CRITERIO DE DISEÑO CAÑERIAS

CODELCO CHILE TENIENTE

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DIVISION EL

INFORME DE INGENIERIA SI - 8306 REV. 0

CRITERIO DE DISEÑO SISTEMAS DE CAÑERIAS FUNDICION CALETONES

CEO-P-CR-8101

Enero, 2000 DEPARTAMENTO SERVICIOS INGENIERIA

ESTADO DE REVISIONES TRAB. ING. Nº

i-2850

DOCUMENTO Nº

CEO-P-CR-8101

TITULO

CRITERIO DE DISEÑO SISTEMAS DE CAÑERIAS

REV

DESCRIPCION

A

REVISION Y COMENTARIOS

PRO YEC TOS

S

REVISION

NOMBRE

POR

REVISO

APROBO

FRJ

LAA

DLM

FRJ

LAA

DLM

REVISO Ing. Fund.

REVISO Ing. Esp.

APROBO J. Proyectos

FUC

SDT

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APROBACION

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0

APROBADO

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Enero, 2000

TRAB. ING Nº

i-2850

OTRAS REFERENCIAS

API T99F404/opt/scribd/conversion/tmp/scratch6211/8 0505926.doc

PROYECT0

CAMBIO ESQUEMA OPERATIVO FUSION

INFORME PARA

CRITERIO DE DISEÑO SISTEMAS DE CAÑERIAS

CONTENIDO

ANEXOS

PREPARADO POR RECOMENDADO POR APROBADO POR

1. ALCANCE 4 2. DEFINICIONES 5 2.1. Sistemas de Cañerías (piping) 5 2.2. Líneas de Cañerías 5 2.3. Diagramas de Procesos e Instrumentación (P&ID) 5 2.4. Planos de Disposición General de Cañerías 5 2.5. Planos de Disposición General de Soportes 6 2.6. Especificación Técnica de Materiales para Sistemas de Cañerías. 6 2.7. Listado de Líneas 7 2.8. Listado de Válvulas 7 2.9. Listado de Materiales por Línea 7 2.10. Listado de Materiales Consolidado 7 3. Listado de soportes 7 3.1. Memorias de Cálculo 8 4. Planos Estándares 8 5. PROCEDIMIENTOS PARA LA CONFECCION DE PLANOS 9 5.1. Planos de Sistemas de Cañerías 9 5.2. Identificación de Líneas 9 5.3. Símbolos 10 6. NORMAS, ESTANDARES Y ESPECIFICACIONES 12 6.1. Normas y Estándares 12 6.2. Especificaciones Complementarias 12 6.3. General 13 6.4. Disposición de Cañerías 14 6.5. Flexibilidad 15 6.6. Distancias 16 6.7. Accesibilidad 17 6.8. Diámetros de Cañerías 18 6.9. Válvulas 18 6.10. Drenajes, Purgas y Ventilaciones 21 7. Filtros 21 7.1. Reducciones 22 7.2. Unión de Cañerías, flanges y fittings 22 7.3. Instalación de Bombas 22 7.4. Líneas de Vapor 24 7.5. Cañerías de Servicios 25 7.5.1. Abastecimiento de Agua 25 8. Abastecimiento de aire 25 9. Aire de Instrumentación 26 10. Protección contra incendio 26 11. Estaciones de líneas de servicio 26 12. Concentrado seco 26 12.1. Conexiones Roscadas y Soldadas 27

DISTRIBUCION

CODELCO CHILE – DIVISION EL TENIENTE CEO-P-CR-8101

1. ALCANCE El presente documento establece los requerimientos mínimos para el diseño de los sistemas de cañerías de servicios y preparación de documentos comprendidos en el Proyecto "CAMBIO ESQUEMA OPERATIVO FUSION,de la Fundición de Caletones, de Codelco-Chile, División El Teniente. Los siguientes planos y documentos serán elaborados conforme a las condiciones establecidas en estos criterios de diseño: -

Diagramas de Proceso e Instrumentación. (P&ID) Planos de Disposición General de Cañerías, Plantas, Secciones y Detalles. Planos de Disposición de Soportes y de Diseño de Soportes. Especificaciones y Listados de Materiales definitivos, válvulas y accesorios. Memorias de cálculo de líneas.

SERVICIOS INGENIERIA

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2. DEFINICIONES 2.1.

Sistemas de Cañerías (piping) Corresponde al conjunto de líneas de cañerías, flanges, pernos, empaquetaduras, fittings, válvulas y todos aquellos elementos que conforman la instalación, excluyendo válvulas de control, instrumentos y equipos.

2.2.

Líneas de Cañerías Corresponde al conjunto de cañerías, fittings, válvulas, y aquellos elementos necesarios para el transporte de fluidos de un punto a otro, de acuerdo a lo indicado en los Diagramas de Cañerías e Instrumentación y planos de Disposición General de Cañerías.

2.3.

Diagramas de Procesos e Instrumentación (P&ID) Son diagramas en los cuales se representa esquemáticamente las líneas de cañerías tanto de proceso como de servicios, indicando la identificación de la línea (diámetro, servicio, material, etc) y su conexión a los equipos. En este Diagrama se muestran los instrumentos necesarios para controlar el proceso y sus enclavamientos, como también, todos los equipos que intervengan en las operaciones de proceso. También deberá mostrar la ubicación de los venteos, drenajes y puntos de soplado requeridos durante la operación.

2.4.

Planos de Disposición General de Cañerías Son planos donde se muestran las líneas de cañerías de una zona determinada, incluyendo los demás elementos de los sistemas de cañerías como fittings, válvulas, juntas de expansión, equipos involucrados, etc. Estos planos contendrán al menos la siguiente información: -

Vistas de planta a diferentes elevaciones, a escala adecuada (generalmente 1:50).

-

Elevaciones y secciones necesarias

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Detalles de disposición general que se requieran, a escala ampliada.

En estos planos se mostrarán: Estructuras principales y plataformas; equipos principales, al menos en su contorno e indicación clara de sus conexiones y áreas de mantención, áreas libres y accesos. Cuando en un plano de planta se presenta un sector determinado del área total del SERVICIOS INGENIERIA

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proyecto, se deberá amarrar con un eje grueso el calce con la continuación de la planta siguiente en otro plano. En esta línea de calce, se deberá indicar el Nº del plano siguiente como se indica: "PARA CONTINUACION VER PLANO Nº CEO-P-PL-XXXX". En general, el recorrido de las líneas se mostrará con trazo simple y grueso; se identificarán según punto 3.2 de esta especificación, indicando su sentido de flujo y pendiente (ej. i=2%) si fuera necesario. Las líneas enterradas se dibujarán con trazo grueso, pero segmentadas con trazos de 4mm y espacios de 3mm. Las cañerías de 2" y menores serán mostradas sólo en forma indicativa, dejándose para definición por terreno el trazado y soportación definitivos, para lo cual se incluirán esquemas típicos con los Puntos de Trabajo, recorridos y singularidades que afecten el rendimiento del sistema. Esta situación se señalará explícitamente a través de notas en los planos respectivos. La ubicación de venteos y drenajes que sean necesarios, deberán estar indicados claramente. Las líneas de cotas deberán ser indicadas claramente y siempre refiriéndose a ejes principales, preferentemente los ejes de los equipos principales. 2.5.

Planos de Disposición General de Soportes Son planos en los que se muestran las disposiciones de cañerías, incluyendo la ubicación de todos los soportes de cañerías, ubicación correspondientemente acotada. Cada soporte deberá ser identificado en estos planos, mediante 4 caracteres de acuerdo a lo indicado en el Anexo E. En el caso de utilizar soportes no estándares, se desarrollarán planos con dibujos de tales soportes, donde se indicarán las dimensiones y el número de éstos. En los planos se podrá agregar, cuando se requiera, información acerca de: -

2.6.

Elevación del soporte Longitud del soporte Altura del soporte

Especificación Técnica de Materiales para Sistemas de Cañerías Este documento debe contener las especificaciones técnicas y características


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relevantes para el diseño y adquisición de los materiales y elementos de los sistemas de cañerías del proyecto. Esta especificación debe estar ordenada por clase de material, indicando los servicios que atiende cada clase, los rangos de presión y temperatura de cada clase de material y la especificación de las cañerías, fittings, válvulas y elementos accesorios para los sistemas de cañerías. Las piezas específicas y todos aquellos elementos que formen parte de una línea, serán identificados, mediante una numeración especial correlativa, en los planos y en los listados de materiales. 2.7.

Listado de Líneas Es un listado donde se indica para cada línea su designación; los puntos de origen y de término; los diagramas y los planos en que se muestran; longitud y otras observaciones que sean importantes. El listado será por clase de servicio, según lo indicado en CE0-P-ES-8105.

2.8.

Listado de Válvulas Es un listado donde se indica para cada válvula un número correlativo, su código según la Especificación Técnica de válvulas, la línea en que va ubicada y los planos en que se muestra.

2.9.

Listado de Materiales por Línea Listado preparado sobre la base de la información de planos de ruteo y detalles. Estos listados contendrán la totalidad de los materiales para cada una de las líneas del área que corresponda. Este listado se preparará para cada una de las áreas del proyecto. El levantamiento de materiales por línea se presenta indicando el código de la línea, el tipo de elemento, la descripción técnica necesaria para su adquisición, el diámetro del elemento, la unidad de medición y finalmente la cantidad requerida.

2.10. Listado de Materiales Consolidado Es un listado de todos los materiales de los sistemas de cañerías del proyecto, indicando sus características y cantidades por servicio y totales, para servir de base a la preparación de las requisiciones. 3. Listado de soportes Se preparará un listado de soportes por área, conteniendo información sobre cantidad de soportes de cada tipo. En el caso de los materiales de soportes de 2” y menores, éstos se levantarán SERVICIOS INGENIERIA

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directamente de los planos de disposición general, excepto cuando la línea de pequeño diámetro sea soportada junto con otras de diámetro mayor que 2”. 3.1.

Memorias de Cálculo Son documentos que contienen el desarrollo de cálculos y criterios de análisis que respaldan el dimensionamiento relativo a equipos y elementos propios de los sistemas de cañerías, de acuerdo a Criterios, Normas y Definiciones establecidas. Se deberá presentar memoria de cálculo de bombas y líneas de fluidos asociadas a cada equipo. En cada caso se deberá indicar en forma clara y completa la siguiente información, según corresponda. . . . . . . . .

Flujos: nominal y de diseño Características del fluido Tipo de equipo Materiales Cálculo asociado al equipo o línea Caídas de presión Requerimientos anexos: Aire, Calefacción, etc. Descripción de componentes de líneas involucradas

4. Planos Estándares Cuando las configuraciones de líneas o soportes se repitan y conforme la necesidad, serán desarrollados planos estándares, los cuales serán de referencia en los planos de disposición general.


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5. PROCEDIMIENTOS PARA LA CONFECCION DE PLANOS 5.1.

Planos de Sistemas de Cañerías Todos los planos, de plantas y secciones, mostrarán las cañerías de una determinada zona para indicar tendido, posibilidades de expansión, conexiones a equipos asociados, y accesos para una adecuada operación y mantenimiento. Indicaciones generales sobre tipos de líneas, elementos de dibujo en general y símbolos para planos de disposición general de cañerías y diagramas de cañerías e instrumentación, se muestra en el plano de Simbología y Nomenclatura CEO-I-PL8101. En los planos de Disposición General, las cañerías serán dibujadas en forma unilineal hasta diámetros de 8". En estos planos se deberán mostrar debidamente identificados los instrumentos tales como: medidores de flujo, válvulas de control, etc. Del mismo modo, deberá quedar explícita la ubicación de venteos y drenajes. Las piezas especiales se dibujarán en su posición de trabajo, con los detalles de fabricación que sean necesarios. Aquellas piezas que por su forma y peso lo requieran, se diseñarán con orejas o asas adecuadas para facilidad de manejo.

5.2.

Identificación de Líneas Cada línea se identificará, mediante un código compuesto por caracteres alfanuméricos. En los planos, esta designación se anotará junto a la línea, repitiéndose las veces que sea necesario para facilitar la identificación. De preferencia el código se escribirá en forma horizontal en los planos de Disposición de Cañerías para facilidad de lectura. La numeración nueva será exclusiva para el proyecto, no considerando las antiguas líneas existentes, las que mantendrán su numeración de acuerdo a su proyecto origen. El número correlativo podrá ser asignado a dos ó más líneas, siempre que éstas sean de distintas áreas o distintos servicios. Las submatrices que nacen de la línea o matriz principal con número y área ya definida, llevarán un número correlativo correspondiente al área donde se origina ésta; la matriz principal mantendrá su número de origen. Los loops de control y los by-pass no llevarán número de línea y le corresponderá el mismo número de la línea principal. La designación de cada línea de proceso y de servicio, tanto enterrada como a la vista


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incluirá: . . . . . .

Diámetro de la línea Código del Servicio (ver Anexo B) Código de área (ver Anexo B) Clase de material de la línea (ver Anexo B) Nº correlativo de línea de tres dígitos Código de aislación o recubrimiento (ver párrafo correspondiente en este documento).

El espesor del recubrimiento se indicará en mm, en el espacio destinado a las notas. El ejemplo que a continuación se indica, ilustra el método indicado anteriormente: 2" - FO – 1100 – D2 -005 – F En donde: 2" Diámetro de la cañería en pulgadas (en mm para cañerías plásticas). FO Código del servicio. 1100 Código de Area de la Planta donde se origina la línea. D2 Clase de material de acuerdo a Especificación de Materiales. 005 Nº Correlativo de la línea F Aislación térmica anticongelante con calefactor. Las líneas deberán identificarse con el código del área en que comienzan, manteniéndolo cuando atraviesen otras áreas. Igualmente la línea conservará el número correlativo en los siguientes casos: -

De equipo a equipo, considerando también como equipo los estanques. De equipo a línea, y viceversa. De línea a línea. En la misma línea, aún cuando cambie de diámetro.

Cuando se elimina una línea del proyecto, por necesidades de diseño o cualquier otro motivo, no se volverá a ocupar su número correlativo y se indicará como ANULADA en el listado de líneas. Para indicar aislación, se deben usar los siguientes códigos:

5.3.

I Aislación térmica para conservación del calor. P Aislación térmica para protección del personal F Aislación térmica anticongelante con calefactor S Aislación térmica anticondensación Símbolos La simbología utilizada para representar en planos equipos, válvulas, cañerías e instrumentos, serán los indicados en el Plano de Simbología y Nomenclatura Nº CEO-


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I-PL-1908, aprobado por División El Teniente y aquéllos no considerados en el plano mencionado, deberán estar en conformidad con ANSI Z 32.2.3 "Graphic Symbols for Pipe Fittings Valves and Piping". Los símbolos de instrumentos deben estar de acuerdo a: ISA s 5.1: “Standard Instrumentation Symbols” ISA s 5.3: “Graphic Symbols for Distributed Control Shared Display Instrumentation Logic and Computer System”.


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6. NORMAS, ESTANDARES Y ESPECIFICACIONES 6.1.

Normas y Estándares Las cañerías deberán diseñarse de acuerdo a la Norma Oficial Chilena (NCh). Aspectos no considerados por esta norma deberán diseñarse conforme a la última edición de los Códigos, Normas y Especificaciones de los siguientes Institutos de Normalización: ANSI

American National Standards Institute Code for Pressure Piping.

ASTM

American Society for Testing and Materials Specifications.

API

American Petroleum Institute.

AWWA

American Water Works Association

ASME

American Society of Mechanical Engineering. Code for Boiler and Pressure Vessel.

NFPA

National Fire Protection Association.

MSS

Manufacturer's Standarization Society of the Valve and Fittings Industry.

AWS

American Welding Society, Standards

HIS

Hydraulic Institute Standards

PPI

Plastic Pipe Institute

OSHA

Occupational Safety and Health Standards

Las cañerías de edificios y áreas que no se refieran a la planta, cumplirán con los códigos pertinentes de instalación de agua potable, alcantarillado, calefacción, ventilación o refrigeración. Se deberá tomar en consideración las normas, reglamentos, disposiciones y/o leyes vigentes dictadas por organismos fiscales nacionales en la parte pertinente.

6.2.

Especificaciones Complementarias Cuando corresponda, se usarán las siguientes Especificaciones Técnicas en conjunto


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con este Criterio de Diseño: CEO-P-ES-8101 CEO-P-ES-8102

Aplicación de Pinturas en Estructuras y Elementos de Acero Fabricación y Montaje de Cañerías

CEO-P-ES-8103

Condiciones Ambientales y Climáticas

CEO-P-ES-8104

Soportes de Cañerías

CEO-P-ES-8105

Materiales de Sistemas de Cañerías.

orientadas principalmente al diseño de las líneas de servicio de la Fundición de Caletones, dejando abierta la posibilidad de usar distintos materiales en ellas, materia que será parte del desarrollo del proyecto. 6.3.

General El diseño de sistemas de cañerías y su disposición se deberá ceñir a la sección apropiada de la última edición del Standard Code for Pressure Piping ANSI B31, las normas y estándares mencionados en 4.1, las especificaciones complementarias indicadas en 4.2, los planos de proceso del proyecto, diagramas de procesos e instrumentación, planos de disposición general de equipos y planos certificados de equipos emitidos por el fabricante. Todo en adecuada coordinación con el resto de las disciplinas del proyecto. Los parámetros de diseño del proceso, tales como naturaleza del fluido, presión, temperatura, etc. se deberán usar para especificar el tipo de material. Para la puesta en marcha, detenciones u operación anormal, la presión y/o temperatura podrá exceder temporalmente las presiones y/o temperaturas de diseño, pero en ningún caso esta operación temporal podrá exceder las siguientes condiciones: a)

A la temperatura existente durante la condición de operación incrementada, la presión nominal puede aumentarse en un 33% cuando este período no exceda de 10 horas por vez o 100 horas por año.

b)

A la temperatura existente durante las condiciones de operación incrementada, la presión nominal puede aumentarse en un 20% para el período de presión y temperatura más severa que pueda existir, y esta usarse en los cálculos.


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6.4.

Disposición de Cañerías El trazado de cañerías deberá estar preferentemente a la vista, deberá realizarse en forma ordenada y se agruparán cuando sea posible y aconsejable. La disposición deberá ser realizada considerando: un mínimo costo de inversión, seguridad, facilidad de montaje, interferencia con la producción, holgura para pasadas y que la mantención se pueda realizar con un mínimo de problemas. El diseño de la configuración de los sistemas de cañerías deberá tomar en cuenta el desmontaje de bombas y otros equipos adyacentes. Todas las lineas deben ser pintadas en el exterior de acuerdo con el color definido para el proyecto y deberá estar señalizado para indicar la dirección y tipo de fluido transportado, en conjunto con su código de identificación. Las canaletas de cañerías, los túneles de cañerías y las cañerías enterradas sólo deberán ser considerados como segunda alternativa y serán aceptadas en casos muy justificados. En el caso que se utilicen trincheras, éstas deberán ser construidas de concreto y cubiertas con planchas de acero para piso o cubiertas de hormigón. Se deberá proveer un adecuado drenaje de ellas y cortafuego cuando sea necesario. Bajo ninguna circunstancia se instalarán líneas de cañerías bajo pisos de concreto. Las cañerías enterradas deben ser calculadas para resistir adecuadamente cargas del terreno, cargas dinámicas, cargas por efectos térmicos, sismos, etc. En lo posible, se evitarán tendidos subterráneos, en zonas donde exista tránsito vehicular normal o eventual. Para todas las cañerías de acero enterradas, ya sea directamente en el suelo natural o bien en redes en zanjas aisladas del suelo y rellenas con arena, deberá especificarse protección contra corrosión externa, excepto para suelos de características neutras. Las cañerías plásticas y de otros materiales frágiles, deberán diseñarse siguiendo las recomendaciones del fabricante respecto a cargas admisibles externas. Las cañerías que atraviesan paredes, pisos y techos deben diseñarse para pasar a través de una camisa de protección, excepto cuando se trate de pisos de parrilla, como se indica: a)

Pisos: Las camisas deben ser de cañería estándar fijada al piso, la parte inferior de la camisa debe estar a nivel de la superficie, y la parte superior debe proyectarse 75 mm sobre el nivel del piso terminado. El diámetro de la camisa debe permitir el paso de los flanges y aislación térmica a través de ellos, dejando una holgura mínima de 25 mm. Para pisos de concreto o plataformas,


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esta camisa no debe sobresalir más de 75 mm sobre él. Se deberá tener consideración en el dimensionamiento de las pasadas en relación con las dilataciones térmicas y flexibilidad de las cañerías. b)

Techos de acero, concreto o compuestos: Las camisas de cañerías de venteo que atraviesan techos deben ser de acero galvanizado de 3 mm de espesor. Las camisas deben ser fijadas al techo y selladas en conformidad a las recomendaciones del Fabricante de cubrejuntas. Las cañerías de venteo hasta 70 ºC se fijarán directamente al techo y selladas. Las cañerías de venteo de 3 pulgadas de diámetro y mayores deben estar provistas de un toldo contra la lluvia.

c)

Muralla de hormigón o de bloques: Las líneas que pasan a través de murallas de hormigón o de bloques, sobre el nivel del piso, deben hacerlo a través de una camisa insertada en el muro. El diámetro de la camisa debe ser de un diámetro nominal mayor que el diámetro de la cañería, de la aislación térmica o del flange. Las aberturas para las líneas que atraviesan muros exteriores deben estar provistas de defensas contra la lluvia.

Las líneas de cañerías pueden atravesar verticalmente pavimentos y deben protegerse contra la corrosión en el punto de contacto de la cañería con el pavimento. Todas las cañerías hasta 12” cuyo trazado pase bajo caminos donde puedan haber cargas excesivas, deberán llevar una camisa de protección fabricada de cañería de acero o cañería estándar corrugada. El diámetro de la camisa deberá ser dos diámetros nominales, mayor que el diámetro de la cañería que se quiere proteger, excepto que la distancia mínima entre la cañería y la camisa debe ser de 40 mm. La camisa deberá protegerse exteriormente contra la corrosión. 6.5.

Flexibilidad Las fuerzas derivadas de los efectos dinámicos, térmicos y peso propio del sistema de cañerías sobre estructuras y equipos deberán ser minimizadas mediante la adecuada flexibilidad del sistema y ubicación de soportes. Las expansiones y contracciones térmicas deberán absorberse utilizando codos especiales y compensadores (juntas de expansión, liras, etc). Curvas soldadas de radio largo pueden ser usadas donde los codos no son aconsejables. No debe indicarse juntas de expansión tipo fuelle a menos que sea requerido y aprobado por el cliente. Las presiones para juntas de expansión deberán satisfacer la norma Power Piping ANSI B31.1 o Petroleum Refinery Piping B31.3 y toda subsiguiente ampliación, estará limitada a lo que en ellas se especifique. Las curvas o juntas de expansión deberán poder absorber 1 ½ veces el desplazamiento máximo producto de la dilatación o contracción térmica, y todos los esfuerzos impuestos sobre ellas por las condiciones de presión y temperatura del


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fluido contenido. Antes y después de la junta de expansión o lira, la cañería deberá ser guiada, anclada y soportada para evitar deformaciones inadmisibles en la junta o lira. 6.6.

Distancias Se consideran aceptables las siguientes distancias mínimas para equipos, estructuras, plataformas y soportes. Caminos Alturas libres en caminos principales Altura útil para caminos secundarios, (desde la rasante) Distancias desde el borde del camino a plataformas, equipos, cañerías, etc.

m 5,00

m

1,50

m

Cruces Elevados Líneas férreas Caminos principales Caminos secundarios Accesos edificios Interior edificios

7,70 6,50 5,00 4,00 2,30

m m m m m

Pasillos de Mantención Distancia horizontal para equipos móviles de mantención

4,00

m

Pasillos y Pasarelas Ancho Altura libre (excepto para volantes de mano)

0,73 2,00

m m

0,75

m

0,50 2,20

m m

0,50

m

0,30

m

1,50

m

Plataformas Ancho mínimo Distancia mínima alrededor de cualquier obstrucción en la plataforma. Altura libre Equipo Espacio de mantenimiento requerido entre flanges de equipos dispuestos en pares Espacio libre de mantenimiento mínimo requerido desde un equipo a una estructura o cañería Distancia desde el borde del camino al equipo (la proyección extrema)

6,40

Cañerías (bajo terreno) Distancia entre bordes externos de SERVICIOS INGENIERIA

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cañerías adyacentes. Distancia entre el borde externo del flange y el borde externo de la cañería adyacente.

25 mm

Distancia entre el borde cañería o flange y pared canaleta

75 mm

Distancia entre el borde externo de la cañería o flange y la parte estructural

50 mm

Distancia entre borde cañería y fondo canaleta.

50 mm

200 mm

Las válvulas, flanges y otros elementos de drenaje deben estar a una distancia igual o superior a 250 mm del piso. Las cañerías de acero que estén enterradas deberán estar protegidas contra corrosión exterior. 6.7.

Accesibilidad Todos los elementos ubicados en altura deberán ubicarse de manera de facilitar al máximo su mantención y operación, instalando escaleras y plataformas cuando se requiera. Si estos elementos están a más de 2 m de altura deberán tener otro sistema de manejo como ser cadenas o actuador remoto. Se evitará cadena para 2” y menores Cuando sea necesario un camino de acceso entre equipos adyacentes, debe utilizarse una distancia mínima de 750 mm, entre el borde exterior de los flanges y de cañerías adyacentes o columnas soportantes, etc. Cuando no sea necesario un camino de acceso deberá dejarse una distancia mínima de 500 mm entre unidades adyacentes. En las plataformas deberán diseñarse pasillos de 750 mm mínimo. Los pasillos de circulación deben estar libres de cañerías, las que pueden atravesarlos por debajo o sobre él. En zonas de líneas con productos corrosivos o peligrosos en presión, deberá tenerse por lo menos dos accesos. Todas las áreas destinadas para mantención, acceso o expansión futura definidas por el cliente y conocidas por el Proyecto, deberán estar libres de cañerías.


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6.8.

Diámetros de Cañerías Todas las cañerías, según su servicio, deben estar de acuerdo con la Especificación Técnica de Materiales de Sistemas de Cañerías: CEO-P-ES-8105. Excepto para líneas donde las velocidades son de vital importancia, los siguientes diámetros de cañerías, fittings y válvulas deben evitarse: 1/8”, ¼”, 3/8”, 1 ¼”, 2 ½”, 3 ½”, 5”, 7” y 9” El espesor de las líneas deberá estar de acuerdo con la clase de material de cañería correspondiente. Para cañerías de diámetro menor a 2”, en condiciones de montaje severas, se puede considerar, previa aprobación del Ingeniero Responsable, un espesor de cañerías y niples inferior a Sch 80. Las líneas enterradas deben tener un tamaño mínimo de 2". Con la excepción de líneas para instrumentos, el tamaño mínimo para una línea elevada debe ser de 1" a menos que se especifique otra cosa. Ese tamaño puede ser reducido a 3/4" donde los tramos no son superiores a 6 m, en conexiones a trampas de vapor, conexiones de manguera o pequeños tramos similares.

6.9.

Válvulas General Las válvulas que estén equipadas con ruedas para cadena, deberán tener su vástago ubicado en tal posición que la cadena no caiga sobre otros equipos. Las cadenas deberán llegar a 1,2 mts. sobre el nivel de operación. Las válvulas de cañerías de derivación de una línea principal deben estar lo más cerca posible de ésta y deben seleccionarse de acuerdo a las especificaciones de la línea principal. Las válvulas de compuerta, globo, mariposa o de bola, superiores a 8" de diámetro, deberán estar equipadas con operadores montados en cajas de engranajes. El tipo de válvula deberá ser indicado de acuerdo con lo indicado en los planos P&ID's y Especificación Técnica de Materiales de Sistemas de Cañerías Nº CEO-P-ES-8105.

a) Válvulas de corte


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• Se deben instalar válvulas de corte en: Las conexiones a equipos que estén en servicio normalmente, pero que puedan ser desconectados para mantención Todas las líneas que entren o salgan de un proceso global (una o más áreas) deben tener válvulas de corte que permitan aislar el proceso. En general, se instalarán en arranques de líneas matrices de proceso que no estén en proceso contínuo y en todas las líneas de servicios. Todas las válvulas de corte deben ser del mismo tamaño de la línea a menos que los cálculos permitan otra dimensión menor. Las válvulas de corte deben ser al menos del mismo diámetro de las válvulas de control, siempre que este diámetro sea el inmediatamente inferior al diámetro de la línea; en lo contrario, serán del diámetro de la línea. En ningún caso la válvula de succión de una bomba debe ser más pequeña que el diámetro de la línea de succión. Las válvulas en las cañerías de descarga de las bombas deben ser a lo menos del tamaño de la descarga de la bomba, siempre que este diámetro sea el inmediatamente inferior al diámetro de la línea, de lo contrario deben ser del diámetro de la línea. Cuando se utilicen válvulas de corte en líneas principales de servicio, éstas deberán ser instaladas en tramos horizontales y en puntos altos, de modo que la línea pueda drenar a ambas direcciones desde las válvulas. • Se deberán instalar válvulas de corte, del mismo diámetro de la línea en los siguientes casos: i)

Flujo gravitacional con poca altura de carga disponible ii)

Posibles expansiones futuras, definidas por el cliente y conocidas por el Proyecto.

b) Válvulas de control y by-pass • El dimensionamiento de válvulas de control será responsabilidad de la Especialidad de Instrumentación. Estas válvulas podrán ser de menor diámetro que la línea, según lo determine su Cv, excepto en líneas de succión de bombas. Todas las válvulas de control serán convenientemente ubicadas y accesibles desde el terreno o plataformas. Generalmente se instalarán las válvulas de control en posición horizontal, con el vástago y elementos de control en posición vertical. SERVICIOS INGENIERIA

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Las válvulas de control deberán tener una derivación que permita dejarla fuera de servicio con el sistema en operación, siempre que la detención de la línea afecte la producción en forma importante. La derivación tendrá válvula de corte y regulación manual para operar en sustitución de la automática, mientras esta última esté en reparación. Se considerarán las válvulas de corte necesarias para aislar la válvula de control. Cuando sea necesario, habrá una válvula de corte general aguas arriba del nacimiento de la derivación. En el caso de válvulas de control que operan en paralelo, en que la pérdida de carga en la matriz sea significativa, se instalarán válvulas de regulación manual aguas arriba de cada cuadro de control, a continuación de la válvula de corte correspondiente al ramal. • Se debe considerar un by-pass a las válvulas de control, con válvula manual apropiada y válvulas de aislación para la válvula de control, en aquellos casos en que la interrupción del fluido o la alteración de las características del flujo pueda ocasionar problemas inaceptables al proceso a la operación de equipos y sistemas. • Las válvulas de by-pass deben ser de un tamaño adecuado a las válvulas de control respectivas, las cuales deben tener al menos la misma capacidad de la válvula de control c) Válvulas de aguja • Las válvulas de aguja serán para el control fino de caudal y evitar golpes de ariete. d) Válvulas de alivio • Todas las válvulas de alivio se instalarán en una posición vertical y deberán tener acceso para mantención. No se deberá instalar válvulas de corte entre las válvulas de alivio y un equipo protegido. En caso que sea obligatorio instalar una válvula de corte, ésta deberá ajustarse a las normas y códigos, indicados en el párrafo 4.1. La válvula de corte se indicará como trabada en su posición abierta en el Diagrama de Proceso e Instrumentación. Las válvulas de alivio que manejan materiales que se transformen en corrosivos con el contacto con la humedad de la atmósfera, deberán tener sello de aceite u otro líquido en la salida. Se deberá tener precaución con el congelamiento. e) Válvulas de retención SERVICIOS INGENIERIA

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• Para flujos contínuos y uniformes, se podrá instalar del tipo bisagra en posición horizontal o vertical. Para flujos pulsantes, se deberá usar válvula de retención de tipo tapón o de bola. Se analizarán los casos particulares en que existan golpes de ariete. 6.10. Drenajes, Purgas y Ventilaciones Los Diagramas de Proceso e Instrumentación deberán mostrar la ubicación de los venteos, drenajes y puntos de soplado requeridos durante la operación. Se usará drenaje en los puntos bajos de líneas de aire de planta, en purgas de condensado de líneas de vapor, en puntos bajos de líneas que contengan sólidos, eventualmente aguas arriba de válvulas de control, etc. Todos los drenajes y ventilaciones deberán ser a lo menos de 3/4". Los puntos altos de las líneas deberán considerarse con conexiones de ventilación. Las conexiones de ventilación deben ser colocadas, donde sea posible, en lugares accesibles adyacentes a plataformas o postes estructurales. Los venteos se deberán emplear en los puntos altos de la cañería y en las líneas de largo recorrido. Todos los puntos altos de líneas que deban ser vaciadas deberán tener válvulas ventosas para evitar el colapso de las líneas por vacío cuando no existe algún medio que permita la entrada de aire. Los drenajes deberán estar en todos los puntos bajos del sistema. Además deberán estar en cada punto donde pueda haber líquido sobre una válvula de control o corte durante la operación, detención, limpieza o corte de vapor. Los venteos y drenajes de operación en sistemas que contengan productos tóxicos o peligrosos, serán provistos con dos válvulas en serie, con líneas conectadas al drenaje. Los venteos y drenajes que no sean de operación, no requerirán válvulas; en este caso se empleará tapones o flanges ciegos. Todas las líneas para líquidos corrosivos o peligrosos deberán ser auto drenantes, en caso contrario deberán instalarse los correspondientes drenajes y venteos. 7. Filtros Cuando sea necesario, se instalará filtros temporales en las succiones de las bombas durante la puesta en marcha de la planta, los que serán retirados luego de entrar en operación normal. Estos filtros deberán ser identificados en los Diagramas de Proceso e Instrumentación. Donde se requiera disponer de filtros permanentes se preferirán los de tipo “Y”, con SERVICIOS INGENIERIA

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válvula de drenaje que permita efectuar la limpieza sin interrumpir el flujo en la red. 7.1.

Reducciones En general se usarán según las siguientes pautas: Antes de válvulas de control si son de menor diámetro que la línea donde van montadas. No se permitirán reducciones antes de 5 diámetros aguas abajo de válvulas de control. Después de arranques si así lo determina el cálculo respectivo. Descarga y/o succión de bombas. En la succión horizontal de bombas, si corresponde, debe usarse reducciones excéntricas para evitar la acumulación de aire, diseñando el lado recto hacia arriba. Cuando las condiciones de flujo lo permitan y solo en servicios no abrasivos, podrá usarse flange-reducción en lugar de reducción y flange.

7.2.

Unión de Cañerías, flanges y fittings La clasificación de los fittings y flanges deberá estar de acuerdo con la clase de material de cañería correspondiente. El tipo de unión será la indicada en cada clase de material. Se evitarán para cañerías plásticas las uniones victaulic estilo 90, con mordazas. Se empleará para todos los casos, la Especificación Técnica de Materiales de Sistemas de Cañerías CEO-P-ES-8105. El diámetro, clasificación y tipo de cara de las conexiones con flange de equipos deberán ser indicados en los planos generales, cuando difieran de lo señalado por la especificación de la línea.

7.3.

Instalación de Bombas Tanto la succión como la descarga de cañerías deberán ser diseñadas de modo que se transmita la menor carga a la bomba y permita un fácil desmontaje, tanto de la bomba como del motor, sin que sea necesario desmontar tramos de cañerías. La configuración de cañerías y válvulas deberán minimizar la carga sobre las bocas de aspiración y descarga, la que en ningún caso será mayor que la carga admisible indicada por el fabricante.


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En el lado de succión de las bombas, deberá disponerse las cañerías de tal modo que la carcaza y el rodete de la bomba puedan ser fácilmente desmontables sin necesidad de desmontar la válvula de corte. Cuando se manejen productos con temperatura cercana al punto de ebullición, las líneas de succión de las bombas deberán estar dispuestas de tal modo que se minimice la pérdida de carga y se evite la cavitación. Las líneas de succión de las bombas deberán estar dispuestas de modo tal que minimice el desalineamiento. Las líneas de succión deberán ser lo más cortas y directas posible Las líneas de agua de sello a las bombas, deberán contar con manómetros, filtros, válvulas de corte y uniones desarmables para mantención. La conexión del agua de sello a la bomba se hará mediante un tramo de manguera flexible de 1” de diámetro. Los filtros, en caso de instalarse, deberán estar entre la válvula y la bomba. Las cañerías deberán diseñarse de modo de permitir un retiro fácil del filtro, para limpieza e inspección. Se deberán considerar indicadores visuales de flujo en sistemas cerrados de enfriamiento de cajas prensaestopas. Las bombas deberán tener una válvula en las líneas de succión y descarga tan cerca de las bocas como sea práctico y consistente con las cañerías. Las bombas de servicio múltiple deberán tener válvulas ubicadas en un distribuidor a altura de operación a menos que sea impracticable por el tamaño. Cuando, debido al tamaño de la cañería de descarga, no se puedan instalar válvulas de corte cerca de las válvulas de retención y la ubicación de las válvulas de corte no permita su operación manual, éstas deberán instalarse a altura de operación. Donde 2 o más bombas centrífugas alimentan la misma línea debe instalarse en la descarga de cada una, una válvula de retención. Cuando en la descarga de una bomba centrífuga exista contrapresión contínua que pueda hacerla girar en sentido inverso, debe instalarse una válvula de retención. Las reducciones estarán adyacentes a la boca y podrán ser concéntricas o excéntricas, en cuyo caso se instalarán con nivel plano en la parte superior, en el caso de agua. Si no hay suficiente espacio en líneas de succión vertical se pueden usar codos reductores de radio largo. Donde sea posible, las líneas de succión deberán bajar y ascender verticalmente a la bomba. Las conexiones en el extremo de succión deberán estar hechas con flanges para permitir el acceso a la bomba. En las bombas con rodete atornillado, para evitar cortes de ejes, se deberá incluir válvula check en la descarga con un adapter que incluya una válvula para drenar a piso la línea. SERVICIOS INGENIERIA

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Las bombas de desplazamiento positivo deberán diseñarse con una válvula de alivio de capacidad total entre la descarga de la bomba y el primer conjunto de válvulas. La cañería de descarga de la válvula de alivio deberá devolverse al estanque y no a la succión de la bomba. Cuando se instalen bombas stand-by, que utilicen succiones y/o descargas comunes, se deberá proyectar las líneas considerando la peor condición de carga entre: -

Peso propio Temperatura Cargas dinámicas, a fin de determinar una soportación adecuada para no sobrecargar las bocas de las bombas.

Se debe considerar, por lo menos, un tramo recto de cañería antes y después de la bomba con una cota de ajuste a fin de absorber posibles desalineamientos pequeños durante el montaje. Estas cotas de ajuste, deben ser indicadas en el plano correspondiente. Se pretende minimizar las cargas a las bombas. Todas las bombas centrífugas horizontales, deberán traer venteos en la parte superior de la voluta. No se requerirá de venteos, si el diseño de la carcaza o de las lineas de alimentación son tales que no se producen bolsones de aire. 7.4.

Líneas de Vapor Las derivaciones de líneas de vapor deberán tomarse por encima de la línea principal y deberán tener una válvula de corte con flanges lo más cerca posible de la línea principal. Las líneas principales de vapor deberán instalarse con una pendiente en la dirección del flujo de no menos que 1:1000. En los puntos bajos del sistema deberán instalarse trampas de vapor, las que deberán tener una válvula de prueba, filtro y una válvula check, con arranques de diámetro apropiado para conducir el condensado. Se deberá disponer de válvulas de doble bloqueo de drenaje y retención contra todas las conexiones de aceite o combustibles y vapores de éstos en las posibles conexiones con descargas de vapor. Estas conexiones deberán ser menores que 1". En las cañerías con fluidos a temperaturas deberá calcularse los esfuerzos y procurar diseños apropiados para permitir su dilatación, en todos aquellos casos que las condiciones lo hagan aconsejable.


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7.5.

Cañerías de Servicios Las redes de servicios deberán tener conexiones rápidas de 1" de diámetro, o provistas como se indique en los diagramas de cañerías e instrumentación. Los ramales de líneas auxiliares deberán tener válvulas de bloqueo en el ramal adyacente a la línea de abastecimiento y válvula de corte en las conexiones. Dichas válvulas deberán ser directamente accesibles u operadas por cadena. Todas las líneas de agua serán instaladas sobre piso a fin de que puedan ser adecuadamente drenadas.

7.5.1. Abastecimiento de Agua El abastecimiento de agua potable para el uso personal, deberá ser totalmente independizado del agua de proceso. Los siguientes servicios deberán atenderse con agua potable: Servicio doméstico Instalaciones sanitarias Estaciones de manguera En el caso de congelamiento de lineas, las válvulas de corte deberán tener un drenaje. Los drenajes de las líneas deberán estar ubicados en los tramos muertos y en los puntos bajos. Los equipos, tales como condensadores o enfriadores, deberán ser instalados de tal manera que los tubos puedan drenar por gravedad y que puedan quedar libres de agua. El abastecimiento de agua de proceso, será en línea independiente de la matriz principal. El diseño de instalación de intercambiadores de calor deberá asegurar un llenado total, sin retención de bolsones de aire, de los circuitos en que circulan líquidos, con el sólo flujo normal del líquido. Además, deberá ser posible drenar por completo las líneas y el equipo, cuando se requiera. 8. Abastecimiento de aire En las líneas de aire, las salidas de los ramales deberán ser hechas desde la parte superior de la cañería principal y deberán estar provistas en sus puntos bajos, de purgadores de agua manuales o automáticos. El sistema de aire de servicio, deberá estar dimensionado de modo de proveer un adecuado abastecimiento de aire para herramientas neumáticas, limpieza, etc. En general, se diseñará líneas de aire independientes para los diversos servicios. Las válvulas deberán ser de bola de acero inoxidable con palanca de acero laminado, SERVICIOS INGENIERIA

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para evitar quiebres por golpes y los loop de aire (manifold para conexión de herramientas y/o equipos) deberán ser independientes. Cada loop de aire deberá llevar filtro de aire: grueso y fino; filtro de aceite si se requiere; unión americana y separador de agua con trampa automática. La unión americana permite desarmar fácilmente la válvula de control en líneas con hilo NPT. 9. Aire de Instrumentación Las líneas de distribución de aire de instrumentación se diseñarán como se indique en los Diagramas de Proceso e Instrumentación y en las especificaciones respectivas. Los detalles de las conexiones de los instrumentos serán de acuerdo con los criterios de diseño para instrumentación. 10. Protección contra incendio El sistema de protección contra incendio deberá ceñirse a las normas y códigos aplicables y deberá cumplir con los requerimientos aprobados del departamento de seguridad de la División. Presiones de trabajo, consumos, equipos, protecciones de grifos. 11. Estaciones de líneas de servicio Las estaciones de servicio, contarán con líneas de agua y aire de planta, según las necesidades de las áreas que ellas sirvan. El grado de cobertura de cada estación de servicio será establecido en conjunto con el usuario. En general, las estaciones de servicio se ubicarán de tal modo que las áreas cubiertas sean alcanzadas con mangueras de hasta 20 m de largo. Se dejarán arranques de 1” para agua y de ¾” para aire con válvula de bola y conexión rápida para manguera. 12. Concentrado seco Las líneas de concentrado seco se diseñarán como se indique en las especificaciones respectivas. Cuando sea necesario, para protección personal, se deberá aislar las cañerías que pudieran tomar contacto con los operadores. Para el diseño de las lineas de transporte neumático, se deberá considerar: -

Distribución granulométrica del material a transportar

-

Propiedades mecánicas del material  Densidad relativa o a granel


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 Densidad absoluta  Humedad  Angulo de reposo -

El ángulo de fricción interno mínimo a considerar será de 1,25 veces el ángulo de reposo.

-

Se deberá considerar las condiciones ambientales del lugar, tales como altura, temperatura y presión atmosférica.

-

Se define la carga de material a la razón entre la masa sólida y la masa de aire (gas). Según este valor, se clasificará el tipo de flujo de transporte como sigue: µ

=

masa sólido masa gas

µ

Vel. Transporte [m/s]

Fase

0,1 - 15

15 – 30

Diluida

15 - 30

15 – 10

Mixta

30 - 150

15 – 5

Densa

-

Se diseñarán fittings especiales para reducir los efectos de la abrasión en los cambios de dirección. Se deberá utilizar Tees cortas como elementos para cambio de dirección de flujo en remplazo de codos, de tal forma que el lecho natural del material a transportar actúe como elemento protector a la abrasión.

-

El factor de diseño para la selección del equipo de transporte o inyección será de 1,5.

12.1. Conexiones Roscadas y Soldadas Las conexiones roscadas se usarán hasta 2" y diámetros menores, excepto para fluidos a presión, tóxicos o agresivos, en cuyo caso se utilizará uniones soldadas de encaje para estos diámetros menores. Las conexiones entre líneas principales con líneas de menor diámetro se realizarán según lo definido en la Especificación Técnica Nº CEO-P-ES-8105. Las conexiones roscadas no están permitidas en servicio de hidrocarburos o vapor a alta presión excepto para: a)

Medidores de presión roscados.

b)

Instrumentos de medida roscados.


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c)

Pequeñas válvulas térmicas de alivio

d)

Las conexiones roscadas en orificios de flanges, las que deberán sellarse con soldadura.

e)

Donde la conexión con rosca sea específicamente requerida y que esté aceptada por las normas.

El uso de sistemas totalmente soldados disminuye el acceso para mantenimiento e inspecciones en las cañerías. El sistema de cañerías debiera estar provisto con suficientes empalmes o uniones para mantenimiento e inspecciones. En general, se instalarán uniones desmontables, roscadas o flanges, en las conexiones de cañerías a equipos, válvulas, instrumentos, etc., con el objeto de facilitar su desmontaje para mantenimiento o reparación. Los flanges conectados a equipos deben coincidir en tipo de cara y clase de presión con los flanges del equipo. Son aceptables los usos de placas refuerzo, filetes de soldadura o adicionales, asientos soldados "Weldolets". Para matrices de diámetro 2" y menores, se debe usar sólo conexiones tipo T para ramales. Todas las conexiones de los ramales deberán estar de acuerdo con la Especificación Técnica de Materiales de Sistemas de Cañerías CEO-P-ES-8105. 12.2. Instrumentos en Línea Las válvulas de seguridad deberán estar accesibles. Donde sea factible, éstas deberán estar dispuestas en plataformas que sirvan para otros propósitos. Las válvulas de control deberán estar accesibles desde el piso o plataformas. En general, éstas deberán estar dispuestas de manera de tener a la vista los instrumentos o indicadores que muestren las variables que ellas controlan. Generalmente, se instalarán las válvulas de control en posición horizontal. Detectores de temperatura de pared, termocuplas e indicadores de temperatura, localizados a menos de 4,5 m sobre alguna superficie, deberán estar accesibles desde el piso o escaleras portátiles. Aquellos ubicados a más de 4,5 m sobre una superficie deberán tener una plataforma o escalera permanente especial. Los indicadores de temperatura deberán ser visibles desde pisos, escaleras o plataformas. Las válvulas de by-pass de válvulas de control deberán dimensionarse para aprovechar tanto como sean posible las características de la válvula de control. Las válvulas de bloqueo deberán ser del tamaño de la línea, a menos que los cálculos de SERVICIOS INGENIERIA

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pérdidas de carga indiquen que es posible que las válvulas puedan ser reducidas al tamaño de la válvula de control. 12.3. Seguridad de Personal Deberán considerarse elementos de protección para el personal cuando existan líneas sin aislación o equipos operando sobre 45º C y ellos constituyan un riesgo para los operadores. 12.4. Soportes Los soportes, las guías, los colgadores y los anclajes para las líneas de cañerías sobre el terreno, deberán diseñarse de acuerdo a ANSI B 31.3, Capítulo II, Parte 5ª, limitados a lo que en este Criterio se especifique. Los anclajes y soportes intermedios de líneas de cañerías deberán ser de los siguientes tipos: Consolas, tees, marcos, colgadores o similares, fabricados de acero. Deben ser diseñados, reforzados e instalados para resistir todas las solicitaciones que concurran por efectos de expansión, sismo, peso propio y contenido de la cañería. Las líneas de cañería podrán descansar en su estructura o bien estar suspendida de ella. Las líneas de cañería y los sistemas de soporte deberán ser diseñadas de tal modo que las fuerzas debido a expansión y contracción térmica o deslizamiento, transmitidas a las boquillas de los equipos o elementos estructurales de edificios, sean mínimas. En donde el diseño no permita minimizar estas fuerzas, las estructuras deberán ser diseñadas para tomar dichas fuerzas o las resultantes. No se emplearán soportes de resorte de ningún tipo, a menos que se indique lo contrario en casos especiales. El diseño de la soportación deberá considerar también los costos de inversión, de modo tal que las cañerías de diámetros menores deberán seguir el trazado de las cañerías de diámetros mayores, en la medida que sea posible. La separación de soportes se determinará de acuerdo a la tabla del Anexo F, de acuerdo a tipo de cañería, diámetro, servicio, temperatura del fluido y aspectos de mantención. Para cañerías de PVC se utilizará las recomendaciones dadas para HDPE. Cuando la válvula no pueda diseñarse cerca de un soporte regular, la soportación de válvulas se realizará mediante soportes independientes ubicados al lado de la válvula. En todo caso, se procurará diseñar la ubicación de la válvula cerca de algún soporte SERVICIOS INGENIERIA

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regular, a una distancia menor al 25% de la distancia entre los soportes regulares. De igual forma se debe proceder para otros elementos pesados de las líneas. Las cañerías y soportes de las válvulas de alivio deberán ser diseñadas de modo que las tensiones inducidas por las líneas conectadas no sobrecarguen el cuerpo de dicha válvula. Para tal efecto, se considerarán también, las fuerzas de reacción producidas durante las descargas. 12.5. Protección térmica 13. Aislación térmica Todas las cañerías que queden a la intemperie y suceptibles de congelar deberán tener aislación térmica. Los sistemas de cañerías cuya temperatura exceda los 50 ºC y esté en alguna de las situaciones abajo señaladas, deberán ser aisladas: a)

Líneas atravesando pisos de operación hasta una altura de 2,5 m sobre el piso.

b)

Líneas que pasen a menos de un metro de pisos, plataformas, escaleras y pasamanos.

La aislación térmica estará constituida por piezas premoldeadas que se fijarán mediante amarras de cinta auto adhesiva. Sobre el aislante irá una cubierta metálica de protección. El material aislante deberá ser poliestireno expandido moldeado o material similar, que sea apto para el servicio. Los sistemas de cañerías y/o equipos que serán aislados térmicamente por motivos de conservación de calor serán claramente indicados en los planos y/o documentos del proyecto, incluyendo los P&ID. 13.1. Protección Contra Bajas Temperaturas Se deberá tomar todas las precauciones para evitar el congelamiento de sistemas de cañerías. Las precauciones a tomar se refieren a aislar convenientemente las líneas, considerando incluso la utilización de tracer eléctrico. Los sistemas que estén sujetos a estas condiciones serán indicados en los P&ID. Las cañerías por las cuales circulan líquidos o soluciones que puedan alcanzar su punto de escurrimiento o punto de congelamiento a temperatura ambiente mínima, durante la operación normal o durante detenciones del flujo, deberán tener un sistema de calentamiento eléctrico (Tracer) además de aislación térmica necesaria.


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14. CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE CAÑERIAS Este capítulo contiene los criterios y requerimientos a utilizar para el cálculo y dimensionamiento de los sistemas de cañerías incorporados a los equipos de manejo de aguas, gas, aire, concentrado seco, oxígeno, nitrógeno, enap-6 y vapor. En el anexo C, se definen las expresiones pera el cálculo de la dimensión de las líneas que transportan estos fluidos. Todas las líneas serán dimensionadas para flujos máximos y mínimos basados en los Diagramas de proceso y Control. El flujo de diseño puede ser el máximo, el mínimo o el promedio que pasa por el equipo (bomba, compresor, soplador, etc.). Puede ser necesario en ciertos casos hacer cálculos separados para las tres condiciones para determinar el tamaño de la línea y de la bomba más adecuada para el servicio. El flujo de diseño se usará sólo para el dimensionamiento de líneas. 14.1. Espesores de Pared Los espesores de pared en cañerías de acero a presión, se calcularán de acuerdo a la última edición de la respectiva Norma ANSI B 31. Deberá considerarse en el cálculo de espesor las tolerancias de fabricación. Para líneas de material Termoplástico se debe considerar cuidadosamente la vida útil con respecto a la presión y la temperatura máximas requeridas de operación. 14.2. Caudal de Diseño Si no existe una especificación explícita definida por el proceso se usará para el cálculo del diámetro de las cañerías, un caudal de diseño definido por: Caudal de Diseño = 1.10 x Caudal Máx. de Operación. 15. Presión de diseño La presión de diseño para cañerías debe ser a lo menos igual al mayor de los siguientes valores: -

Máxima presión de operación, pero no menos de 15 psig Presión de diseño de la válvula de seguridad ubicada en la línea para protegerla de sobrepresiones, más la presión estática hasta el punto más bajo de la línea.


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-

Presión de descarga de la bomba para caudal cero (0), más la presión estática hasta el punto más bajo de la línea. Cuando corresponda. Presión máxima de golpe de ariete.

16. Temperatura de diseño La temperatura de diseño para el dimensionamiento de los sistemas de cañerías será la de operación, definida por los requerimientos de proceso. 16.1. Diámetro de Cañerías El diámetro de cañerías se calculará buscando un compromiso adecuado entre las pérdidas de carga y las velocidades de escurrimiento, definidas para cada fluido utilizado en el proyecto, ver Anexo D. Las pérdidas de carga serán calculadas con la ecuación de Darcy-Weisbach, cuando se trate de líneas que trabajen a cañería llena. Los criterios indicados a continuación son referenciales y cada caso debe ser analizado de manera particular. 16.1.1.

Líneas Impulsadas

Cuando el líquido es movido por bombas se tratará de no exceder velocidades de 2.0 m/s. La pendiente de la línea de carga deberá ser, en lo posible, inferior al 5%. 16.1.2.

Agua Potable

La presión de servicio no deberá ser en ningún caso inferior a los 1.8 Kgf/cm 2 (25 psi) en los puntos de consumo, considerando las condiciones peak y factores de simultaneidad. Velocidad máxima 2,1 m/s. 16.1.3.

Aire Comprimido

Se dimensionará de modo que la pérdida de carga total en la línea hasta el ramal más alejado no sea mayor que un 10% de la presión inicial.

16.1.4.

Vapor y Condensado

La pérdida de carga total no deberá exceder del 10% de la presión inicial con la línea trabajando en toda su capacidad para el caso del vapor.


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Las velocidades máximas se aplican para ramales cortos solamente. El uso de las velocidades deberá ser confrontado con el cálculo de pérdida de carga correspondiente (Anexo C) y con el nivel de ruido producido en áreas donde hay personal trabajando en forma contínua. Para las líneas de transporte de condensado se utilizará una velocidad de aproximadamente 1,5 m/s. (máxima) 16.1.5.

Instalaciones Oleohidráulicas

Estos sistemas de cañerías serán accesibles, dispondrán de un adecuado espacio y deberán ser montados en posiciones que no interfieran con la mantención de los equipos que sirven y deberán ser protegidos de los equipos de manejo de materiales, derrames u otros. Las cañerías deberán diseñarse con un factor de seguridad de 8:1 para rangos de presión de trabajo entre 0 y 176 bar y de 4:1 para presiones mayores que 176 bar. Se dimensionarán para las siguientes velocidades máximas: Aplicación

Velocidad Máxima

Succión de bombas Presión de trabajo menor a 50 bar Presión de trabajo menor a 100 bar Presión de trabajo menor a 200 bar

1 m/s 4 m/s 7 m/s 10 m/s

Las pérdidas de carga se calcularán por la fórmula de Colebrook (Ver Anexo C), incrementada en 20%. Los circuitos oleohidráulicos se diseñarán para que las variaciones de carga y cambios en la temperatura del fluido no causen variaciones en los tiempos de ciclos que se definan, que sean incompatibles con el servicio requerido Los circuitos oleohidráulicos serán diseñados, construidos y sus componentes ajustados para minimizar la sobrepresión debida a golpes de ariete. A su vez serán diseñados para minimizar la generación de calor. La longitud y tipo de fitting de conexión serán los adecuados para prevenir curvatura excesiva, dobleces agudos o torceduras de mangueras. Las cañerías serán removibles sin tener que desmantelar los componentes del equipo. Para ello, se dispondrá de fittings y accesorios adecuados para el servicio. Las líneas de succión no tendrán un largo excesivo de modo que el vacío máximo no exceda las recomendaciones de los fabricantes de la bomba. En ningún caso, éste será mayor que 150 mm Hg cuando el aceite se encuentre a temperaturas bajas de operación.


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En el diseño de los sistemas de cañerías se deberá proveer facilidades para la limpieza y lavado. En los cambios de dirección, se considerará preferentemente el uso de tuberías dobladas, salvo que por razones de espacio y mantención, sea necesario instalar curvas y codos. Las bombas para fluidos oleohidráulicos, serán especificadas considerando un margen de un 20% sobre la presión de diseño. 17. Análisis de tensiones Se efectuará análisis de tensiones en aquellas líneas de presión sometidas a dilataciones térmicas, vibraciones o refuerzos dinámicos importantes, en orden a verificar que no se excedan los límites de resistencia y deformación de las cañerías y determinar que las reacciones sobre soportes, edificio y equipos no sobrepasen los valores establecidos. Para el análisis de tensiones en sistemas de cañerías se aplicarán las recomendaciones contenidas en la norma ANSI B.31. En general. El análisis de tensiones considerará las cargas permanentes (peso propio); cargas operacionales estáticas (presión interna, cargas vivas, expansión o contracción del fluido); cargas operacionales dinámicas (vibración, golpe de ariete); esfuerzos térmicos y cargas ocasionales de viento y sísmicas. 18. Tensiones Admisibles La tensión calculada debida a cargas permanentes y operacionales, excluyendo las provenientes de dilataciones térmicas, no excederá la tensión admisible del material de la tubería a máxima temperatura de trabajo. El sobre esfuerzo ocasional debido a sismo o viento, no deberá exceder de 1.33 veces la tensión admisible del material de la tubería a máxima temperatura de trabajo. Fuerzas de viento o sismo nunca se considerarán actuando simultáneamente. La tensión combinada de flexión y torsión debida a dilatación térmica de las cañerías, excluyendo la acción de cargas permanentes y operacionales, no excederá los valores límites establecidos en Norma ANSI B.31.


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ANEXO A ESPECIFICACION CEO-P-ES-8103 “Condiciones Ambientales y Climáticas”

ANEXO B DEFINICION DE AREAS, SERVICIOS Y CLASES DE MATERIALES

AREAS DEL PROYECTO Las áreas que se listan a continuación, son tomadas de la definición de Areas

CODIGO

DESCRIPCION

1100 1300 2100 3100 4100 5100 6200 8100

Horno Limpieza Escoria Nº 4 Sistema Alimentación e Inyección de Carboncillo Techado Camino de Escoria Quemadores HLE 1 y HLE 2 Alimentación doble Tolvas de Concentrado Inyección Concentrado Seco Inyección Concentrado Seco CT 1 y CT 2 Documentos Generales

TABLA DE SERVICIOS, CLASE DE MATERIAL Y SÍMBOLO En la siguiente tabla se indican los símbolos que identifican cada servicio y la clase de material correspondiente SERVICIO CODIGO CLASE DE MATERIAL •

AIRE Y GAS COMPRESIBLE, EN SUPERFICIE Aire soplado Aire enriquecido Aire de combustión Aire de instrumentación Aire baja presión Aire alta presión Aire planta Nitrógeno baja presión Nitrógeno alta presión Oxígeno baja presión Oxígeno alta presión Gases evacuados

•

KE DO FO GAS PG

D2 D2 D2 D3 D3

GO LHO HHO LLO HLO

D2 D2 D9 D2 D9

SS SS

E1 E2

ACEITES LUBRICANTES E HIDRÁULICOS Aceite para engranajes Aceite hidráulico, baja presión Aceite hidráulico, alta presión Aceite lubricante, baja presión Aceite lubricante, alta presión

•

D4 C1 D4 D5 D4 D5 D5 D4 D10 C1 C1 D4

COMBUSTIBLES Kerosene Diesel Oil Nº2 (Petróleo Diesel) Fuel Oil Nº 6 (ENAP 6) Gas (Licuado – Natural) baja presión Gas Propano

•

BA EA CA IA LPA HPA PA LPN HPN LPO HPO EG

DESAGÜES Y DRENAJES Desagüe sanitario (interior edificación) Desagüe sanitario (bajo tierra, exterior edificación)

•

AGUA, EN SUPERFICIE Agua de refrigeración, circuito cerrado (solución de glycol/agua) Agua de refrigeración, alimentación Agua de refrigeración, retorno Agua de refrigeración campana, alimentación Agua de refrigeración campana, retorno Agua de camisa, alimentación Agua de camisa, retorno Agua Industrial Agua fresca Agua sello (baja presión) Agua caliente Agua potable (doméstica), expuesta en áreas de proceso Agua potable (doméstica), no expuesta en áreas de proceso, encerrada Agua ablandada Agua, media presión (1035 a 1895 [kpag]) Agua desmineralizada Agua tratada Agua para protección de incendios Condensado (baja presión)

•

PW

F1

PW SW MPW DMW TW FPW LPC

B1 D1 D2 G1 D1 D6 A1

FPW FW PW SW

D7 F2 F2 D8

ST

A1

CC

H1

VAPOR Vapor saturado, presión baja

•

D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 B1

AGUA, BAJO TIERRA Agua para protección de incendios (fuegos principales) Agua fresca Agua potable (doméstica) Agua ablandada

•

CWG CWS CWR HCS HCR JWS JWR IW FW LGW HW

TRANSPORTE NEUMÁTICO DE CONCENTRADO Concentrado de cobre

ANEXO C DEFINICIONES PARA EL CÁLCULO

DEFINICIONES PARA EL CÁLCULO 1.0

EXPRESIONES PARA EL CÁLCULO

1.1

Flujo Q =V ⋅ A

[m3/s] donde: V: A:

π ⋅ di A = 4 1.2

2

di:

Diámetro interior [m]

Número de Reynolds Re

1.3

Velocidad del flujo [m/s] Área cañería [m2]

=

V ⋅di ν

donde: ν:

Viscosidad cinemática del fluido [m2/s]

Pérdida de carga en una línea Está conformada por las pérdidas por fricción, descrita por la ecuación de DARCY y las pérdidas singulares. H

 L  V2  =  f + K ∑ i  d ⋅ 2 g i  

[mcf]

donde: f L

Σki g di

1.4

Pérdida de carga específica

: Factor de fricción : Longitud línea [m] : Suma de coeficientes de singularidad : Aceleración de gravedad [m/s2] : Diámetro interior [m]

H 100

1.5

=

f V2 ⋅ di 2 g

[mcf/100 mca]

Factor de fricción Se puede obtener del diagrama de Moody o empleando la ecuación implícita de Colebroook. 1

=

f

 ε 2,51 − 2 Log  +  3,7 d i Re f 

   

donde: ε:

Rugosidad relativa

donde: r: d:

rugosidad absoluta [mm] Diámetro interior [mm]

ε=r/d

1.6

Velocidad flujo compresible =

PV

T R

donde: P: V: T: R:  max m

= 0,686

A* P0 ~ R T0

Presión absoluta gas [Pa] Volumen gas [m3] Temperatura absoluta gas [K] Cte. Particular del gas [J Kg / K]

(para el caso de aire con k =1,4) donde: Po: Presión de estancamiento [N/m2] To: Temperatura de estancamiento [K] A*: Sección crítica [m2]

c

=

~T KZR Mw

donde: c: Velocidad sónica [m/s] Z: Factor de compresibilidad T: T [K] R: Constante de los gases

K: Cp/Cv Mw: peso molecular del gas [Kg / Kg mol] 1.7

Pendiente canaletas De acuerdo a la experiencia obtenida en la Fundición, la pendiente de las canaletas de Escoria, Metal Blanco y Metal Bajo deberá estar entre 6º y 10º. Para resultados óptimos, se recomienda una pendiente de 7º.

ANEXO D RANGOS DE VELOCIDAD PARA FLUIDOS Y RUGOSIDADES DE CAÑERÍAS

RANGOS DE VELOCIDAD PARA FLUIDOS

FLUIDO

Líquidos

Gases General

USO

Pérdida de carga Normal Psi / 100 ft

Velocidad Máx.Normal [m/s]

Succión bbas. Gral. Descarga bbas Gral. Matrices de agua Ramales de agua Distribución Agua Potable Condensado

0,2 - 1,0 1,0 – 4,0 0,29 2,0 -------

0,5 – 1,5 ----0,6 – 1,5 ---------------

1,0 – 2,0 ----------1,2 – 4,0 Hasta 2,1

------

-------

1,5

Vacío Hasta 100 psi Entre 100 y 1000 psi

0,05 – 0,25 0,25 - 0,50 0,50 - 2,00

61 - 76 46 - 61 30 - 46

40% sónica (3) 40% sónica (3) 40% sónica (3) 25

0,1 % (4) 0,2% (4)

6,1 - 12,2 12,2 – 46,0

7% sónica (3) 13% sónica (3)

1 % (4) 0,6 –1,3 (1) 1,3 – 3,0 (1) 0,7 % (4)

3,03 (d)1/2 2,42 (d)1/2 1,82 (d)1/2 3,03 (d)1/2

6,05 (d)1/2 6,05 (d)1/2 6,05 (d)1/2 6,05 (d)1/2

Oxígeno (Hasta 580 psig) Succión compresores

Recíprocos Centrífugos

Vapor

Saturado hasta 50 psi Entre 50 y 250 psi Entre 250 y 1000 psi Sobrecalentado sobre 250 [psi]

Petróleo Pesado

Líneas Alimentación ( Ø 1/2" a 3")

(1) (2) (3) (4) (5)

Velocidad Máx.Límite [m/s]

0,2 – 1,0

Valores para matrices. Para ramales se puede usar valores 2 a 3 veces mayor. Valores aplicables sólo a ramales La velocidad sónica se determina de la ec. Indicada en el punto 1.6 del ANEXO C Porcentaje de la presión absoluta Los requerimientos de presión de succión positiva (NSPH), imperan en el dimensionamiento de las líneas de succión (6) d: Diámetro nominal [mm]

RUGOSIDAD DE CAÑERÍAS

MATERIAL

ESTADO

Acero con Costura

Nueva Con capa delgada óxido Capa delgada incrustaciones Capa Media de Incrustaciones Capa Gruesa Incrustaciones

HDPE PVC

Nueva Usada

RUGOSIDAD mm 0,04 – 0,10 0,15 – 0,4 0,15 – 0,4 1,5 2-4 0,01 0,03

Factores de conversión para los cálculos • • • • •

Flujo de gas Flujo calórico Longitud Pérdida de carga específica Flujo de líquido

• •

Flujo másico Presión

•

Viscosidad cinemática

1 CFM 1 BTU/h 1 Ft 1 psi/100 ft 1 GPM 1 GPM 1 T/d 1 psig 1 psig 1 atm 1 cSt

= = = = = = = = = = =

1,70 m3/h 0,252 Kcal/h 0,3048 m 2,3067 mca/100 m 3,785 l/min 0,06308 l/s 41,67 Kg/h 0,07031 Kg/cm2 6,193 kPa 10,33 mca 10-6 m2/s

ANEXO E IDENTIFICACION DE SOPORTES

1. Definición de soportes Se define como Estándares de Soportes, las configuraciones o construcciones simples para soportar cañerías en las cuales se determinan sus dimensiones mediante el conocimiento de la carga viva actuante en la condición necesitada por el proyecto. Los soportes proyectados incluyen todos aquellos que son especiales. Estos serán individualmente diseñados, para ser usados en los casos particulares. También, se incluyen los grupos o conjuntos de soportes que pueden contener partes estándar en su configuración. En los estándares que se presentan en la Especificación Técnica de Soportes de Cañerías: CEO-P-ES-8104, se encuentran ilustradas en forma ordenada gran parte de las disposiciones posibles de darse para la soportación de cañerías. 2. Definición de soportes Se define como función de un soporte a la forma como éste interactúa con la cañería restringiendo o limitando sus movimientos y/o fuerzas. Colgadores: ella Apoyos:

La cañería está suspendida de estructura, vigas o losas ubicadas sobre y no impiden el movimiento oscilante de la cañería. La cañería se soporta del piso base o estructuras ubicadas bajo ella. Se distinguen los siguientes casos: Descansos: La cañería, se puede mover libremente en el plano horizontal, tanto en el sentido transversal como longitudinal a su eje. Guías: La cañería se mueve libremente sólo en el sentido longitudinal a su eje. Anclas: La cañería no se mueve libremente en ningún sentido y está sujeta firmemente de modo de resistir solicitaciones altas, tales como las causadas por dilataciones térmicas o cargas mecánicas severas. Fijaciones: Impiden que la cañería se mueva en cualquier sentido, pero su sujeción sólo resiste esfuerzos livianos, tales como, el peso propio de la cañería y su fluido, vibraciones o pulsaciones y solicitaciones mecánicas débiles.

Disposiciones estructurales suplementarias: Elementos estructurales que sostienen el soporte de cañería desde una estructura o edificio, o desde el piso. Incluyen brazos, escuadras, pilares, racks, puentes de cañerías, cables o vientos, etc.

3. Códigos de soportes El código de soportes que se utilizará se compone de tres letras (dos en caso de componente estandard): X X:

Y

Z

-

#

D = Dispositivo de soporte o estructural C = Componente

Y: C = Colgador

D: A: A: 1:

Dispositivo o soporte estructural Apoyo Ancla Identificador de tipo

Z: S = Conjunto superior B = Conjunto barra I = Conjunto inferior E = Especial

#: Identificador de tipo

Y: E = Estructural Z: C = Columna o pedestal B = Brazo de estructura E = Brazo de equipos F = Fijación de otra cañería V = Fijaciones Varias #: Identificador de tipo

Y: A = Apoyo

Y: S = Estandard #: Identificador de tipo

Z: D = Descanso G = Guía A = Ancla F = Fijación #: Identificador de tipo

Ejemplo: Ejemplo: CS-3-1 DAA-1

C: Componente S: Estándar 3-1:Identificador de tipo

ANEXO F DISTANCIAS DE SOPORTACION PARA CAÑERIAS

1. Espaciamiento máximo de soportes Las siguientes tablas se usarán como guía general para determinar el espaciamiento máximo entre soportes, para flechas permisibles o fatigas indicadas. Tramos rectos de cañería, con fluidos a temperatura ambiente y presión bajo 150 psi (930 kPa). Cañerías de peso estándar (Flecha máxima 6 mm) Tabla 1: Espaciamiento de soportes Dia. Nom. Cañería 1” 1 ½” 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24”

Espaciamiento [m] Aire Agua 3,6 2,9 4,2 3,2 4,8 3,6 6,4 4,5 6,7 4,7 (7,0) 8,2 4,9 (8,2) 9,2 5,4 (9,2) 10,4 6,0 (10,2) 11,0 6,3 (10,4) 11,6 6,6 (10,8) 12,8 7,0 (11,4) 13,4 7,2 (11,6) 14,3 7,5 (11,7) 15,5 8,0 (11,9)

Entre paréntesis, se indican los espaciamientos o luces que producen fatigas de flexión menores que 4000 psi (24772 kPa) con cañerías llenas de agua (flecha máxima 12 mm).

Para sistemas con presiones y/o temperaturas altas, basados en fatigas combinadas de flexión y cizalle máximas de 1500 psi (9300 kPa), llenas de agua, con deflexión máxima de 2,5 mm Tabla 2: Espaciamiento soportes, altas presiones o temperaturas Dia. Nom. Cañería ¾ y 1” 1 ½” 2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24” 30” 36” 42

Espaciamiento [m] Agua Aire 2,1 2.7 2,7 3.6 3,0 4.0 3,6 4.5 4.2 5.0 5,2 6.4 5,8 7.3 6,7 7.9 7,0 9.0 7,6 9.7 8,2 10.6 8,5 11.2 9,1 11.8 9,8 12.8 10,4 ---10.6 ---11.0 ----

ANEXO G PLANO DE SIMBOLOGIA Y NOMENCLATURA

CRITERIO DE DISEÑO CAÑERIAS

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