SERVIC ICIOS INTEG RALES
NDT CRITERIOS Y RECOMENDA RECOMENDACIONES CIONES PA PA RA UN A NÁ NÁL L ISI ISIS S DE ES ESFUE FUERZO RZOS S
SERVICIOS INTEGRALES NDT S.A. DE C.V. Noviembre de 2011
QUE ES UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Conjunto de actividades, cálculos y estudios, encaminados a determinar el n ve e es uerzos a que est estar su eto un s stema e tu er a urante sus sus pruebas, arranque y operación, y con la presencia de eventos externos, como viento, sismo, asentamientos de terreno, etc. Involucra también el cálculo de la magnitud de los elementos mecánicos (fuerzas y momentos) que el sistema ejercerá sobre los equipos o estructuras a las las que que se conec onectta y, los desp despllazam azamiient entos térm érmicos icos (ex (expan pansion siones es o o o u o o u , uy o o generados por los equipos conectados.
Noviembre de 2011
QUE ES UN ANÁLISIS DE ESTUDIO DE SOPORTERÍA
Conjunto de actividades, cálculos y estudios, encaminados a determinar la se ecc n, oca zac n, espec cac n e ent cac n e os e ementos e apoyo (soportes de tubería) y de control de los movimientos, requeridos por los sistemas de tubería. Incluye también, la evaluación de los elementos mecánicos transmitidos por la tubería a las estructuras de soporte, así como la evaluación de los esfuerzos locales en la unión soporte‐tubería.
Noviembre de 2011
QUE NORMATIVIDAD APLICA PARA UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Código
ASME B31.1 Power Piping
go
.
rocess p ng
Código
B31.4 Liquid Transportation (2006)
Código
B31.4 Offshore (2006)
Código
B31.8 Gas Transportation & Distribution (2003 y 2007)
Código
B31.8 offshore (2003 y 2007)
ASME Sec.
3, Clases I, II & III (1972 a 2004)
NRF‐032‐PEMEX‐2005
Sistemas de Tubería en Plantas Industriales – Diseño y Especificación de Materiales NRF‐050‐PEMEX‐2007
Bombas centrífugas Noviembre de 2011
CUALES SON LOS LINEAMIENTOS QUE DEBE CUMPLIR UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Todos los análisis se deben apegar a lo señalado en el Código de tuberías correspondiente (ASME B31.1 para tubería en plantas de fuerza, ASME B31.3 para tu er a en p antas e proceso, etc . El nivel de esfuerzos resultante en los sistemas de tuberías debe ser calculado evaluado a robado ara cada una de las si uientes condiciones combinaciones de carga según apliquen, tales como: Análisis Estático
Análisis Dinámico
Temperatura.
Sismo.
Peso muerto.
Viento.
Presión interna o
Vibración.
externa. Movimientos de equipos o estructuras. Asentamientos diferenciales.
Empujes en válvulas de alivio. Flujo en dos fases.
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CUALES SON LOS LINEAMIENTOS QUE DEBE CUMPLIR UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
La tubería debe ser diseñada para resistir el efecto de las siguientes combinaciones de carga para cumplir los requerimientos del código de tu er as ap ca e: Cargas
sostenidas
Presión normal de diseño, carga muerta en operación. Cargas
térmicas
Carga por expansión o contracción térmica debido a la temperatura de operación. Cargas
ocasionales
Presión normal de diseño, carga muerta en operación, y carga por . Noviembre de 2011
CUALES SON LOS RESULTADOS CORRECTOS QUE SE DEBEN INCLUIR EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que en un análisis de flexibilidad se incluyan: os c cu os y com nac ones e carga necesar as para eterm nar a condición o condiciones más críticas y desfavorables que puedan presentarse tanto en los sistemas de tuberías, como en sus puntos terminales so ortes o estructuras del ro ecto en las ue se a o an y garantizar que no se rebasen los valores permisibles de esfuerzos, fuerzas y momentos, en ninguno de ellos. “ u ” o uo u o, o especialidades de las áreas de mecánica y civil, con la finalidad de evaluar, validar y resolver los efectos de tales cargas, sobre los equipos para el caso del mecánico, y sobre los soportes y estructuras del proyecto para el caso Civil.
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CUALES SON LAS CARGAS RESULTANTES QUE SE DEBEN INCLUIR EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Las “cargas resultantes” que se recomienda incluir en un análisis de flexibilidad deben aplicar sin ser limitativas para los casos de carga indicados a cont nuac n: Cargas por peso en operación. Cargas
por efecto térmico.
Cargas por
fricción.
Los siguientes casos de carga son sujetos a solicitud de cliente o si la condición lo amerita: Cargas por sismo ó viento. Cargas por peso en condición de prueba.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES CUANDO SE INCLUYE EL LA TEMPERATURA AMBIENTAL EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura de instalación se considere: Cuando
la temperatura de operación sea mayor que la temperatura ambiente mínima, la temperatura de instalación se debe considerar de 21° C. Cuando
la temperatura de operación sea menor que la temperatura ambiente mínima, la temperatura de instalación se debe considerar de ° . La
temperatura máxima del metal a considerar para el efecto de radiación solar debe ser de 49° C.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas con aislamiento térmico, la temperatura máxima de operación del fluido. Para
líneas de derivación (by pass) y líneas en las cuales el fluido no circula, como las líneas conectadas a bombas de repuesto, el 50 % de la temperatura máxima de operación del fluido. Para
el caso de bombas de repuesto que tengan una derivación (by pass) de calentamiento: el 70 % de la temperatura máxima de operación del fluido. Para líneas con traza de vapor, la temperatura debe ser la temperatura
máxima de operación de la línea trazada, o el 75 % de la temperatura . Noviembre de 2011
CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Se
debe tomar en cuenta además, la necesidad de analizar las líneas para las condiciones de operación, tales como arranque, lavado con va or etc. Para
las líneas que conectan a bombas centrífugas, se debe usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto o, y , v u o o o resultantes sobre las boquillas de las bombas y, compararlos contra los permisibles de la Norma de Referencia NRF‐050‐PEMEX o los suministrados por el fabricante del equipo. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas que conectan a compresores centrífugos, usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto de eso de resión fricción ara evaluar los elementos mecánicos resultantes sobre las boquillas del compresor y, compararlos contra los permisibles del API 617 (o equivalente), o los suministrados por el fabricante del equipo. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas que conectan a turbinas de vapor, usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto de peso, de resión fricción ara evaluar los elementos mecánicos resultantes sobre las boquillas de la turbina y, compararlos contra los permisibles de acuerdo al NEMA SM‐23 (o su equivalente), o los suministrados por el fabricante del equipo. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas que conectan a enfriadores con aire, usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto de peso, de resión fricción ara evaluar los elementos mecánicos sobre las boquillas de los enfriadores con aire y, compararlos contra los valores permisibles señalados en el API‐661 (o equivalente), o los suministrados por el fabricante del equipo. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas conectadas a recipientes a presión verticales u horizontales, usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto de eso resión las fuerzas de fricción debido a la expansión térmica para evaluar los elementos mecánicos en las boquillas de los recipientes y compararlas contra las permisibles del estándar WRC‐107 o WRC‐297(o equivalentes), o las suministradas por u o. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS RECOMENDACIONES PARA INCLUIR EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que cuando se incluya el efecto de la temperatura para una tubería, accesorio u otros, se considere: Para
líneas conectadas a tanques de almacenamiento, usar la temperatura máxima de operación del fluido, combinada con el efecto de eso resión las fuerzas de fricción debido a la ex ansión térmica para evaluar los elementos mecánicos en las boquillas de los tanques de almacenamiento y compararlas contra las permisibles del API 650 (o equivalentes), o las suministradas por el fabricante del equipo. Para la evaluación de esfuerzos en la tubería, se debe usar la temperatura máxima de operación de la línea.
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CUALES SON LAS LÍNEAS CONSIDERADAS COMO CRITICAS A LAS QUE ES NECESARIO REALIZARLE UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda considerar las líneas criticas con base en la norma de referencia NRF‐032‐PEMEX y ademas: Todas
las líneas que estén conectadas a equipo dinámico, como: bombas, turbinas, compresores, sopladores, etc. Líneas conectadas a
bombas y compresores reciprocantes.
Líneas
que estén conectados a equipos estáticos: enfriadores por aire, o o o, o , o u o o, o de vapor, desaereadores, etc. Líneas de 6” Ø y mayores con temperatura mayor de 120 °C. Líneas con temperatura igual y/o mayor de 260 °C.
”
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CUALES SON LAS LÍNEAS CONSIDERADAS COMO CRITICAS A LAS QUE ES NECESARIO REALIZARLE UN ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda considerar las líneas criticas con base en la norma de referencia NRF‐032‐PEMEX y ademas: Tuberías de sistemas de alivio de presión (válvulas de seguridad). Líneas
de servicios tóxicos o letales en donde al una fu a on a en peligro la vida del personal, así como a la misma planta. Tuberías
sujetas a flujo en dos fases (líquido y vapor), y líneas o v oo o o v .
Líneas de
desfogues.
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QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA UTILIZAR ARREGLOS DE TUBERÍAS QUE AYUDEN A DISMINUIR LA CANTIDAD DE ESFUERZOS
Hasta donde sea práctico, se recomienda diseñar para que sea la propia tubería, la que a través de su configuración, sea capaz de absorber la tota a e a expans n o contracc n t rm ca que se presente. Cuando esto no sea posible, se podrá optar por una o más de las siguientes alternativas: Inclusión de curvas de expansión (Loops).
u
y
u
x
.
Se debe evitar hasta donde técnicamente sea posible el uso de juntas de expansión. Utilización de
resortes de carga variable o constante .
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QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA REALIZAR UN ANÁLISIS DINÁMICO DE FLEXIBILIDAD
Se recomienda que las tuberías y arreglos de tuberías incorporen un análisis dinámico siempre y cuando sea requerido por el cliente, cumpliendo con los s gu entes neam entos: ANÁLISIS POR
VIENTO La resión de diseño del viento debe basarse en el manual de obras civiles de la CFE.
ANÁLISIS SÍSMICO
o
o,
u
o
civiles de la CFE. ANÁLISIS POR VIBRACIÓN
Los soportes y restricciones de las líneas que conectan compresores o bombas reciprocantes, deben ser diseñados de tal forma que eviten que la frecuencia natural del sistema de tuberías responda a , de operación. Noviembre de 2011
QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA INSTALAR SOPORTES EN TUBERÍAS
Para instalar soportes en tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: Se
debe efectuar la localización y selección de soportes para todas aquellas líneas que por su diámetro, trayectoria y condiciones de o eración así lo re uieran. El
diseño de los soportes para tuberías debe basarse en los resultados de los Análisis de Esfuerzos, y debe considerar todas las cargas u z y o o o u o soportes. Los
anclajes, guías, paros direccionales, resortes y demás soportes deben ser localizados y diseñados en base a los análisis de esfuerzos efectuados.
estructuras existentes, hasta donde esto sea técnicamente posible. Noviembre de 2011
QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA INSTALAR SOPORTES EN TUBERÍAS
Para instalar soportes en tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: La
longitud de los patines o corazas protectoras debe ser lo suficientemente amplia para mantener el contacto con la estructura de a o o aún en el caso en ue la tubería resente randes desplazamientos térmicos. En
las tuberías de desfogue, se deben diseñar “patines” (no medias o u u z patín y la estructura de soporte. Debe
evitarse el ubicar los soportes en los cordones de soldadura de la tubería, en las conexiones de instrumentos, válvulas de control, etc. Los
soportes deben identificarse y localizarse en el modelo electrónico . Noviembre de 2011
QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA INSTALAR SOPORTES EN TUBERÍAS
Para instalar soportes en tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: Las
tuberías sin aislamiento térmico (con excepción de desfogues) mayores de 2”ø, deben ser provistas con “Placas de desgaste“(medias cañas ara a o arse sobre las estructuras o so ortes la laca debe ser del mismo material que la tubería, de 6 mm de espesor y 300 mm de longitud, cubriendo un ángulo de 120° en tuberías hasta 6”ø; en tuberías mayores, las placas deben ser de 9 mm de espesor, 400 mm de longitud y o u u u ou uo ° misma. Las
tuberías con aislamiento térmico, deben ser soportadas sobre patines o corazas protectoras (la altura del patín debe ser de 102mm (4”), cuando el espesor del aislamiento sea de 76mm (3”) o menor; la altura del patín debe ser de 152mm (6”), cuando el espesor del ” ”. Noviembre de 2011
QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA INSTALAR SOPORTES EN TUBERÍAS
Para instalar soportes en tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: Los soportes de resorte deben colocarse en espacios accesibles para su
mantenimiento. Las varillas de los soportes colgantes con movimiento lateral, no deben
interferir con otras tuberías, equipos o estructuras. o o o o o o o o estructuras en donde se apoyen para poderlos retirar para su mantenimiento.
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QUE CONSIDERACIONES TOMAR PARA INSTALAR SOPORTES UNIONES EN TUBERÍAS
Para instalar soportes uniones de tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: Sobre la
pared del tubo, evitando, hacerlo en accesorios tales como bridas, válvulas, etc. Sobre los
tramos rectos de tubería, los cuáles deben preferirse respecto a los codos. o o o o o como: tramos verticales largos, válvulas, filtros, medidores, etc.
Noviembre de 2011
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QUE DEBE CONTENER UN REPORTE DE ANÁLISIS DE FLEXIBILIDAD
Para instalar soportes uniones de tuberías se recomienda considerar las siguientes recomendaciones: Carátula,
con identificación e índice
Isométrico Croquis o
de análisis
copias de los planos de equipo, accesorios, etc.
uo u computadora Sumario del Sumario de
uo
z
o
u o,
análisis y criterios de aceptación
cargas críticas en apoyos y puntos de conexión.
(si aplica). Noviembre de 2011
. y
