos para la protección del público general, el personal de la compañía operadora, también como para la protección razonable del sistema de tuberías contra vandalismo y daños accidentales por otros y una protección razonable del ambiente.
d) Este código está involucrado con la seguridad de los empleados, en la medida en que esta es afectada por el diseño básico, calidad de los materiales y requerimientos para la construcción, inspección, pruebas, operación, y mantenimiento de sistemas de tuberías para líquidos. No es la intención suplantar por medio de este código, las regulaciones existentes de seguridad aplicables al área de trabajo, practicas seguras de trabajo, y equipos seguros.
e) Se previene al diseñar acerca de que el Código no es un manual de diseño. El Código no reemplazará la necesidad de un ingeniero o un juicio competente de ingeniería. Los requerimientos específicos de diseño de este Código usualmente gira en torno a una aproximación simplificada de ingeniería de un tema. Se pretende que un diseñador capaz de aplicar un análisis más completo o riguroso a problemas especiales o inusuales tenga libertad en el desarrollo de tales diseños y en la evaluación de esfuerzos combinados o complejos. En tales casos, el diseñador es el responsable en demostrar la validez se su enfoque.
f) Este Código no será retroactivo o interpretado como aplicación a sistemas de tuberías instalados antes de la fecha de publicación mostrada en la portada del documento referente al diseño, materiales, construcción, montaje, inspección y pruebas involucradas. Se pretende, sin embargo, que las disposiciones del Código beberán ser aplicables dentro de los seis meses después de la publicación a relocalización, reemplazo, y reclasificación u otra forma de cambio existente en el sistema de tuberías. ; y a la operación, mantenimiento y control de corrosión de sistemas de tuberías nuevos o existentes. Después de que las revisiones del Código son aprobadas por ANSI y ASME, estas pueden ser usadas desde la fecha de publicación mediante un acuerdo entre las partes contractuales. Las revisiones llegan a ser mandatarias o requerimientos mínimos para nuevas instalaciones, 6 meses después de la fecha de publicación excepto para instalaciones de tuberías o componentes contratadas para o bajo construcción anterior a la finalización del periodo de 6 meses. g) Se advierte a los usuarios de este código que en algunas áreas, la legislación puede
establecer jurisdicciones gubernamentales en ciertas tópicos cubiertos por éste Código y son advertidos del uso de revisiones que sean menos restrictivas que los requerimientos de las publicaciones anteriores sin tener la seguridad de que dichas revisiones han sido aceptadas por las autoridades pertinentes de la jurisdicción donde la tubería va a ser instalada. Las reglas del Departamento de Transporte (Department of Transportation, DOT) de los Estados Unidos de América, gobierna el trasporte mediante tuberías entre estados
y comercio exterior de petróleo, productos del petróleo, y líquidos tales como amoniaco anhídrido o dióxido de carbono, los cuales son regulados bajo la Parte 195-Transporte de Líquidos Peligrosos por Tuberías, Titulo 49- Transporte, Código Federal de Regulaciones
400.1Alcance
400.1.1 Este Código prescribe requerimientos para el diseño, materiales, construcción, montaje, inspección, y pruebas de tuberías de transporte de líquidos tales como petróleo crudo, condensados, gasolina natural, gas natural líquido, gas licuado de petróleo, dióxido de carbono, alcohol líquido, amoníaco anhídrido y productos líquidos del petróleo entre las instalaciones del productor, tanque de almacenamiento, plantas de procesamiento de gas natural, refinerías, estaciones plantas de amoniaco, terminales (marítimos, ferrocarriles y camiones) y otros puntos de entrega y recibo.
Un ducto consiste de tubería, bridas, pernos, sellos, válvulas, dispositivos de alivio, accesorios, y las partes contenedoras de presión de otros componentes del ducto. También incluye soportes, y otros equipos similares necesarios para prevenir sobre-esforzar las partes contenedoras de presión. No incluye estructuras de soporte tales como marcos de construcciones, postes, o cimientos o cualquier equipo tal como se define en el parágrafo 400.1.2(b)
Los requerimientos para las líneas costa-afuera se encuentran en el capítulo IX. También se incluye dentro del alcance de este código:
a) Las tuberías primarias y auxiliares de petróleo líquido y amoniaco anhídrido líquido en los terminales de la línea (marino, ferrocarril, o camión), tanques de almacenamiento, estaciones de bombeo, estaciones de reducción de presión, y estaciones de medición incluyendo trampas de raspadores, filtros, y circuitos de prueba.
b) Tanque de trabajo y almacenamiento, incluyendo almacenamiento tipo tubería fabricado de tubería y accesorios, y line4as que conecten estas instalaciones.
c) Las tuberías de petróleo líquido y amoniaco anhídrido líquido las cuales se ubiquen al lado de tales líneas dentro de plantas de refinería de petróleo, gasolina natural, procesamiento de gas, y amoniaco.
d) Aquellos aspectos de mantenimiento y operación de sistemas de ductos para líquidos relacionados con la seguridad y la protección del público en general, del personal de la compañía, del ambiente, y del sistema de tuberías [ver parágrafos 400 (c) y (d)]
400.1.2 Este código no se aplica a:
a) Líneas auxiliares, tales como agua, aire, vapor, aceite lubricante, gas, y combustible; b) Recipientes a presión, intercambiadores de calor, bombas, medidores y otros de estos
equipos incluidos tuberías internas y conexiones para tuberías excepto las limitadas por el parágrafo 423.2.4(b);
c) Tuberías diseñadas para presiones internas:
1) Presión manométrica de 15 psi (1bar) o menor sin considerar la temperatura. 2) Presión manométrica mayor a 15 psi (1 bar) si la temperatura de diseño es menor
a 20 ºF (-20 ºC) o mayor a 250 ºF (120 ºC)
d) Cubiertas, tubos, o tubería usada en pozos, montajes en cabezas de pozo, separadores de gas y crudo, tanques de producción de crudo, otras instalaciones de producción, y líneas que conectan estas instalaciones.
e) Refinerías de petróleo, gasolina natural, procesamiento de gas, procesamiento de dióxido de carbono, y tuberías generales de la planta, excepto las cubiertas bajo el parágrafo 400.1.1(c);
f) Líneas de transmisión y distribución de gas;
g) El diseño y la fabricación de artículos patentados de equipos, aparatos o instrumentos, excepto los limitados por el parágrafo 423.2.4(b);
h) Sistemas de tuberías para refrigeración por amoniaco provistos en ASME B31.5. Código de Tubería para Refrigeración;
i) Obtención de dióxido de carbono y sistemas distribución en campo;
400.2Definiciones
Algunos de los términos más comunes relacionados con tuberías son definidos a continuación1:
Cargas accidentales: Cualquier carga o combinación de cargas no planeadas caudas por
intervención humana o fenómenos naturales.
Acople de Ruptura: Un componente instalado en la línea, para permitir la separación de la tubería
cuando una carga axial predeterminada es aplicada al acople.
Bucle: Una condición donde la tubería ha sufrido una deformación plástica suficiente para causar
un arrugado permanente en la pared de la tubería o una deformación excesiva de la sección trasversal causada por cargas actuando solas o en combinación con la presión hidrostática.
Dióxido de carbono: Un fluido que consiste principalmente de dióxido de carbono comprimido más
allá de su presión crítica y, para el propósito de este Código, será considerado como un líquido
Recuperación en frío: Deflexión deliberada de la tubería, dentro de su resistencia a la fluencia para
compensar de forma anticipada la expansión térmica
Pandeo por columna: Pandeo de una viga o tubería bajo una carga axial de compresión, la cual
causa una deflexión lateral inestable.
Conectores: Componentes, exceptuando las bridas, usadas con el propósito de unir
mecánicamente dos secciones de tubería.
Defecto: Una imperfección de magnitud suficiente para solicitar su rechazo
Vida de Diseño: Un periodo de tiempo usado en los cálculos de diseño, seleccionado con el
propósito de verificar que u componente reemplazable o permanente es conveniente para el periodo anticipado de servicio. La vida de diseño no representa la vida del sistema de tubería, ya que un mantenimiento apropiado de la línea y una protección del sistema puede resultar en un servicio indefinido
Diseño de ingeniería: Diseño detallado desarrollado a partir de los requerimientos operacionales y
de conformidad con los requerimientos del código, incluyendo los dibujos, planos y especificaciones necesarios que rigen una instalación de tubería.
Corrosión generalizada: Pérdida de pared uniforme o de variación gradual sobre un área.
Soldadura circunferencial: Una unión soldada a tope circunferencialmente de la tubería o
componentes.
Imperfección: Una discontinuidad o irregularidad la cual es detectada mediante inspección
Presión interna de diseño: Presión interna usada en los cálculos o análisis para el diseño por
presión de un componente de la línea.
1
Los términos referentes a soldadura los cuales estén de acuerdo con Estándar AWS A3.0 son marcados con un asterisco (*). Para los términos de soldadura usados en este código y no presentados aquí, sea aplican las definiciones de acuerdo a AWS A3.0
Gas(es) Licuado(s) del Petróleo (GLP): Petróleo líquido compuesto principalmente de los
siguientes hidrocarburos, solos o como mezclas: butano (butano normal o isobutano), butileno (incluyendo isomeros), propano, propileno y etano
Alcohol líquido: Cualquiera de un grupo de componentes orgánicos que contenga solo hidrogeno,
carbono y uno o mas radicales hidroxilos los cuales permanecerán líquidos al fluir a través de la tubería.
Amoniaco anhídrido líquido: Un compuesto formado por la combinación de dos elementos
gaseosos, nitrógeno e hidrogeno, en una proporción en volumen de una parte de nitrógeno por tres partes de hidrógeno, comprimido hasta un estado líquido.
Máxima presión de operación en estado estable: Máxima presión (suma de la presión por cabeza
estática, presión requerida para vencer las pérdidas por fricción, y cualquier presión de regreso) en algún punto de la línea, cuando el sistema está operando bajo condiciones de estado estable.
Mitra: Dos o más secciones rectas de tubería ajustadas y unidas a través de la línea bisectriz del
ángulo de unión para producir un cambio en dirección.
Tamaño nominal de la tubería (NPS): ver ASME B36.1 p.1 para su definición.
Compañía operadora: Propietario o agente responsable por el diseño, construcción, inspección,
pruebas, operación y mantenimiento de la línea.
Petróleo: Crudo, condensados, gasolina natural, líquidos de gas natural, gas licuado del petróleo y
productos líquidos de petróleo.
Tubería: Tubo, generalmente cilíndrico, usado para transportar un fluido o transmitir una presión de
fluido, normalmente llamada “tubería” en la especificación aplicable. Incluye también cualquier componente similar designado como “tubo” usado para el mismo propósito. De acuerdo al método de manufactura, los tipos de tubería se definen de la siguiente manera:
a) Tubería soldada por resistencia eléctrica: Tubería producida en longitudes individuales o
en longitudes continuas, que tiene una unión a tope longitudinal o en espiral, en donde la unión es producida por el calor obtenido a partir de la resistencia de la tubería al flujo de una corriente eléctrica en un circuito en el que la tubería es una parte, y por la aplicación de presión.
b) Tubería soldada por traslape en horno: Tubería que tiene una unión longitudinal traslapada
hecha por el proceso de soldadura por forja donde la unión es producida por el calentamiento del tubo preformado a una temperatura de soldadura y pasando este a través de un mandril localizado entre dos rodillos de soldadura, los cuales comprimen y sueldan los extremos traslapados.
c) Tubería soldada a tope en horno:
1) Tubería soldada a tope en horno, soldadura de campana: Tubería producida en longitudes individuales que tienen su unión longitudinal a tope soldada por la presión mecánica desarrollada al tirar una lámina calentada en el horno, a través de un dado en forma cónica (comúnmente conocido como “campana de soldadura”) la cual sirve como un dado combinado de formado y soldadura.
2) Tubería soldada a tope en horno, soldadura continua: Tubería producida en longitudes continuas y posteriormente cortada en longitudes individuales, y que tiene su unión longitudinal soldada a tope mediante una presión mecánica desarrollada rolando la lámina formada en caliente a través del paso por una serie de rodillos de soldadura.
d) Tubería soldada por electro-fusión: Tubería la cual su unión es longitudinal o en espiral a tope donde la unión es producida en el tubo preformado por soldadura de arco eléctrica automática o manual. La soldadura puede ser sencilla o doble y puede ser hecha con o sin material de aporte. Las tuberías con soldadura en espiral son construidas también mediante procesos de electro-fusión con juntas traslapadas.
e) Tuberías soldadas por descarga eléctrica: Tubería con una unión longitudinal a tope donde la unión es producida simultáneamente sobre toda el área de las superficies enfrentadas mediante el calor obtenido de la resistencia al flujo de una corriente eléctrica entre las dos superficies, y por la aplicación de una presión luego de que el calentamiento se ha completado. Las descargas y perturbaciones son acompañadas por expulsión de metal de la unión.
f) Tubería soldada por doble arco sumergido: Tuberías con una junta longitudinal o en espiral a tope donde la unión producida por al menos dos pases, uno de los cuales se hace en la por el lado interno de la tubería. La unión es producida por el calentamiento con el arco eléctrico entre el metal base y el electrodo. La soldadura es cubierta por una capa de material granular y fundible en el área de trabajo. No se requiere una presión y el material de aporte para las soldaduras del lado interno y externo es obtenido del electrodo o electrodos.
g) Tubería sin costura: Tubería producida por la perforación de un cilindro, seguido de rolado o estiramiento o ambos
h) Tubería soldada por inducción eléctrica: Tubería producida en longitudes individuales o continuas con una junta a tope longitudinal o en espiral, donde la unión es producida por el calor obtenido de la resistencia de la tubería a una corriente eléctrica inducida, y por la aplicación de una presión.
Espesor de pared nominal de la tubería: El espesor de pared listado en las especificaciones de la
tubería o estándares dimensionales incluidos en las referencias de este Código. La dimensión listada del espesor de pared está sujeta a tolerancias como se presenta en las especificaciones o estándares.
Elementos de soporte de la tubería: Los elementos de soporte de la tubería consisten en
accesorios y conexiones estructurales como se presenta a continuación:
a) Accesorios: Accesorios incluyen elementos que transfieren la carga de la tubería o
conexiones estructurales a la estructura o equipo de soporte. Ellos incluyen accesorios cuya función es colgar la tubería como varillas para colgar, resortes para colgar, abrazaderas de oscilación, contrapesos, puntales, guías de cadena y anclajes, y accesorios tipo rodadura como sillas, bases, patines y soportes de deslizamiento.
b) Conexiones estructurales: Incluyen elementos que son soldados, apernados o grapados a
la tubería tales como grapas, agarraderas, anillos, abrazaderas, correas y faldas.
Presión: A menos de que otra cosa se establezca, la presión es expresada en libras por pulgada
cuadrada (bar) sobre la presión atmosférica, por ejemplo, presión manométrica abreviada como psig (bar)
Deberá: “deberá” o “no deberá” es usado para indicar que una medida de carácter obligatorio. Debería: “Debería” o “se recomienda” es usado para indicar que una medida no es obligatoria pero
Licuefacción del suelo: Es una condición del suelo causada típicamente por una carga dinámica
cíclica (ej, terremotos, ondas) donde la resistencia efectiva del suelo a corte es reducida de forma tal que el suelo exhibe propiedades de líquido.
Luz: Una sección de tubería que no esta soportada
Temperaturas: Son expresadas en grados Fahrenheit (ºF) a menos que se indique algo diferente. Recubrimiento de peso (lastre): Cualquier recubrimiento aplicado a la tubería con el propósito de
incrementar la gravedad específica de esta.
Soldadura de arco*: Un grupo de procesos de soldadura donde la unión es producida por el
calentamiento con un arco o arcos eléctricos, con o sin la aplicación de presión y con o sin el uso de material de aporte.
Soldadura automática*: Soldadura con equipo que desempeña totalmente la operación de
soldadura sin la observación permanente y ajuste de controles por parte de un operador. El equipo puede o no, descargar el trabajo.
Soldadura de filete*: Soldadura de sección transversa aproximadamente triangular, que une dos
superficies en ángulo recto una respecto a la otra con una junta a traslape, junta en T o una junta esquinera.
Soldadura completa de filete*: Una soldadura de filete cuyo tamaño es igual al espesor de la parte
más delgada a unir.
Soldadura de gas*: Un grupo de procesos de soldadura donde la unión es producida por el
calentamiento con una llama de gas, con o sin la aplicación de presión, y con o sin el uso de material de aporte.
Soldadura por arco metálico en gas*: Un proceso de soldadura de arco donde la unión de las
partes es producida por el calentamiento con el arco eléctrico entre el electrodo metálico de aporte (consumible) y el área de trabajo. La protección del arco es obtenida con gas, una mezcla de gases (la cual puede contener un gas inerte). (Este proceso algunas veces ha recibido el nombre de soldadura Mig o soldadura CO2)
Soldadura de arco de tungsteno en gas*: Un proceso de soldadura por arco donde la unión es
producida por el calentamiento con arco eléctrico entre un electrodo de tungsteno (no consumible) y el área de trabajo. La protección del arco es obtenida con gas, una mezcla de gases (la cual puede contener un gas inerte). Presión y/o material de aporte pueden o no ser usados en el proceso. (Este proceso algunas veces es llamado soldadura Tig )
Soldadura de arco metálico protegido*: Un proceso de soldadura por arco donde la unión es
producida por el calentamiento con arco eléctrico entre un electrodo de metal cubierto y el área de trabajo. La protección del arco es obtenida por la descomposición de la cubierta del electrodo. No se usa presión, y el metal de aporte es obtenido del electrodo.
Soldadura de arco sumergido*: Un proceso de soldadura por arco donde la unión es producida por
el calentamiento con arco eléctrico entre un electrodo de metal desnudo y el área de trabajo. La soldadura es protegida por una capa de material granular y fundible sobre el ara de trabajo No se usa presión, y el metal de aporte es obtenido del electrodo y algunas veces de una varilla de soldadura suplementaria.
Puntos de soldadura*: Una soldadura hecha para mantener las partes a unir alineadas durante la
Soldadura*: Fusión y unión localizada de metal, la cual es producida por calentamiento a una
temperatura conveniente, con la aplicación o no de presión, y con o sin material de aporte. El material de aporte debe tener una temperatura de fusión muy similar a la del material base.
Soldador*: Persona que es capaz de de realizar una operación manual o semiautomática de soldadura.
Operador del soldador*: Persona quien opera el equipo manual o semiautomático de soldadura. Procedimientos de soldadura*: Los métodos y prácticas detalladas incluyendo los procedimientos
de soldadura de juntas involucrados en la producción de un trabajo de soldadura.
Figura 400-1.Diagrama indicando el alcance de ASME B31.4 excluyendo los sistemas de tuberías para dióxido de carbono
Figura 400-2.Diagrama indicando el alcance de ASME B31.4 en sistemas de tuberías para dióxido de carbono
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401 CONDICIONES DE DISEÑO 401.1GeneralidadesEl parágrafo 401 define las presiones, temperaturas y varias fuerzas aplicables al diseño de sistema de tubería dentro del alcance de este Código. También se tiene en cuenta consideraciones que deberán ser dadas a las influencias mecánicas y del ambiente, y varias cargas.
401.2Presión
401.2.1 Presión Interna de Diseño. El componente de la línea en cualquier punto del sistema de tubería deberá ser diseñado para una presión interna de diseño la cual no deberá ser menor a la máxima presión de operación en estado estable en ese punto, o menor a la presión por cabeza estática en ese punto con la línea en una condición estática. La presión máxima de operación en estado estable, deberá ser la suma de la presión por cabeza estática, la presión requerida para vencer las perdidas por fricción, y cualquier contrapresión requerida. Se debe dar importancia la presión hidrostática externa, de forma apropiada, al modificar la presión interna de diseño para los cálculos que involucren la presión de diseño de los componentes de la línea (ver para. 404.1.3). Las elevaciones de presión por encima de la máxima presión de operación en estado estable debido a golpes de ariete, y otras variaciones de la operación normal son admitidas de acuerdo con el para. 402.2.4
401.2.2 Presión Externa de Diseño. El componente de la línea deberá ser diseñado para resistir la máxima diferencia posible entre la presión externa e interna a la que estará sometida dicho componente
401.3Temperatura
401.3.1 Temperatura de Diseño. La temperatura de diseño es la temperatura del metal esperada en operación normal. No se requiere variar el esfuerzo de diseño si la temperatura del metal está entre -20 ºF ( -30ºC) y 250 ºF (120 ºC). Sin embargo, algunos de los materiales conforme a las especificaciones aprobadas para el uso bajo este Código puede que no tengan las propiedades adecuadas para la parte más baja dentro del rango de temperaturas cubierto por este código. Se previene a los ingenieros que presten atención a las propiedades a bajas temperaturas de los materiales usados en instalaciones que estén expuestas a bajas temperaturas del suelo, bajas temperaturas atmosféricas, o condiciones variables de operación.
401.4Influencias Ambientales
401.4.1 Influencias de la Expansión del Fluido. Se deberá tomar medidas en el diseño, ya sea para soportar o liberar el incremento de presión causado por el calentamiento del fluido estático en un componente de la línea.
401.5Efectos Dinámicos
401.5.1 Impacto. Las fuerzas de impacto causadas por condiciones externas o internas deberán ser tenidas en cuenta en el diseño del sistema.
401.5.1 Viento. Se deberá tener en cuenta el efecto de las cargas por viento en el diseño de tuberías suspendidas.
401.5.3 Terremotos. Se deberán tener ciertas consideraciones en el diseño de sistemas de tubería que se localicen en regiones donde se tenga conocimiento de que ocurran terremotos
401.5.4 Vibraciones. Los esfuerzos inducidos por vibración o resonancia deberán ser tenidos en cuenta, y tomar medidas de acuerdo a prácticas competentes de ingeniería
401.5.5 Subsidencia. Deberán hacerse consideraciones en el diseño de sistemas de tuberías localizados donde se tenga conocimiento de que ocurra subsidencia.
401.5.6 Corrientes y Oleajes. Los efectos de corrientes y oleajes deberán ser tenidos en cuenta en el diseño de líneas que crucen vías fluviales.
401.6Efectos del peso
Los siguientes efectos por el peso combinados con fuerzas y cargas por otras causas deberán ser tomados en cuenta en el diseño de la tubería que esté expuesta, suspendida o que no sea soportada de forma continua.
401.6.1 Cargas Vivas. Las cargas vivas incluyen el peso del líquido transportado y cualquier otro material extraño que se adhiera a la tubería como hielo o nieve. También se consideran cargas vivas el impacto de viento, oleajes y corrientes.
401.6.2 Cargas Muertas. Las cargas muertas incluyen el peso de la tubería, componentes, revestimiento, relleno, y accesorios no soportados a la tubería.
401.7Cargas por Expansión y Contracción Térmica
Se deberán tomar medidas para considerar los efectos de la expansión y contracción térmica en los sistemas de tubería.
401.8Movimiento Relativo entre los Componentes Conectados.
El movimiento relativo entre los componentes conectados deberá ser tenido en cuenta en el diseño de la tubería y de los soportes.
402 CRITERIOS DE DISEÑO
402.1Generalidades
El parágrafo se relaciona con los ratings (nivel), criterio de esfuerzo, valores admisibles y mínimos de diseño y formula las variaciones permisibles para estos factores usados en el diseño de sistemas de tuberías dentro del alcance de este código.
Los requerimientos de diseño de este código son adecuados para la seguridad pública en condiciones generalmente encontradas en sistemas de tuberías dentro del alcance de este código, incluyendo líneas dentro de pueblos, ciudades y áreas industriales. Sin embargo, el ingeniero de diseño deberá proveer una protección razonable para prevenir daños a la tubería en condiciones externas inusuales las cuales se pueden encontrar en cruces de ríos, áreas costeras internas,
puentes, áreas de tránsito pesado, largas distancias de tubería no soportada, inestabilidad del terreno, vibración, peso de accesorios especiales, o fuerza resultantes de condiciones térmicas anormales. Algunas de las medidas preventivas que el ingeniero de diseño utilizar son proteger la tubería con una tubería de acero de mayor diámetro (casing), adicionar recubrimiento de protección de concreto, aumentar el espesor de pared de la tubería, bajar la línea a una mayor profundidad o indicar la presencia de la línea con señales adicionales
402.2Niveles de Presión-Temperatura para Componentes de la Línea.
402.2.1 Componentes con Niveles Específicos. Los niveles de presión para los componentes, entre los límites de temperatura del metal de -20 ºF (-30 ºC) a 250 ºF (120 ºC), deberá estar de acuerdo a los establecidos para 100 ºF (40 ºC) en los estándares de material listados en la tabla 423.1. El juego de materiales no metálicos, sellos, empaques, deberán estar hechos de materiales los cuales no sean dañados por el fluido en el sistema de tuberías, y deberán soportar las presiones y temperaturas a las cuales estarán sujetos durante el servicio. Cuando se diseñan líneas para dióxido de carbono, se deberán considerar las bajas temperaturas debido a situaciones de reducción de presión, tales como la despresurización de un recipiente (blow downs) y otras situaciones.
402.2.2 Niveles- Componentes que no tienen niveles específicos. Los componentes de la línea que no poseen niveles de presión establecidos pueden ser calificados para uso de acuerdo a lo especificado en los parágrafos 404.7 y 423.1(b)
402.2.3 Condiciones Normales de Operación. Para condiciones normales, la máxima presión de operación en estado estable no deberá exceder la presión interna de diseño y los niveles de presión de los componentes usados.
402.2.4 Niveles- Variaciones Admisibles de la Operación Normal. Las ondas de presión en una linera para líquidos son producidas por un cambio en la velocidad de la corriente de fluido el cual resulta al apagar una estación de bombeo, o unidad de bombeo, cerrar una válvula o bloquear la corriente de fluido.
La onda de presión se atenúa (disminuye en intensidad) a medida que esta se aleja de su punto de origen.
Se deberán hacer los cálculos de ondas de presión, y se deberá proveer de controles adecuados y equipos de protección, de forma tal que el nivel de elevación de presión debido a la onda y otras variaciones de las operaciones normales no excedan la presión interna de diseño en cualquier punto de la línea y equipos más del 10%.
402.2.5 Niveles – Consideraciones para Condiciones Diferentes de Presión. Cuando se conectan dos líneas que operan a diferentes niveles de presión, la válvula que aísla las dos líneas deberá ser tasada para las condiciones de servicio más severas. Cuando una línea es conectada a parte de un equipo que opera a una condición de presión mayor que la línea, la válvula que aísla la línea del equipo deberá ser tasada por lo menos a las condiciones de operación del equipo. La tubería entre las condiciones más severas y la válvula deberán ser diseñadas para soportar las condiciones de operación del equipo o de la línea a la cual es conectada
402.3Esfuerzos admisibles y otros límites de esfuerzo 402.3.1 Valores de esfuerzo admisible
a) El valor del esfuerzo admisible S a ser usado en los cálculos de diseño del parágrafo 404.1.2 para tuberías nuevas de especificaciones conocidas deberá ser establecida como se indica a continuación:
S= 0.72 * E * Resistencia mínima especificada a la fluencia, psi (Mpa) Donde,
0.72 =Factor de diseño basado en el espesor nominal de pared. En la definición del factor de diseño, se han dado las consideraciones necesarias a las tolerancias por bajo- espesor y las profundidades máximas admisibles de imperfecciones provistos por las especificaciones aprobadas por el código
E= factor por unión soldada (ver parag. 402.4.3 y la tabla 402.4.3)
La tabla 402.3.1(a) contiene una serie de ejemplos de esfuerzos admisibles para uso de referencia en sistemas de tuberías de transporte dentro del alcance de este código.
(b) El valor del esfuerzo admisible S, a ser usado en los cálculos de diseño del parágrafo 404.1.2, para tuberías usadas (recicladas) con especificaciones conocidas deberá estar de acuerdo con el artículo (a) y las limitaciones del parágrafo 405.2.1 (b)
(c) El valor del esfuerzo admisible S, a ser usado en los cálculos de diseño del parágrafo 404.1.2, para tuberías nuevas o usadas (recicladas) con especificaciones desconocidas o especificaciones ASTM A 120 deberá ser establecido de acuerdo con lo siguiente y con las limitaciones del parágrafo 405.2.1 (c)
S= 0.72 * E * Resistencia mínima especificada a la fluencia, psi (Mpa) [24000 psi (165 Mpa)] o la resistencia a fluencia determinada de acuerdo con los parágrafos 437.6.6 y 437.6.7
Donde,
0.72 =Factor de diseño basado en el espesor nominal de pared. En la definición del factor de diseño, se han dado las consideraciones necesarias a las tolerancias por bajo- espesor y las profundidades máximas admisibles de imperfecciones provistos por las especificaciones aprobadas por el código
E= factor por unión soldada (ver parag. 402.4.3 y la tabla 402.4.3)
(d) El valor del esfuerzo admisible S, a ser usado en los cálculos de diseño del parágrafo 404.1.2, para tubería que ha sido trabajada en frío con el objeto de alcanzar la resistencia mínima especificada de fluencia y que es posteriormente calentada a una temperatura de 600 ºF (300 ºC) o mayor, deberá ser el 75% del valor del esfuerzo admisible aplicable determinado según parágrafo 402.3.1 (a), (b), o (c)
(e)Los valores admisibles de esfuerzo en cortante no deberán exceder 45 % de la resistencia mínima especificada de fluencia de la tubería, y los valores admisibles de esfuerzo en rodamiento no deberán exceder 90 % de la resistencia mínima especificada de fluencia de la tubería.
(f) Los valores admisibles de esfuerzo de tensión y compresión para materiales usados en soportes estructurales y restricciones no deberán exceder 66 % de la resistencia mínima especificada de fluencia. Los valores admisibles de esfuerzo en cortante y rodadura no deberán exceder 45% y
TABLA 402.3.1 (a)
TABULACION DE EJEMPLOS DE ESFUERZOS ADMISIBLES PARA USO DE REFERENCIA EN SISTEMAS DE TUBERÍAS DENTRO DEL ALCANCE DE ESTE CODIGO
Especificación Grado Esfuerzo Mín Especificado de fluencia psi (Mpa) Factor de junta soldada E Valor de esfuerzo admisible S, -20ºF a 250ºF(-30 ºC a 120 ºC), psi (MPa) Sin costura
Soldadura a tope en horno, soldadura continua
TABLA 402.3.1 (a) Continuación…
TABULACION DE EJEMPLOS DE ESFUERZOS ADMISIBLES PARA USO DE REFERENCIA EN SISTEMAS DE TUBERÍAS DENTRO DEL ALCANCE DE ESTE CODIGO
Especificación Grado Esfuerzo Mín Especificado de fluencia psi (Mpa) Factor de junta soldada E Valor de esfuerzo admisible S, -20ºF a 250ºF(-30 ºC a 120 ºC), psi (MPa)
Soldadura por fusión eléctrica
Soldadura por arco sumergido
Notas Generales:
a) Los esfuerzos admisibles mostrados en esta tabla son iguales a 0.72 E (factor de unión soldada)* resistencia mínima especificada a fluencia de la tubería.
b) Los esfuerzos admisibles presentados son para tubería nueva con especificaciones conocidas. Esfuerzos admisibles para tuberías nuevas con especificaciones desconocidas, especificaciones ASTM A 120, o tuberías usadas (recicladas) deberá ser determinado de acuerdo al para 402.3.1
c) Para algunos cálculos del código, particularmente lo referente a derivaciones [ver para. 404.3.1(d)(3)] y expansiones, flexibilidad, accesorios estructurales, soportes, restricciones, (Capítulo II, parte 5), el factor de unión soldad E no necesita ser considerado d) Para la resistencia mínima especificada de fluencia de otros grados en especificaciones aprobadas, refiérase a la especificación
particular.
e) El esfuerzo admisibles para tuberías trabajadas en frío y posteriormente calentadas a 600 ºF (300 ºC) o más, deberá ser 75% del valor listado en la tabla.
f) Las definiciones de los diferentes tipo de tubería son dadas en para. 400.2
g) Las unidades de esfuerzo están dadas en Mpa (1 megapascal= 1 millón de pascales)
NOTAS:
1) Ver especificaciones aplicables de la lámina para el punto de fluencia y refiérase al para. 402.3.1 para el cálculo de S 2) El factor aplica para clases 12, 22, 32, 42,y 52 solamente.
90% de la resistencia mínima especificada de fluencia, respectivamente. Los materiales de acero de especificaciones desconocidas pueden ser usados para soportes estructurales y restricciones, para los cuales se usa una resistencia a fluencia de 24000 psi (165 Mpa) o menor.
(g) En los casos en que el Código no se refiera al valor mínimo especificado de la propiedad física, deberá ser usado un valor mayor de la propiedad al establecer el valor de esfuerzo admisible. 402.3.2 Límites de Esfuerzos Calculados Debido a Cargas Sostenidas y Expansión Térmica.
a) Esfuerzos por Presión Interna. Los esfuerzos calculados debido a presión interna no deberán exceder el valor aplicable de esfuerzo admisible S determinado por el para. 402.3.1 (a), (b), (c) o (d) excepto si se permite por otros subparágrafos del para 402.3 b) Esfuerzos por Presión Interna. Los esfuerzos debido a presión externa deberán ser
considerados seguros cuando el espesor de pared de los componentes de la línea cumplan los requerimientos de los paras. 403 y 404
c) Esfuerzos Admisibles por Expansión. Los valores de esfuerzo admisibles para el esfuerzo de tracción equivalente en para. 419.6.4(b) para líneas restringidas no deberá exceder 90% de la resistencia mínima especificada de fluencia de la tubería. El rango de esfuerzo admisible SA en el para. 419.6.4(c) para líneas no restringidas no deberá exceder 72% de
la resistencia mínima especificada de fluencia de la tubería.
d) Esfuerzos Longitudinales Adicionales. La suma de los esfuerzos longitudinales debido a la presión, peso y otras cargas externas sostenidas [ver para 419.6.4(c)] no deberá exceder 75% del valor especificado del esfuerzo admisible para SA del numeral (c)
402.3.3 Límites de Esfuerzos Calculados Debido a Cargas Ocasionales.
a) Operación. La suma de los esfuerzos longitudinales producidos por presión, cargas vivas y muertas, y aquellos producidos por cargas ocasionales, tales como viento o terremotos, no deberá exceder 80 % de la resistencia mínima especificada de fluencia de la tubería. b) Prueba. Esfuerzos debido a condiciones de prueba no están sujetas a las limitaciones del
para 402.3. No es necesario considerar otras cargas ocasionales, tales como viento y terremotos, como ocurre normalmente con las cargas vivas, muertas y de prueba existentes en el momento de la prueba.
402.4Tolerancias
402.4.1 Corrosión. Una tolerancia para corrosión en el espesor de pared no es requerido si la tubería y sus componentes están protegidos contra la corrosión de acuerdo con los requerimientos y procedimientos prescritos en el capítulo VIII
402.4.2 Roscados y Acanalados. Una tolerancia en pulgadas (mm) para la profundidad de la rosca o canal deberá ser incluida en el término A de la ecuación del para 404.1.1 cuando la tubería roscada o acanalada sea admitida por este Código.
402.4.3 Factor de Unión Soldada. Los factores para uniones soldadas longitudinales o en espiral E, para varios tipos de tubería son listados en la tabla 402.4.3.
402.4.5 Espesor de Pared y Tolerancias de Defectos. Las tolerancias del espesor de pared y las tolerancias de defectos para la tubería, deberán ser definidas en las especificaciones aplicables de la tubería o los estándares dimensionales incluidos en las referencias de este código en el Apéndice A.
TABLA 402.4.3
FACTOR DE UNION SOLDADA E
402.5Propagación de Fractura en Tuberías para Dióxido de Carbono
402.5.1 Consideraciones de Diseño. La posibilidad de propagación de fracturas frágil o dúctil deberá ser considerada en el diseño de líneas para dióxido de carbono. El ingeniero de diseño deberá proveer una protección razonable para limitar la ocurrencia y la longitud de fracturas a lo largo de la línea con especial consideración en los cruces de ríos, y otras áreas adecuadas.
402.5.2 Fracturas Frágiles. La propagación de fracturas frágiles deberá ser prevenida mediante la selección de un acero que se fracture de forma dúctil a la temperatura de operación. Los requisitos suplementarios de API 5L o especificaciones similares deberán ser usados para los requerimientos de prueba de forma que asegure una selección apropiada del acero.
402.5.3 Fracturas Dúctiles. La propagación de fracturas dúctiles deberá ser minimizada mediante la selección de un acero con apropiada resistencia a la fractura (tenacidad) y/o mediante la instalación de detenedores (arrestor) de fractura adecuados. Las consideraciones de diseño deberán incluir el diámetro de la tubería, el espesor de pared, resistencia a la fractura, resistencia a fluencia, presión de operación, temperatura de operación y las características de descompresión del dióxido de carbono y sus impurezas asociadas.
P
P
A
A
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2
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403 CRITERIOS PARA DISEÑO POR PRESION DE COMPONENTES DE LA LINEA
El diseño de los componentes de la línea, considerando los efectos de la presión, deberá estar de acuerdo con para. 404. Además el diseño deberá tener en cuenta efectos dinámicos y de peso incluidos en el para. 401 y criterios de diseño del para. 402
404 DISEÑO POR PRESION DE COMPONENTES
404.1Tubería Recta 404.1.1 Generalidades
El espesor nominal de pared de secciones rectas de tuberías de acero deberá ser igual o mayor a
tn el cual se determina mediante la siguiente ecuación.
tn = t+A
Las anotaciones descritas a continuación son usadas en la ecuación para diseño por presión de tuberías rectas
tn = espesor nominal de pared que satisface los requerimientos de presión y tolerancias.
t = espesor de pared de diseño por presión calculado en pulgadas (mm) de acuerdo con el para. 404.1.2 para presión interna. Como se anota en el para. 402.3.1 o para. A402.3.5, en la definición del factor de diseño, se han dado las consideraciones necesarias a las tolerancias por bajo- espesor y a las profundidades máximas admisibles de imperfecciones definidas por las especificaciones aprobadas por el código
A = suma de tolerancias por roscado y acanalado según lo requerido en el para. 402.4.2, por corrosión según lo requerido en el para. 402.4.1, y un incremento del espesor de pared como una medida de protección según para. 402.1
Pi = Presión manométrica interna de diseño (ver para 401.2.2), psi (bar)
D = Diámetro externo de la tubería, plg (mm)
S = Valor aplicable de esfuerzo admisible, psi (MPa) de acuerdo al para. 402.3.1 (a), (b), (c) o (d)
404.1.2 Tubería Recta Bajo Presión Interna.
El espesor de pared de diseño por presión interna t de la tubería de acero, deberá ser calculado mediante la siguiente ecuación:
=
=
S
PiD
t
S
PiD
t
20
2
404.1.3 Tubería Recta Bajo Presión Externa.
Las tuberías que se encuentran dentro del alcance de este código, pueden estar sujetas a condiciones durante su construcción y operación, tal que la presión externa excede la presión interna (Vacio dentro de la tubería o presión externa cuando se sumerge la tubería). La pared de la tubería seleccionada deberá suministrar una resistencia adecuada para prevenir el colapso, teniendo en cuenta las propiedades mecánicas, variaciones en el espesor de pared permitidas por las especificaciones del material, ovalidad, esfuerzos de flexión, y cargas externas (ver para. 401.2.2)
404.2SEGMENTOS DE TUBERÍA CURVOS
Los cambios de dirección pueden ser hechos mediante curvado de la tubería de acuerdo con el para. 406.2.1 o mediante la instalación de curvas hechas en fábrica o codos, de acuerdo con para. 406.2.3.
404.2.1 Tuberías Curvadas. El espesor de la tubería antes del curvado deberá ser determinado como si fuera tubería recta de acuerdo con el para. 404.1. Las curvas deberán cumplir con las limitaciones del para. 434.7.1
404.2.2 Codos
a) El espesor de metal mínimo de los codos bridados o roscados no deberá ser menor al especificado para las presiones y temperaturas en el Estándar Nacional Americano aplicable o la Práctica estándar MSS
b) Los codos de acero soldados a tope deberán cumplir con ASME B16.9, ASME 16.28, o MSS SP-75 y deberán tener una clasificación (rating) de presión y temperatura basada en los mismos valores de esfuerzo que se usarían al establecer las limitaciones de presión y temperatura para tubería del mismo material o un material equivalente.
404.3INTERSECCIONES
404.3.1 Conexiones de Derivación. Las conexiones de derivación pueden ser hechas con tes, cruces, cabezales de salida extruidos reforzados integralmente, o conexiones de ramal soldadas de acuerdo con los siguientes requerimientos.