Desarrollo de ingenier ía de Piping - Ing. Básica
Requerimientos de aislación. Manuales de operación de planta y otra información relacionada con el proceso mismo. División en sistemas/ subsistemas. (Recomendable) Listados de equipos. La división en sistemas y subsistemas , se esta realizando en las plantas mas modernas desde el comienzo de la ingeniería. Es de importancia primordial para la realización del Comisioning (Previo a puesta en marcha de la planta). La empresa responsable de la ingenier ía Básica , o los ingenieros ingenieros de proceso de planta tienen intervención en la la puesta en Marcha. Marcha.
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1-Desarrollo de ingeniería de Piping - Ing de Detalle 1.2- Ingeniería de detalle A partir de lo anterior comienza la llamada ingenier ía de detalle de piping, (En s íntesis)
Desarrollo de los llamados P & I d . Diagramas de cañerías e instrumentos, a partir de los diagramas de flujo ( Flow sheet ) de proceso . Planos definitivos de implantación de equipos (Plot plan) Especificaciones técnicas de materiales de cañería Lista de líneas Planos de recorridos de cañerías (Plantas elevaciones detalles) (piping lay out) Planos de instalaciones tí picas picas de cañerías Especificaciones de elementos especiales (trampas de vapor, filt ros, juntas de expansión, etc.) Isometrías de cañerías (para cada línea con su listado de materiales) Planos de identificación y ubicación de soportes Especificaciones de elementos de piping, para provisión y montaje Cómputos de materiales Especificaciones / requisiciones para provisión de elementos de piping , de montaje etc. Planillas de computo de materiales Cálculos de stress analysis y soportes Cálculos de perdidas de carga , velocidades y de diámetros en cañerías (si fuera necesario)
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REPRESENTACION
3-Tipos de Cañerías
TIPOS DE CA ÑERIAS Existen distintas clasificaciones y/o tipos de cañerías según su función, ubicaci en planta, o fuera de sus limites , etc. Relacionado a lo anterior, se encuentra la aplicación de normas como se vera luego lueg No olvidar que la aplicación de las normas es a nivel contractual y legal.
1-De Servicios y proceso: Proceso Las cañerías de proceso, son justamente las que transportan los productos utilizados para este, por lo tanto estas ya se definen en la ingeniería básica Servicios (Utilities) Estas son las que justamente prestan un servicio en la planta, p or ejemplo provisión de agua, aire comprimido, nitrógeno, vapor , condensado, etc. No necesariamente se definen en la ingeniería básica
2-En sitio y fuera (On site) (off site-on site)
On Site Esta clasificación, es para las cañerías dentro del área de proceso.
3-Tipos de Cañerías 3- Sobre nivel o bajo nivel
Sobre nivel Las cañerías de nivel sobre piso, son las que ocupan al desarrollo de la i ngenierí de piping. Estas tienen un grupo especial que son las ca ñerías sobre pipe racks, y sendas de cañerías, que son utilizados para transportar fluidos entre diferentes áreas. Bajo nivel Las cañerías bajo nivel “uderground piping”, estay muy relacionadas con el dise civil ya que se montan durante el desarrollo de la obra civil. Son todas las ubicadas debajo del piso. Tienen casos muy particulares como las de red contra incendio. Y los diferentes tipos de drenajes. Hay también en algunos casos ca ñerías de servicios “underground”.
4- Dentro y fuera de planta Toda planta tiene un limite de batería (o de planta) y pueden pasar por el cañerí transporten productos del proceso, materias primas, o servicios
4-Normas y Campos de Aplicaci ón Este concepto se detalla en las normas Ansi/Asme, .
En la definición del alcance de cada una de ellas, se aclara su campo de aplicaci con diagramas y figuras. Como la figura que sigue de ANSI/ASME B 31.3
4-Normas y Campos de Aplicaci ón
-Las cañerías entre limites de propiedad de las plantas están sujetas a las normas regulaciones particulares del gobierno de cada lugar. Y a su vez por ejemplo a las normas Internacionales como Ansi B 31-4 y B 31-8 (oleoductos y gasoductos).
Dentro de los limites de la propiedad en planta de proceso puede haber cañerí Ansi B 31 -3, para las de proceso o por regulaciones locales por otras normas. U o normas particulares , como para las redes contra incendio ( NFPA). Dentro de plantas termoeléctricas rige Ansi B 31-1 (power boilers). Es bueno aclarar que cuando se habla de limite de planta, esto incluye las áreas “off site” y “on site” .
5-DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GENE
Cuando nos mencionan la palabra caño, en general tenemos una idea de lo que principio un producto de secci ón cilíndrica y de longitud predominante de un m menor espesor, pero cuando estamos en presencia de nomenclaturas mas espec podemos llegar a perder nuestro concepto sobre el particular.
Es muy común “el caño es con costura y el tubo es sin costura y eso los diferenc Evidentemente muchas veces nos movemos con conceptos o definiciones equivo
Provenientes de la jerga o de los procesos de fabricaci ón .Viene al caso el ejempl Siemens Martin para nombrar un tipo de acero, cuando es este una clase de hor fabricarlo.
Consideramos caño a un producto estructural dedicado fundamentalmente a la c de un fluido.
La función de un caño es transvasar gases, líquidos, sólidos en suspensión, etc. gravedad o por la energía aportada por equipos mecánicos como bombas y comp
Razonando de esta manera pensamos que la conducción esta basada fundament
DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GENER GENE
El calculo mas simplificado , de la seccion , muy util para ser usado en fuido incompresibles. Se basa en velocidades recomendadas definidas por experiencia. No sobrepasando estas las perdidas de carga no resultaran exesivas. Es usual , se encuentre esta informacion en las especifica ciones de Ingeniera Como referencia se puede tomar :
Para Vapor: Vapor Sobrecalentado Vapor Saturado Vapor subatmosferico
35 a 76 m/seg 20 a 50 m/seg 76 a 152m/seg
Vapor humedo < 23 m/seg m/seg Para Agua: Agua de circulación 2 a 3 m/seg Para succión de bombas 1.8 a 2.4 m/seg Para descarga de bombas 1.8 a 3.7 m/seg m/seg
Para aceites: Suministro Retorno
<2.1m/seg <0.6m/seg
Para fuel Oil Aspiración Descarga
0.6 a 1.5 m 1.5 a 2.4 m
Para Drenajes
5-DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GE G
Cañería de acero al carbono Ejemplo: caño 2” – cañería de acero al carbono Di= función del espesor De=2.375” (60.32mm) nom ant. std xs
esp plg esp mm Dint 0,154 3,91 52,5 0,218 5,53 54,79
Se usa para definir el espesor es la denominacion por “Schedule”
En general esta denominación con sch 40,80,160 se corresponde con ca ñerías de hasta 12” luego aparecen otros sch intermedios en los diámetros mayores.
5-DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GENE Ejemplo: caño 14”- cañería de acero al carbono Di= función del espesor De= 14”= 355.6mm =Dn sch
den. ant. 10 20 30 std 40 60 xs 80 100 120 140 160
esp plg
esp mm 0,25 0,312 0,375 0,438 0,594 0,75 9,38 1,094 1,25 1,406
9,52 12,7
35,71
-Los espesores nominales para sch 60 y xs son iguales en caños de 10”
DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GEN
Cañería de acero inoxidable Las cañerías de acero inoxidable son normalmente utilizadas en instalac donde se requiere alta resistencia a la corrosi ón, evitar la contaminació productos transportados (como sucede en las industrias alimentic ias y farmacéuticas). En general puede decirse que este material tiene un costo del orden del de las cañerías de acero al carbono. Por tal razón, los espesores utilizado menores y porque como se vera mas adelante el sobrespesor por co rrosi cero. Hay solo casos particulares donde se utilizan ca ñerías de alto espe cuando la presión de trabajo es alta. Los Schedules de estas cañerias se denominan 5S , 10S , 40 S…. Etc. NUMERO DE SCHEDULE DE UNA CA ÑERIA En general para cañerías de acero al carbono SCH Nº = P / S x 1000 Donde P= es presion interna manometrica S= tensión admisible del material Consideramos la tensión circunferencial por presi ón en una cañería de delgada.
DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GEN
Tolerancias generales para ca ños y tubos Para Caños (extraído de ANSI/ASTM A 106-79b) øe= 48.3 +0.8 =49.1 48.3 -0.8 =47.5 1.65 % de tolerancia En el espesor no se puede superar el 12.5 % por debajo debajo del del espec especificado
Para tubos En los tubos el diámetro nominal coincide con el exterior y los espesores definidos por el BWG (Birmingham wire gauge), originario en gran Bretaña en 1914. Pe todav ía se usa BWG esp plg esp mm 23 22 21 20 19 18 16 14 13
0,025 0,028 0,032 0,035 0,042 0,049 0,065 0,083 0,095
0,063 0,71 0,81 0,89 1,06 1,24 1,65 2,1 2,41
DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GEN
DEFINICION DE CA ÑERIA Y TUBERIA , DESCRIPCION GEN
BIBLIOGRAFIA
Piping Handbook, Sabin Crocker. Piping Engineering (Tube Turn). Piping Design (Grinnell). Piping Design ( Howard Race ). Ingenieria de proyecto en plantas de proceso .( Race & Barrow). Norma ANSI B31.1 (Power Piping). Norma ANSI B31.3 (Petroleum Refinery Piping). Norma API 610 (Esfuerzos admisibles en conexiones de bombas) Norma API 617 (Esfuerzos admisibles en conexiones de compresores Normas ASME (Recipientes a presi ón) .Norma AJME (Juntas de expansión) .Norma NEMA SM/21-22 (Esfuerzos admisibles en conexiones de tur
LISTADO DE NORMAS
Este listado es una recopilacion de las normas mas usadas de cañerias
1-Normas ANSI /ASME Grupo A A 21.1 – Manual Manual de calculo de espesor para ca ñerias de hierro fundido A 21.6 – Cañerias de fundicion(fundido centrifugamente en moldes metalicos, para agua u ot liquidos). A 21.8 – Ca Caños de fundicion (Fundido centrifugamente en moldes de arena para agua y otros liquidos. A 21.10 - Accesorios de hierro fundido de cuerpo corto 3 ” a 12” A 21.11 -Especificaciones de juntas mecanicas, para ca ñerias de hierro fundido sujetos a presion Grupo B B-1 Roscas p/tornillos y tuercas B-2 Roscas p/cañerias B-16 Dimensiones de valvulas y accesorios para ca ñerias y campo de aplicaci ón de los mismos seg ún las condiciones de servicio y sus caracteristicas. Estos son los apartados mas usados B 16- 0 Bridas y accesorios de fundicion 250#, bridados B 16-1 Bridas y accesorios de fundicion 125# , bridados
LISTADO DE NORMAS
B 16-9 Accesorios de acero , soldados a tope B 16-10 Dimensiones cara a cara e/ bridas para valvulas bridadas y valvulas BW B 16-11 Accesorios de acero para soldar SW B 16-15 Accesorios roscados de laton y bronce-125# B 16-17 Idem anterior para 250#. B 16-19 Accesorios roscados de hierro maleable 300# B 16-20 Juntas B 16-21 Juntas B 16-24 Bridas de bronce o laton y accesorios bridados B 16-25 Soldadura a tope (BW) B 16-28 Codos radio corto B 16-34 Series “ratings para valvulas” B 18-Dimensiones de tornillos esparragos y tuercas B 19-Normas de seguridad para elementos de aire coprimido B 31-1 Power piping B 31.3- Cañerias en planta. B 31.4- Cañerias para transporte de petroleo (oleoductos) B 31.5 Cañerias para sistemas de refrigeracion
LISTADO DE NORMAS B 36 – Dimensiones Dimensiones de cañerias B 36-10 -Cañerias de acero al carbono B 36-19 -Cañerias de acero inoxidable 2-NORMAS ASTM (para materiales de ca ñerias y accesorios) A 53-Cañerias de acero carbono c/s costura A 105-Bridas, accesorios,valvulas,acero carbono forjado A 106- Cañeria de acero carbono sin costura A 179-Tubos sin costura para intercambiadores y condensadores A 181-Bridas, accesorios , valvulas - acero carbono forjado A 182-idem anterior acero aleado forjado A 192- Acero al carbono e inoxidables para tuercas A 213- Tuberias de acero sin costura, de aleaciones ferriticas y auste nisticas,para calderas , sobrecalentadores,y tubos de intercambiad ores A 216-Fundiciones de acero al carbono (para valvulas) A 234- Accesorios para soldar a tope , de acero al carbono y aleados A 249-Tubos con costura, de aceros austeniticos,para calderas,sobrecal entadores y condensadores. A 269- Aceros inoxidables austeniticos para tubos con y sin costura uso s generales
LISTADO DE NORMAS A 350- Acero forjado para valvulas accesorios y bridas en bajas temperaturas de Servicio. A 403- Acero inoxidable austenitico para accesorios a soldar a tope A 420- Aceros al carbono y aleados para accesorios BW y servicios de b ajas temperaturas. 3-NORMAS API a)Materiales de cañerias – Api Api 5L -- Api 5LX - Api 5LS - Api 5ª b)Valvulas – 6A 6A Roscas para valvulas, accesorios y bridas 6B Bridas RJ 6C Valvulas esclusas y tapon bridadas 6D Valvulas de acero, esclusas , tapon,reten cion 600 Valvulas bridadas y BW 609 Valvulas mariposa c) Generalidades y diseño API std 2510,2252,2553
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LISTADO DE NORMAS
5) NORMAS MSS (Manufacturers standarization, society of valve, fitting, industry) SP-25 Sistema standard de marcacion para valvulas,accesorios,bridas, y uniones SP-44 Bridas de acero SP-45 Quality standard para funciones, metodo visual SP-47 Medidas para juntas de bridas RJ (En bridas según ANSI 16.5 ) SP-52 Valvulas de hierro fundido para ca ñerias SP – 58 58 y 69 Soportes para cañerias SP- 67 Valvulas mariposa SP- 80 Valvulas globo y angulo de bronce 6) NORMAS BSI (British standard institution)
Bs 1414- Valvulas esclusas bridadas y con extremos para soldar Bs 1868 – Valvulas Valvulas de retencion Bs 1873- Valvulas globo bridadas Bs 1570- Llaves de paso bridadas y con extremos para soldar Bs 4460- Valvulas esfericas bridadas
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Otras Normas OTRAS NORMAS Como se dijo anteriormente existen otras normas para cañerías, en uso .Son las API (American Petroleum Institute) y Las DIN.
Normas API Estas son utilizadas en general para el transporte fuera de plantas, en general para oleoductos y gasoductos. Abarcan mayores diámetros que las ANSI y mayor variedad de espesores. Las mas comunes son las cañerías API 5l, API 5Lx,5Ls.
Normas Din Estas son las utilizadas en Europa y en el país en las centrales nucleares de origen Alemán. Los diámetros nominales se expresan en milímetros Dn 25,50,75,100,etc, y los exteriores en algunos casos coinciden con los de normas ANSI.
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