B31.3 Ejercicios 1 Al 11

ASME B31.3 EJERCICIOS:

Posición

1

2

3

Material

API 5L Grado A Sin costura

API 5L Grado A Sin costura

ASTM A 335 A 333 Gr. 7 P91 Sin costura Sin costura

Diámetro Nominal

16"/6""

8"/4"

1!

14!

Diámetro Exterior

16"/6.625! 355 ##$

8.625"/4.5"

1.75" 273 ##$

14! 355.6 ##$

Presión de diseño

5 %si 255 &Pa$

35 %si 255 &Pa$

8 %si 548 &Pa$

8 %si 548 &Pa$

Temperatura mínima esperada

1 '( 38 ')$

1 '( 38 ')$

5 '( 26 '($

1 '( 38 ')$

Temperatura del fluido máxima esperada

65 '( 426 ')$

4 '( 426 ')$

11 '( 593 ')$

5 '( 26 '($

Tolerancia de fabricación:

12.5 *

12.5 *

12.5 *

12.5 *

Tolerancia de corrosión (c)

.1" 2.5 ##$

.8" 2. ##$

.1" 2.5 ##$

.1" 2.5 ##$

ur!ado

 +,

SI

SI

+,

"oscado

 +,

+,

+,

+,

#er!icio cíclico se!ero

 +,

+,

SI

+,

SI

+,

+,

+,

4

antidad de ciclos Pie$a a %a&os (Miter) ' *

1

1$ Indicar %ara -os siuints co#%onnts d una tu0ra con -as condicions d diso corrs%ondints a- tu0o %osicin 1! 7($ cua- sra -a t#%ratura d diso a ado%tar considrando u -a -na no st ais-ada tr#ica#nt  u no s :an ra-i;ado nsaos ni c-cu-os d t#%ratura< a$ Tu0o< = .95 > 7 = 665 ( 351.6 )$  0$ ?ridas s-i% on< = .9 > 7 = 63 ( 332.2 )$ c$ @-u-as< = .95 > 7 = 665 ( 351.6 )$ d$ Prnos/?u-ons ?o-ts$B Cs%arraos< = .8 > 7 = 56 ( 293.3 )$ 2.a$ S-ccionar -a sri c-as$ rurida %ara una 0rida s-i% on d #atria- ASTM A35 Gr L(2D a insta-ar n -a tu0ra d -a -na d- tu0o %osicin 1 P< 5 %siB t'< 7 '($<

Para una T#%ratura d Eiso d 7 (D -a %rsin %r#isi0- in#diata#nt su%rior s 535 %si  %ara un Fatin d 3. 2.0$ Fa-i;ar - #is#o rcicio %ro considrando u -a 0rida as a sr insta-ada n una -na n u -a t#%ratura d- H-uido s d 54 '(  -a %rsin d diso 5 %si< Iua-#nt %ara una T#%ratura d Eiso d 54 ( nos a#os con 6 (D  n st caso -a %rsin  %r#isi0- in#diata#nt su%rior s 55 %si %ara un Fatin d 3. 3$ Indicar d acurdo a -as 0ass %ara sta0-cr -a tnsin d diso dadas %or - )dioD cua- s - a-or  #i#o d tnsin 0sica ad#isi0- a t#%ratura a#0int corrs%ondint a un tu0o d acro acar0ono con tnsin d H-uncia #ni#a s%ciHicada = 45 &si  rsistncia #ni#a s%ciHicada a -a traccin = 66 &si )onsidrar u no s s%rado - Hn#no cr% ni corrs%ond a%-icar -as condicions %ara sricio crtico ni otro ruisito s%ciHico sa-o -a so-icitacin d %rsin S = 45 &si St = 66 &si S = 2/3 > 45 = 3 &si S = 1/3 > 66 = 22 &si La #nor d -as dos tnsions s 22 &si. 4$ Jti-i;ando -as ta0-as d- a%ndic AD dtr#inar -a #i#a tnsin ad#isi0- %si$ %ara -os siuints tu0os a t#%ratura d diso indicada.

2

a$  0$ c$ d$

API 5L Grado AB T#%ratura d diso = 7'( = 12.5 API 5L Grado ?B T#%ratura d diso = 7'( = 16.7 A 333 Grado 7B T#%ratura d diso = 11'( = 1. A 333 Grado 9B T#%ratura d diso = 2'( = K

5$ Indicar - Hactor d ca-idad d unta so-dada C.$ corrs%ondint a -os siuints tu0os< Ta0-a A1? a$ API 5L Sin costura< 1.  0$ ASTM A 53 Ti%o S< 1. c$ ASTM A 53 Ti%o C< .85 d$ ASTM A 53 Ti%o (< .6 $ ASTM A 671 )-as 13< .85 6$ )onsidrando co#o nica so-icitacin -a %rsin intriorD rso-r -o siuint< a$

)a-cu-ar - #ni#o s%sor rurido d0ido a %rsin intrior  dtr#inar - s%sor co#rcia- a ado%tarD %ara -os siuints tu0os rctos %osicin 1 a 4D d acurdo a N34

t = PE / 2SCO  PQ$ t# = t  c

1  Temperatura de Diseño Presión de Diseño Diámetro externo Fator de !a"idad  Tensión admisi$"e Fator por so"dadura !oe'iente de espesor #sp. !a"u"ado #sp. omeria"

3

4

1100

500

 T

700

400

P D # %

500 16 1 12500

350 8.625 1 16000

&

1

1

1

1

 (

0.4

0.4

0.7

0.4

t

0.315 0.375 30 + %TD

0.0)4 0.10)

0.1

0.08

%*edu"e  To"eranias de espesor #sp. De" tu$o #sp. omeria" %*edu"e

2

 tm

0.415 0.500 40 + ,%

800 800 10.75 14 1 1 10300 17600

0.3)6 0.313 0.500 0.375

5 60 + ,% 0.1

30 0.1

0.174 0.4)6 0.413 0.250 0.500 0.438 40 20 60 + ,%

 0$ Indicar - sc:du- ado%tado n cada casoD considrando -a to-rancia %or corrosin sn sa a%-ica0-.  Pos 1: API

5L Grado A Sin costuraD +PS 16B P = 5 %si. T#%ratura d diso< 7' (D c=D1in

 Pos 2: API 5L

Grado A Sin costuraD +PS 8B P = 35 %si. T#%ratura d diso< 4' (B c=D8in

 Pos. 3: A335 Grado P91, Sin costuraD +PS 1B

P = 8 %si. T#%ratura d diso< 11' ( c=D1in

3

 Pos. 4: A333 Grado 7, Sin costuraD +PS 14B

P = 8 %si. T#%ratura d diso< 5' ( c=D1in

7$ )a-cu-ar SA %ara un sist#a d tu0ra construido n ASTM A 16 Gr ? con una t#%ratura d o%racin d 5'( 26')$  18. cic-os tr#icos SA = H1.25S)  .25SR$ H = 6+.2 SR = S5($ = 19 %si S) = S1($  = 2 %si

#s-uero admisi$"e a "a m/nima temperatura #s-uero admisi$"e a "a máxima temperatura umero de i"os Fator de eduión #s-uero admisi$"e

%!

20000

%

1)000



18000 0.845 -  47 25152 % .6

H = .8455 SA = 25153 %si ),+CI,+CS C+ ECFI@A)I+

+,) -erificación de una conexión existente en función de condiciones de ser!icio: Tu0o %rinci%a-< API 5L Grado AD sin costuraD +PS 16 Sc:du- 4 Tu0o driacin< API 5L Grado AD sin costuraD +PS 6 Sc:du- 4 Anu-o #nor ntr tu0os< 6' FHur;o< Ani--o d 12 %u-adas d di#tro trior. Mdido a -o -aro d- tu0o %rinci%a-$D s%sor .5 %u-ada. (i-ts d unin d rHur;o a- tu0o %rinci%a-  tu0o d driacin< 1## 3/8 in$ d catto. So0rs%sor d corrosin< 2D5 ## .1 in.$ Prsin d diso< 5 %si. T#%ratura d diso< 65'(. (-uido< Acit. Etr#inar si sta conin n driacinD s a%ta %ara -as condicions d diso< So-ucin< Datos de la Derivación

Diámetro Prinipa"

D*

Diámetro ama" #sp. !omeria" Prinipa" #sp. !omeria" ama"

D$ T* T$

16.00 0 6.625 0.500 0.280

4

#sp. De !orrosión #sp. ni""o de e-uero

 Tr

Diámetro de" ni""o

Da

enor nu"o entre tu$os %o"dadura

0.100 0.500 12.00 0



60

a

0.375

Tensiones básicas admisibles . factor de calidad de &unta soldada E&: API 5L Grado A S65($ = 14.6 &si C = 1 %ara tu0ra sin costura.

Espesores de tubos (mínimos) . refuer$o/ Hoja de Cálculo de Espesores PRIN C.

 Temperatura de Diseño Presión de Diseño Diámetro externo Fator de !a"idad

T P D #

 Tensión admisi$"e

%

Fator por so"dadura !oe'iente de espesor #sp. !a"u"ado  To"eranias de espesor #sp. De" tu$o Diámetro interno #sp. omeria" %*edu"e

& ( t  tm d e %! 

650 500 16 1 1460 0 1 0.4 0.270 0.1 0.370 15.26 0.500 40

RAM AL

650 500 6.625 1 14600 1 0.4 0.112 0.1 0.212 6.20 0.280 40

0on%itud 01: El menor !alor entre: 01 ' 2/3 (T4 5 c) ' 6 01 ' 2/3 (Tb 5 c) 7 Tr ' /83 01 ' /83 Espesores mínimos re9ueridos para los tubos: t4 ' /2 . tb ' /662 ;rea de refuer$o re9uerida: ,6 ' t4 d6 (2 5 seno ) ' 2/26 ;rea de refuer$o pro!ista por el tubo principal: ,2 ' (2d2 5 d6) (T4 5 t4 5 c) ' /8+ ;rea de refuer$o pro!ista por el tubo de deri!ación: , ' 201 (Tb 5 tb 5 c)
5

' /662

;rea de refuer$o pro!ista por el anillo de refuer$o: ,1 ' (Da 5 Db) Tr ' 2/=++ ;rea de refuer$o pro!ista por las soldaduras de filete: ,1 ' 1 (a2<2) ' /2+6 ;rea total de refuer$o pro!ista por los tubos> anillo . filetes: , ' ,2 7 , 7 ,1 ' 1/68 onclusión: omo el área de refuer$o re9uerida es menor 9ue el área de refuer$o pro!ista total> entonces el "efuer$o es ,pto

Hoja de Cálculo de Refueros

enor nu"o entre tu$os #sp. !a"u"ado prin. #sp. !a"u"ado ama" on. de $ertura "tura de "a 9ona de e-uero :e" menor de "os dos ;a"ores< n*o de "a itad :e" ma=or de "os dos ;a"ores< rea de e-uero e>uerido rea en exeso Tu$. Prinipa" rea en exeso ama" rea de ni""o de e-uero rea de %o"daduras rea Tota" de e-uero



1.047

t* t$ d1

0.270 0.112 7.234

4

1.000

d2

4.1)7 7.234

1

2.217

2

0.)38

3

0.112

4

2.688

4 

0.281 4.01) in2

0.)5

in2

PT? +?) álculo de área de refuer$o re9uerida para la construcción de una conexión en deri!ación: Tu0o %rinci%a-< API 5L Grado AD sin costuraD +PS 16 Sc:du- 4 Tu0o driacin< API 5L Grado AD sin costuraD +PS 6 Sc:du- 4 Anu-o #nor ntr tu0os< 9' So0s%sor d corrosin< 2D5 ## .1 in.$ Prsin d diso< 6 %si. T#%ratura d diso< 65'(. (-uido< Acit. 6

Tr= asu#ir iua- a- s%sor d- tu0o %rinci%a-$ Datos de la Derivación

Diámetro Prinipa"

D*

Diámetro ama" #sp. !omeria" Prinipa" #sp. !omeria" ama" #sp. De !orrosión #sp. ni""o de e-uero Diámetro de" ni""o enor nu"o entre tu$os %o"dadura

D$ T* T$  Tr Da

16.00 0 6.625 0.500 0.280 0.100 0.500 10@



)0

a

A@

Cálculo de Espesores PRIC.

 Temperatura de Diseño Presión de Diseño Diámetro externo Fator de !a"idad

T P D #

 Tensión admisi$"e

%

Fator por so"dadura !oe'iente de espesor #sp. !a"u"ado  To"eranias de espesor #sp. De" tu$o Diámetro interno #sp. omeria" %*edu"e

& ( t  tm d e %! 

650 600 16 1 1460 0 1 0.4 0.323 0.1 0.423 15.15 0.500 40

RAM AL

650 600 6.625 1 14600 1 0.4 0.134 0.1 0.234 6.16 0.280 40

Calculo de Refueros

enor nu"o entre tu$os #sp. !a"u"ado prin. #sp. !a"u"ado ama" on. de $ertura "tura de "a 9ona de e-uero :e" menor de "os dos ;a"ores<



1.571

t* t$ d1

0.323 0.134 6.265

4

1.000

0.)5

7

n*o de "a itad :e" ma=or de "os dos ;a"ores< rea de e-uero e>uerido rea en exeso Tu$ Pri rea en exeso ama" rea de ni""o de e-uero rea de %o"daduras rea Tota" de e-uero

d2

3.713 6.265

1

2.026

2 3

0.480 0.088

4

1.688

4 

0.125 2.380 in2

in2

PT? ;rea de refuer$o re9uerida: ,6 ' t4 d6 (2 5 seno ) ' t4 d6 (si '8@) ' 2/2= 0on%itud 01: /83 "efuer$o a%re%ado:

,nillo de 6A de diámetro . BA de espesor/ Cilete de soldadura de A de cateto/

,rea de refuer$o pro!ista por el anillo: ,1 ' (Da 5 Db) Tr ' 6/=++ ;rea de refuer$o pro!ista por la soldadura de filete: ,1 ' 1 (a2 < 2) ' /623 9$ )a-cu-ar - s%sor rurido %ara una %-aca cia ?-an&$ a insta-ar ntr dos 0ridas ASMC ?16.5D s-i% on sri K..  %ara -as siuints condicions d diso< Tu0o< +PS 16B P = 5 %si. T#%ratura d diso< 65' ( So0rs%sor d corrosin< .1 in. Matria-< ASTM A 285 Gr. A Sin so-dadura$ )a-cu-ar %ara #%au %-ano no #t-ico  %ara ani--o #t-ico ti%o F  t# = d 3 P$ / 16 S C O$$1/2  c P = 5 %si S = 119 %si Ta0-a A1 C = 1 Sin)ostura$ Ta0-a A1? O = 1 Ta0-a 32.3.5  %ara t#%ratura inHrior a 8 ( c = .1 in d = 16. Gas&t no #t-ico. d = 18.5 U .438 = 18.62 Gas&t #t-ico. Cálculo de Espesor de Placa Cie!a

Presión de Diseño

P

Fator de !a"idad

%

 Tensión admisi$"e

#

500 11)0 0 1

8

Fator por so"dadura  To"eranias de espesor Diámetro Bnterno de" Caset #sp. De" tu$o

&  d 

t m

1 0.1 16.00

18.06 2

1.52

1.70

t# = 1.52 %ara Gas&t no #t-ico. t# = 1.7 %ara Gas&t #t-ico.

Nonmetallic Clat asFet:

Metallic asFet "in% Goint:

6 )JF@AS )a-cu-ar - #ni#o s%sor rurido n -as ;onas d radios d curado #nor  #aor< E=8in 8D625$ F1 = 4E P= 5 %si t'= 7 '( c= .1 in. API 5L Grado A. Cálculo de Espesor de "u#os Curvados

9

 Temperatura de Diseño Presión de Diseño Diámetro externo Fator de !a"idad  Tensión admisi$"e Fator por so"dadura !oe'iente de espesor adio de "a !ur;atura

T P D # % & ( 1

700 500 8.625 1 12500 1 0.4 34.5 Bntrado

Bntrado + #xtrado

B

#sp. !a"u"ado  To"eranias de espesor #sp. De" tu$o

t  tm

1.0714 3 0.182 0.1 0.282

#xtrad o 0.)44 44 0.160 0.1 0.260

t intrno = .282 t trno = .26 11$ )a-cu-ar -a #i#a %rsin ad#isi0- %ara un codo a aos d sccions #-ti%-sD construido con un tu0o %osicin 1  nu-o θ = 2D5' Cs%aciado strc:o$ API 5L Gr AD sin costura P=5%si E=16in M = )a-cu-ar. F1 = 8 in. T= D438in s%sor d ta0-a=D5$ c=D1in C=1 O=1 S=146%si

r 2 = E U T$/2 = θ =

2D5'B tan θ = D374

Cálculo de Presión Ad$isi#le en Codos Mitrados

Presión de Diseño Diámetro externo Fator de !a"idad  Tensión admisi$"e Fator por so"dadura #spesor de" Tu$o

P D # % & T

adio #-eti;o de" !odo

1

 To"eranias de espesor adio medio de" tu$o nu"o de orte de" semento

 r2

500 16 1 14600 1 0.438 80.00 0 0.1 7.781

ϑ

20.5

0.358

1

Presión dmisi$"e

2)3.) 42 psi :TE< 0.338 0.5 Pm

Ga"or #mp/rio de  seHn :TE<



1

adio #-eti;o /nimo

1

10.67 5

#xtensión de "os #xtremos



?I  27.00 4.613 15

Prsin Ad#isi0-< P# = 293.942 %si Ctnsin d -os Ctr#os< M = 27!

11