0602_1_585 Diseñ Porticos Para Tuberias

 MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO VOLUMEN 18–I GUIA DE INGENIERIA

PDVSA N°

0602.1.585

TITULO

DISEÑO DE PORTICOS PARA SOPORTE DE TUBERIAS

2

ENE.01

REVISION GENERAL

12

Y.K.

A.A.

E.C.

1

NOV.91

REVISION GENERAL

31

L.T.

D.G.

R.R

0

ABR.91

APROBADA

31

REV.

FECHA

APROB. Alexis Arévalo

1994

DESCRIPCION FECHA ENE.01

PAG. APROB. Enrique Carmona

J.S. REV.

APROB. APROB. FECHA ENE.01

ESPECIALISTAS

GUIA DE INGENIERIA

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PDVSA 0602.1.585 REVISION

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2

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Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.1

Petróleos de Venezuela (PDVSA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

3 LIMITACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

4 CRITERIOS DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

4.1 4.2

Disposición Geométrica de Elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bases de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 8

APENDICE A: ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS DE PROCESOS Y SERVICIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

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1

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OBJETIVO La necesidad de dise ñar estructuras de soporte de tuber ías en las etapas iniciales de un proyecto, conjuntamente con las ventajas que representa el uso de dise ños normalizados, justific ó el desarrollo del “Sistema Normalizado de P órticos para Soporte de Tuber ías” que se presenta a continuaci ón. Este sistema est á diseñado para cumplir con los requerimientos m ínimos de arriostramiento (limitados normalmente a ciertos tramos o varios seleccionados) y de deflexiones m ínimas establecidas por los Grupos de Dise ño de Plantas y Tuber ías.

2

REFERENCIAS

2.1

Petróleos de Venezuela (PDVSA) PDVSA H – 251 PDVSA A – 261 PDVSA PDVSA PDVSA PDVSA

3

0602.2.250 0602.2.251 0602.2.252 90615.1.009

“Requerimientos de Dise ño de Tuber ías de Procesos y de Servicios ”. ”Criterios y Acciones M ínimas para el Dise ño de Estructuras Industriales ” “Column Base Plata Schedule ”. “Column Base Plate ”. “Angle Post Base Plates ”. “Fundaciones para P órticos Soportes de Tuber ía”.

LIMITACIONES El alcance de esta gu ía no incluye los siguientes aspectos o elementos de dise ño: puntales, pórticos atípicos para tuber ías, soportes menores para tuber ías, diagramas de cargas para p órticos que sostengan enfriadores de aire, plataformas conectadas a p órticos ya sea como parte integral de los mismos o conectadas a otras estructuras y p órticos de anclaje de tuber ías. Adicionalmente, algunos elementos componentes del dise ño de pórticos para soporte de tuber ías, no se incluyen en esta gu ía; entre dichos elementos se listan los siguientes: durmientes, pilotes de fundaci ón, pórticos de concreto y sistemas prefabricados de p órticos.

CRITERIOS DE DISEÑO

4 4.1

4.1.1

Disposición Geométrica de Elementos General Es una pr áctica usual el utilizar p órticos transversales principales, con luces transversales entre 3,0 m y 9,0 m (10’ a 30’) y separados entre 6,0 m y 10,0 m (20 ’a 30’) entre centros. Para los casos de tuber ías pequeñas se deberán colocar pórticos transversales intermedios.

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Generalmente, el primer nivel de apoyo de tuber ías en los pórticos transversales del pórtico principal, se coloca a 5,0 m (16 pies) y 6, 0 m ( 19 pies) por encima del nivel de superficie del terreno, para p órticos transversales perpendiculares entre sí. Los niveles de apoyo adicionales se colocar án en incrementos de altura de 2,0 m (6 pies). 4.1.2

Puntos de Separaci ón o Despegue de las Tuber í as en “ISBL” (Areas Internas de la Planta o de Areas de Proceso). Los pórticos intermedios (v éase Fig. 1), para soporte de tuber ías en “ISBL”, se apoyarán o colgar án de vigas longitudinales ubicadas a media altura entre los niveles de apoyos de dichos p órticos; ya que, dentro de los l ímites del área de proceso o “ISBL”, las tuber ías de proceso se distribuyen perpendicularmente al mismo pórtico, para llegar a los equipos ubicados a ambos lados del mismo. Estas tuberías están colocadas medio nivel por arriba o por debajo, para no interferir con las tuberías apoyadas sobre el soporte principal.

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PORTICO O APOYO TRANSVERSAL INTERMEDIO (TIPICO) PORTICO TRANSVERSAL (TIPICO)

FIG. 1 SOPORTE DE TUBERIAS TIPO ISBL DE DOS NIVELES

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L B S I O P I T S A I A R 1 E . B G I U F T E D E T R O P O S

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L O E O O O E Z C S S I R U S O T N E L E D R O I L U E I U F O A I C L P R E A I C C R R M E N E R R P I O U S O D L C Q E F A E A E N Ñ I R S D A A E S E E L T E D L B S A U E A E E R P U . D U S N P O T A E E I A D S D C T C I A , U T N D I E O R T S A A L T M N I A S P L E C E A N M . L L E L L O S S I A E A A O E X R D R S C E N I E U R L O N T F E T E Ñ E . C R V E E O G O : S U D Ñ S A I P E N R E T D N B T A S O L E O I A S R N E D C S D E T

E S E U Q S O N E M A . m . m S E N E D A N I A D T N S U E S S A E R N T O I O S N N E E E M I U D Q I S D A N L I

L A S R E V N A R T L A R U T C U A I R T V S E E D O 2 E . C I C G I T U R F R C O P N O N C O C Y A I R E B U T E D E T R O P O S

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S A A I E V R E A D E E D C O U A R T C N N A L O P C Y A L L E A S D R S E A V N S R N E T A R X T E L 3 S A . A R G I E R F U T A C N U E ( R T L S B E S O O C I O T P I R T O A I P N R E O B C ) U T O S E E D C E T O R R P O E P D O S

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Los pórticos secundarios que son perpendiculares al principal, tienen sus vigas transversales ubicadas medio nivel m ás alto que sus correspondientes en el pórtico principal, con el objeto de lograr coincidencia con las vigas longitudinales del principal. 4.1.3

Puntos de Separaci ón o Despegue de las Tuber í as en “OSBL” (“Areas Externas de la Planta o de Areas de Proceso ”) y en Puntos de Cruce con Carreteras: Usualmente, en pórticos para soporte de tuber ías en zonas “OSBL” y en cruces de carreteras, no se requiere la salida o separaci ón de líneas de tuber ías desde el soporte. Por tanto, para estos p órticos (OSBL), las vigas longitudinales se ubican al mismo nivel que las transversales; excepto que en los puntos de cruce con carreteras un nivel de vigas longitudinales podr ía soportar dos o tres niveles de vigas transversales dependiendo del costo del dise ño. Los pórticos para soporte de tuber ías en zonas OSBL, de m ás de un nivel, ser án similares a los pórticos para soportes en zonas ISBL. Existen requerimientos de espaciamiento o luz libre m ínima por debajo de las vigas inferiores de los p órticos, en áreas generales de ubicaci ón de los pórticos, y en los cruces entre éstos y una v ía de ferrocarril o carretera. Asimismo, existen requerimientos de separaci ón horizontal entre las columnas del p órtico y las carreteras. La colocaci ón de arriostramientos a fin de limitar las deflexiones laterales de los pórticos en la direcci ón transversal, est á condicionada a los requerimientos del Grupo de Ingenier ía de Tuber ías (ver secci ón 4.2.2). Estos espaciamientos mínimos, dimensiones t ípicas y disposici ón de elementos, se presentan en las figuras 1, 1A, 2 y 3. El Ap éndice “A” presenta un listado de valores t ípicos de espaciamientos verticales m ínimos para tuber ías. La colocaci ón de vigas por debajo de los niveles indicados en los puntos de cruce con carreteras, no est á permitida.

4.2

4.2.1

Bases de Diseñ o

General Con la finalidad de optimizar el tama ño de la estructura de soporte, la disponibilidad del espacio y los espaciamientos libres para tuber ías, el uso de arriostramiento vertical – diagonal es limitado a tramos longitudinales seleccionados (normalmente a un m áximo de dos tramos arriostrados por cada sector de 90 m de largo), donde el arriostramiento cause la menor restricci ón posible al tr áfico de vehículos, a la salida de las tuber ías desde el soporte, etc. El uso de arriostramiento diagonal en direcci ón transversal de la estructura, no es permitido a menos que sea aceptado por el Grupo de Ingenier ía de Tuber ías, por consideraciones especiales de dise ño.

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4.2.2

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Deflexiones Las deflexiones verticales u horizontales deber án mantenerse dentro de los siguientes l ímites: 

Deflexi ón vertical máxima de vigas de p órticos transversales, a cualquier nivel: 25 mm (1”).



Desplazamiento horizontal transversal m áximo al nivel de soporte de tuber ías mas bajo en p órticos transversales y en zonas ISBL: 25 mm (1 ”). Algunos pórticos transversales con arriostramiento en zonas ISBL, est án limitados a desplazamiento de 13 mm (1/2 ”).



Desplazamiento transversal m áximo al nivel del soporte de tuber ías más bajo, en p órticos transversales y tramos cortos de tuber ías, en zonas OSBL, que estén conectados a equipos: 25 mm (1 ”).



Desplazamiento transversal m áximo al nivel del soporte de tuber ías mas bajo, en tramos de tuber ías, en zonas OSBL, que no est én conectados directamente a equipos: 50 mm (2 ”).



Deflexi ón vertical máxima en los soportes de la viga transversal intermedia: 30 mm (1 – 1/4”). Esta deflexi ón resulta de la suma de las deflexiones correspondientes a las vigas longitudinal e intermedia.



Deflexi ón vertical en la viga longitudinal: 25 mm ( 1 ”).



Desplazamiento horizontal – transversal máximo a nivel de soporte de tuber ías más bajo para elementos verticales del marco: 25 mm (1 ”) por cada 3 m (10’– 0”) de altura.

Cuando el nivel de colocaci ón de las tuberías es variable para uno o mas p órticos dentro de un sector o tramo longitudinal, se tomar á el nivel más bajo predominante en el tramo considerado a fin de calcular el desplazamiento lateral permisible del p órtico. 4.2.3

Empotramiento del Apoyo de Columnas El tamaño requerido de las columnas puede reducirse mediante el empotramiento de sus bases con cuatro (4) pernos de anclaje y plancha de base rígida. Para esta condici ón, la posición del punto de inflexi ón puede asumirse a un cuarto (0,25) de la longitud de la columna, medida desde el fondo de la plancha base hasta el punto superior de la viga transversal m ás baja. Esta hip ótesis se considera segura para la mayor ía de los casos de fundaciones de zapatas aisladas.

4.2.4

Restricciones de Movimiento Lateral Las vigas longitudinales se consideran arriostradas lateralmente en los puntos de unión con los elementos transversales intermedios.

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4.2.5

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Condiciones de Carga Las condiciones y combinaciones de carga se indican en la especificaci ón de PDVSA A – 261 ”Criterios y Acciones M ínimas para el Dise ño de Estructuras Industriales ”.

4.2.6

Conexiones de Momentos Las vigas del primer nivel de los p órticos transversales deber án tener planchas terminales para absorber momentos. Las vigas del segundo nivel podr án tener juntas articuladas, aunque se prefiere el uso de conexiones r ígidas a fin de restringir los desplazamientos horizontales. En general, se deber án colocar planchas rigidizadoras para las columnas, a nivel de la junta entre la viga del primer nivel y la columna, para los casos donde ocurran momentos grandes en el p órtico. El uso de planchas rigidizadoras deber á evitarse en lo posible, especialmente a partir del segundo nivel hacia arriba, debido a que dichas planchas dificultan la construcci ón de las juntas e interfieren con la colocaci ón de las vigas longitudinales.

4.2.7

Plancha Base para Columna Las planchas de base de las columnas de los p órticos, deben dise ñarse para soportar la carga vertical total y los momentos transmitidos desde los p órticos transversales. En general, se usar án cuatro pernos de anclaje para asegurar la fijación de la estructura a la plancha base y reducir los momentos en el p órtico. En aquellos casos, donde ocurran fuerzas cortantes considerables (en los tramos arriostrados), puede requerirse el uso de pernos de anclaje adicionales. Los siguientes Est ándares de Ingenier ía pueden utilizarse para la selecci ón y diseño de las planchas de apoyo. PDVSA – 0602.2.250 a 252

4.2.8

Planchas de apoyo para columnas (dise ños normalizados).

Fundaciones El diseño de las fundaciones se indica en la gu ía de PDVSA 90615.1.009. Para el caso de que el p órtico esté apoyado sobre pilotes individuales vaciados en sitio, se supondr á la condici ón de ”base articulada ” para el análisis del pórtico.

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1.APENDICE “A” ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS DE PROCESOS Y SERVICIOS La siguiente tabla de “Espaciamientos Mínimos Libres para Tuber ías” es tomada de la especificaci ón PDVSA – H – 251 – R “Requerimientos de Dise ño de Tuber ías de Procesos y de Servicios ” y es incluida aquí, únicamente como referencia. Los requerimientos de espaciamientos libres para el dise ño de los pórticos pueden variar para cada proyecto, por lo que deben ser verificadas por el Grupo de Dise ño de Plantas. ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS RENGLON CARRETERAS, VIAS DE ACCESO Y CARRILERA DE GRUA • Luz libre vertical para v ías de acceso principales (donde circular án vehículos de mantenimiento). • Luz libre vertical para mantenimiento de bombas. • Luz libre vertical en carrileras de gr úas en área de procesos. • Espaciamiento libre horizontal (no necesariamente en línea recta) en accesos para mantenimiento de bombas. • Espaciamiento libre entre el borde de la carretera y plataformas, equipos, tuber ías, etc. • Luz libre vertical usual, dentro de l ímites de batería. • Espaciamiento libre vertical para carreteras, fuera de límites de batería. VIAS FERREAS • Luz libre vertical medida desde el tope del riel. • Espaciamiento libre a cualquier obstrucci ón, medido desde el eje central de la v ía. PASILLOS Y PASARELAS DE MANTENIMIENTO: • Espaciamiento libre horizontal (no necesariamente en línea recta). • Luz libre vertical excepto para volantes de maniobra, la cual puede ser 6 ’– 6” (1,980 m).

ESPACIAM. LIBRE MINIMO*

21’– 0” (6,400 m) 12 ’– 0” (3,650 m) 17’– 0” (5,335 m) 10’– 0” (3,050 m)

5’– 0” (1,525 m) 16’– 0” (4,880 m) 20’– 0” (6,100 m)

21 ’– 6” (6,550 m) 8’– 6’ (2,590 m)

3’– 0” ( 0,915 m) 7’– 6” (2,290 m)

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RENGLON ESPACIAMIENTO LIBRE DEBAJO DE LINEAS DE TUBERIAS: Accesos para equipos montados en veh ículos. Accesos para equipos de servicio port átiles. TUBERIAS SOBRE DURMIENTES: Espaciamiento libre entre el fondo del tubo y la superficie acabada del terreno, (a menos que se indique otra cosa en las especificaciones del proyecto). EQUIPOS Espaciamiento mínimo para mantenimiento entre carcasas de intercambiadores u otros equipos instalados en parejas. Espaciamiento mínimo para mantenimiento medido a elementos estructurales o tuber ías. EQUIPOS CONTRA INCENDIO: Espaciamiento libre medido desde el borde de la carretera a la carcasa del equipo. TUBERIA (SUPERFICIAL) Espaciamiento libre entre los di ámetros externos de la brida y del tubo o del aislamiento. Espaciamiento libre entre el di ámetro externo del tubo o del aislamiento y los elementos estructurales.

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ESPACIAM. LIBRE MINIMO*

12’– 0” (3,650 m) 10’– 0” (3,050 m) 1’– 3” ( 0,380 m)

3’– 0” ( 0,915 m)

1’– 0” (0,305 m)

10’– 0” (3,050 m)

0’– 1” ( 0,025 m) 0’– 1” (0,025 m)

* Corresponde a la separación libre medida entre proyecciones o salientes extremos.

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