ESTANDARES DE INGENIERIA PARA ANALISIS DE FLEXIBILIDAD 1
Alcance. Esta especificación estándar cubre los requerimientos básicos para el análisis de flexibilidad de sistemas de tuberías para industrias del aceite, gas y petroquímicas.
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Referencias. Las referencias de este estándar se deberán tomar en cuenta de acuerdo a la ultima revisión que este actualizada cuando se esté leyendo este libro, ya que los códigos se actualizan y cambian con respecto al tiempo. ASME(AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS) ASME Section VIII "Rules for Construction of Pressure Vessels" Division I ASME Section III "Boiler and Pressure Vessel Code" Part NB-3647.1 ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDARD INSTITUTE) ANSI/ASME B.16.9 "Factory-Made Wrought Steel Buttwelding Fittings" ANSI/ASME B.16.25 "Buttwelding Ends" ANSI/ASME B.31.1 "Power Piping" ANSI/ASME B.31.3 "Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping" ANSI/ASME B.73.1 M "Horizontal End Suction Centrifugal Pumps for Chemical Process" API (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE) API RP 520 "Sizing, Selection, and Installing Pressure Relieving Devices" API STD. 610 "Centrifugal Pumps for General Refinery Services" API STD. 617 "Centrifugal Compressors for General Refinery Service" EJMA (EXPANSION JOINT MANUFACTURERS ASSOCIATION) NEMA (NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURERS ASSOCIATION) NEMA SM 23 "Steam Turbines for Mechanical Drive Service"
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Definiciones y terminología.
3.1 Deslizamiento. Flujo plástico del meta el cual generalmente ocurre a altas temperaturas sujeto a apreciablemente menores esfuerzo que
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su esfuerzo de cedencia. Progresa a través de la primera, segunda y tercera etapa hasta la fractura o su relajamiento. 3.2 Resorte Frio. Un sistema de tuberías calculado y fabricado ligeramente mas corto, de manera que al calentarse adquiera las dimensiones que debe tener al expandirse a la temperatura de operación. 3.3 Factor de flexibilidad. El factor de flexibilidad se define como el cociente de la rotación por unidad de la parte en cuestión producida por un momento, entre la rotación por unidad de longitud de tubo recto del mismo diámetro nominal y cedula. O el peso producido por el mismo momento. 3.4 Factor de intensificación de esfuerzo. Se define como el cociente del momento de tensión producido por la falla por fatiga en un numero dado de ciclos en un tubo recto de dimensiones nominales, entre el que produce la falla en el mismo numero de ciclos en la parte bajo consideración. 3.5 Modulo de sección. El cociente del momento de inercia de la sección transversal de una tubería soportando flexión entre la distancia mas grande de un elemento de la tubería desde la línea de centro de ella. 4
Unidades. Este estándar se basa en el sistema internacional de medidas SI , a no ser que se especifique otra unidad.
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Análisis de esfuerzos de tubería. Los sistemas de tuberías están sujetos a una diversidad de cargas que crean esfuerzos de diferentes tipos y patrones, de los cuales solo los siguientes mas significativos generalmente son considerados en el análisis de esfuerzo de tuberías:
1)
Presión interna o externa.
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Peso de tuberías, accesorios y válvulas incluyendo fluido y aislamiento; cargas de viento y terremoto, y cargas permisibles sobre la maquinaria. 3) Expansión térmica de la línea. 5.1 Presiones. 2)
5.1.1 5.1.2
Presión interna. La presión de diseño interna debe ser calculada por el ANSI 31.3. Presión externa. El procedimiento marcado en el código ASME Sec VIII Div 1 párrafo UG-28 debe ser seguido para determinar la presión externa.
Pesos y cargas
5.2
5.2.1 5.2.2
Pesos (w): Los pesos serán según el ANSI B 31.3.
Cargas de viento (Ww): Las cargas de viento se calcularan por la ecuación mostrada abajo: Ww = 0.7 Aq
Donde : Ww = Carga de viento. A = Área proyectada (diámetro exterior del tubo incluyendo el aislamiento, multiplicado por la unidad de longitud del tubo). q = presión de viento (valor especifico). Carga de sismo (We): La carga de sismo será el peso total del sistema de tubería por el coeficiente de sismo de diseño lateral o vertical. 5.2.3
We = KeW Donde : 3
We = Carga de sismo lateral o vertical Ke = Coeficiente de diseño de sismo lateral o vertical (valor especifico) W = Peso del sistema de tubería. Carga de impacto. Las cargas de impacto causadas por la presión de una válvula de alivio serán calculadas de acuerdo con el API RP 520. 5.2.4
5.2.5 Cargas permisibles sobre maquinaria. Las fuerzas y momentos permisibles sobre las boquillas de maquinarias tales como, bombas, compresores y turbinas serán especificadas por los manufactureros. Los manufactureros deberán usar las siguientes guías en la determinación de cargas permisibles sobre boquillas.
5.2.5.1
Bombas. a) API 610 Bombas.- Las cargas permisibles en boquillas en bombas centrifugas horizontales con cuerpo de acero o aleación, deberán seguir el criterio de API 610, tabla 2. b)ANSI Bombas.- Las cargas en boquilla sobre bombas centrifugas horizontales serán diseñadas por el ANSI B 73.1. c) Bombas verticales y en línea. Los esfuerzos de flexión, torsión y térmico en la tubería conectada a la boquilla se limitaran al 25 % del rango de esfuerzos permisibles especificados en el ANSI B 31.3. También los esfuerzos combinados debido a cargas muertas se limitaran al 25 % de los esfuerzos calientes permisibles.
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d) Bombas reciprocantes y de otro tipo. El criterio de carga para estas bombas seguirá las del párrafo a) de arriba. Compresores. a) API 617 Compresores. Las fuerzas y momentos permisibles actuando sobre las boquillas de compresores centrífugos serán diseñados de acuerdo al API 617, las fuerzas y momentos serán 1.85 veces los valores basados en el criterio de carga del NEMA SM23. b) Compresores reciprocantes. Las cargas sobre boquilla permisibles de estos compresores seguirá los criterios de carga del NEMA SM23 para boquillas individuales. 5.2.5.3 Cargas y momentos de corrimiento impuestas sobre los equipos mecánicos no deberán exceder los valores recomendados por los manufactureros de los equipos, excepto en los siguientes casos: a) Turbinas de vapor y compresores con conexiones de tubería ≤ DN80 (NPS3) de acuerdo a los estándares API. b) Bombas centrifugas con conexiones de tubería ≤DN 80 (NPS 3): Las limitaciones de fuerzas externas y momentos deberán ser especificados en los documentos de compra de las bombas. c) Turbinas de vapor, compresores y bombas centrifugas con conexiones de tuberías ≥ DN 80 (NPS 3): I) La tubería deberá ser soportada de manera tal que las cargas en la boquilla debidas al peso en las condiciones de operación serán eliminadas o minimizadas. II) El análisis verificará, que las deflexiones y cargas en la boquilla (fuerzas y momentos) no excederán de los valores permisibles para los casos de cargas tabulados abajo. 5.2.5.1
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TABLA PARA CASOS DE CARGA EQUIPOS
CASOS DE CONDICION O CRITERIO DE CARGA CONFIGURACION EVALUACION (1) (2) CompresoresAlineación de A) Tubería no conectada a Tubería instalada para que no brida equipo bridado. encontrar el criterio sean B) Soportes de resorte permisible de desalineación de reciprocantes activos. brida Turbinas de C) Tubería en CONDICION vapor FRIA. Peso y A)Tubería no conectada aMáximas fuerzas y momentos expansión equipo bridado. permisibles en Térmica B)Soportes de resorte la boquilla: activos. A)Compresores 1.85 veces los Peso, expansión térmica y C)Todas las condiciones valores del normales y NEMA SB23 fricción anormales B)Turbinas de vapor, los valore (3) del NEMA SB23 Bombas Peso y A)Tubería no conectada aEn el apéndice A se muestran centrifugas expansión equipo bridado. los máximos Térmica B)Soportes de resorte momentos y fuerzas activos. permisibles en la boquilla, Peso, expansión térmica y C)Todas las condiciones y los datos de construcción de normales y la placa base. fricción anormales (3) Notas: Cargas "Peso" incluyen el peso de tubería, aislamiento, venas de calentamiento y fluido de proceso. 2) Las consideraciones de carga “Expansión térmica” serán gobernados por lo siguiente: 1)
a) Expansión de la carcasa. Los movimientos térmicos esperados en las bridas del equipo, debidos a la expansión
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térmica del cuerpo (carcasa) serán proporcionados por el proveedor del equipo. b) Tubería con venas de calentamiento. La temperatura del metal de la tubería de proceso se considerará igual que las de las venas, a no ser que la temperatura promedio del metal este determinada por cálculos de transferencia de calor. c) Sistema de reciclaje de compresor. El método propuesto para evaluar la operación de reciclaje deberá ser revisado por el ingeniero del propietario. d) Sistema de alivio de presión. El método propuesto para evaluar la operación de reciclaje deberá ser revisado por el ingeniero del propietario. e) Instalación de bomba auxiliar. Si no hay servicio de atemperado en el área, la temperatura del metal de la tubería será considerada a ser como mínimo la del medio ambiente. Si hay un sistema de atemperado en el área se tomará la temperatura ambiente. f) Soportes de resorte. La variación de la fuerza del resorte con la deflexión deberá ser incluida en los análisis. 3) Los efectos de la fricción deberán ser considerados. Cuando es evidente que los efectos fricciónales incrementaran significativamente las cargas en la boquilla, el análisis deberá incluir los efectos de fricción. No deberán ser tomados en cuenta los efectos de fricción, cuando ocasionen cargas reducidas en la boquilla.
5.2.6 Cargas permisibles sobre equipos. 5.2.6.1 Enfriadores por aire. Las cargas permisibles en la boquilla las especificará el manufacturero. 5.2.6.2 Recipientes e intercambiadores de calor. A no ser que se hayan hecho cálculos detallados de la conexión a la boquilla del recipiente, los esfuerzos combinados térmicos, de flexión y torsional, en la tubería conectada a la boquilla se limitaran a un tercio del rango de esfuerzos permisibles como se especifica en el ANSI B 31.3. 5.2.6.3 Calentadores a fuego. Los momentos y cargas permisibles en la boquilla de alentadores a fuego las especificará el manufacturero. 7
El desplazamiento de los tubos del calentador deberá ser aprobado por el manufacturero del calentador y el efecto de expansión y/o desplazamiento de los tubos deberá ser reflejado en un análisis por computadora del sistema de tubería. Cualquier calentador diseñado con serpentín flotante (todas las espiras y contrapesos montados) deberá ser provisto con topes limite a prueba de falla en todas direcciones. El análisis por computadora del sistema de tubería conectado a los serpentines flotantes del calentador, deberá incluir el serpentín del calentador, o un modelo aproximado del serpentín como parte de los sistemas y los efectos de las guías y restricciones. En los serpentines del calentador los soportes del sistema de tubería conectada deberán ser completa e independientemente balanceados de manera tal de que no haya cargas muertas sobre el serpentín. 5.2.7 Fuerzas y momentos permisibles en bridas. Para evitar perdidas en bridas, las fuerzas y momentos deberán ser limitados por la formula mostrada en el código ASME , Section III Part NB-3647.1 5.2.8 Soporte colgante de resorte. Como norma general, los soportes colgantes de resorte serán usados solo donde no existe espacio para que se puedan usar soportes rígidos . Los soportes colgantes de resorte serán usados para aliviar los pesos de cargas muertas sobre equipos donde los soportes rígidos no son prácticos. Todos los soporte colgantes de resorte se dimensionaran de acuerdo a las condiciones de operación. 5.2.9 Combinación de cargas. Las combinaciones de las cargas se ajustaran al código de tubería applicable. Las cargas de viento y de sismo deberán ser consideradas como si actuaran separadamente en dos dimensiones laterales a 90˚. 8
Esfuerzos debidos a la expansión térmica. Se deben tomar como referencia las secciones relevantes del ANSI B 31.3 5.3
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Requerimientos de flexibilidad. 6.1 Las tuberías deberán ser diseñadas para tener suficiente flexibilidad para prevenir expansión o contracción térmica que causen excesivos esfuerzos en el material de la tubería, excesiva flexión o cargas inusuales en las juntas, o momentos y fuerzas indeseables en puntos de conexión a los equipos, anclajes o guías. 6.2 Condiciones anormales como: arranque, paro, falta de vapor, así como condiciones de corto plazo de muy alta temperatura o presión, deberán ser consideradas en el análisis de flexibilidad. Esto es particularmente pertinente para cargas aplicadas al conectarse a equipos. El efecto de la vibración desde la maquinaria debe también ser tomada en cuenta. 6.3 El incremento en los esfuerzos de diseño permisibles para variaciones ocasionales arriba de las condiciones de diseño, no deben ser usadas para el análisis de flexibilidad. 6.4 La expansión de tubería o equipo asociado deberá ser acomodado donde sea posible, para la flexibilidad inherente del trabajo de la tubería. Si es necesario se debe cambiar la ruta de la tubería, o deben incorporarse espiras de expansión para obtener suficiente flexibilidad. 6.5 Suficiente flexibilidad deberá ser prevista en la tubería para facilitar que se puedan cambiar las válvulas de seguridad, espadas, líneas ciegas y discos de ruptura. 6.6 Codos, espiras y desvíos deberán ser previstos para dar flexibilidad en el sistema de tubería, especialmente para fluidos nocivos y peligrosos.
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6.7 Juntas de expansión, acoplamientos del tipo de junta deslizante, o juntas de expansión del tipo fuelle pueden ser usados, cuando el espacio limitado u otras razones, no den suficiente flexibilidad con los métodos arriba mencionados. Las juntas de expansión solo deberán ser usadas con anclas y guías adecuadas y cuando las propiedades de taponamiento del fluido no pueda hacer inefectiva la junta de expansión. 6.8 Se debe hacer una especificación de diseño para cada una de las juntas de expansión. 6.9 En la preparación de la especificación de la junta de expansión es imperativo que el diseñador del sistema revise completamente la localización y ruta de todo el sistema de tubería, medio fluyendo, presión, temperatura, movimientos, etc. La hoja de especificación estándar de la forma 1, puede utilizarse como guía. Se debe poner especial atención en los siguientes parrafos: 6.9.1 Para determinar la localización y tipo de junta de expansión mas apropiada para alguna aplicación, el diseñador deberá considerar los requerimientos del estándar EJMA, que provee numerosos ejemplos para apoyarlo en su selección; el debe tomar en cuenta también la accesibilidad de estructuras de soporte para el anclaje, guía de la tubería, la dirección y magnitud de los movimientos térmicos a ser absorbidos. 6.9.2 El material de los fuelles será especificado y debe ser compatible con el medio fluyendo, el medio ambiente externo y la temperatura de operación. Se debe tomar en consideración la corrosión incluyendo la corrosión por tensión.
HOJA DE ESPECIFICACION ESTANDAR DE JUNTA DE EXPANSION COMPAÑIA
FECHA HOJA
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DE
PROYECTO
REQ NO TRABAJO NO
ARTICULO NO 1 CANTIDAD 2 DIAMETRO NOMINAL 3 JUNTA DE EXPANSION TIPO 4a INFORMACION MEDIO DEL GAS/LIQUIDO 4b FLUIDO VELOCIDAD m /seg 4c DIRECCION DE FLUJO 5 PRESION DE DISEÑO 6 PRESION DE PRUEBA 7a TEMPERATURA DISEÑO ˚C 7b MAXIMA / MINIMA ˚C 7c INSTALACION ˚ C 8a MAXIMO MOVIMIENTO COMPRESION AXIAL cm 8b DE EXTENSION AXIAL cm 8c INSTALACION LATERAL cm 8d ANGULAR grados 9a MAXIMO MOVIMIENTO COMPRESION AXIAL cm 9b DE DISEÑO EXTENSION AXIAL cm 9c LATERAL cm 9d ANGULAR grados 9e NUMERO DE CICLOS 10a FLUCTUACIONES COMPRESION DE AXIAL cm 10b OPERACION EXTENSION AXIAL cm 10c LATERAL cm 10d ANGULAR grados 10e NUMERO DE CICLOS 11a MATERIALES fuelle DE 11b CONSTRUCCION RECUBRIMIENTO 11c CUBIERTA 11d ESPECIFICACION DE TUBERIA 11e ESPECIFICACION DE BRIDA 12 VARILLAS ( DE AMARRE / LIMITE / CONTROL) 13 ENLACE PANTOGRAFICO 14 BASE DE ANCLAJE ( PRINCIPAL / INTERMEDIA) 15a LIMITACIONES LONGITUD TOTAL cm 15b DIM3ENSIONALES DIAMETRO EXTERIOR cm 15c DIAMETRO INTERIOR cm 16a LIMITACIONES AXIAL DE Kg / m 16b RANNGO LATERAL Kg / m 16c DE RESORTE ANGULAR Kg / m / grado 17 POSICION DE INSTALACION HORIZONTAL VERTICAL 18a REQUERIMIENTOS DE FUELLE VAPOR A LO LARGO DE NDT 18b ASEGUAMIENTO SOLDADURA 18c CALIDAD ENLACE 18d 18e TUBERIA NDT
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18f
REQUERIDO DISEÑO DE CODIGO
18g
DATOS PARCIALLES REQUERIDOS
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AMPLITUD DE LA VIBRACION
/
FRECUENCIA
Los aceros inoxidables de la serie 300 pueden ser sujetos a la corrosión por tensión del ion cloruro. Las aleaciones de alto níquel están sujetas a la corrosión por tensión de los cáusticos. La presencia de sulfuro también puede ser dañino a aleaciones de níquel. El material seleccionado deberá también ser compatible con cualquier agua de tratamiento o químicos de limpieza de la tubería. En algunos casos, las lechadas de protección de materiales aislantes pueden ser una fuente de corrosión. 6.9.3 Las camisas internas deberán ser especificadas en todas las aplicaciones envolviendo velocidades de flujo que podrían inducir vibración resonante en los fuelles o causar erosión en el acordeón, resultando en una sustancialmente reducida vida del fuelle. 6.9.4 Las juntas de expansión tipo fuelle debe ser evitada en un servicio en que se pueda forma coque; si no se puede diseñar una configuración de tubería para eliminar este tipo de junta, se deberán proveer arrastre por flujo en el área entre el fuelle y la cubierta para arrastrar el coqué que se pueda formar. 6.9.5 Se debe evitar la rotación de torsión del fuelle; este giro generalmente produce extremadamente altos esfuerzos cortantes en el fuelle, de manera tal de que donde la rotación torsional no pueda ser evitada, se deben usar aditamentos especiales para limitar los esfuerzos de corte torsional en el fuelle. 6.9.6 La presión de diseño y de prueba del sistema deberá ser especificada de una manera realista sin sumar
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factores de seguridad arbitrarios. El exceso de grosor en el material del fuelle por presiones irreales, puede afectar de una manera adversa en la fatiga de vida del fuelle. En el caso de condiciones de operación de extremadamente alta temperatura, puede ser que no sea practico la prueba de la junta de expansión a una presión de 1.5 veces al equivalente al rango de presión fría de la tubería; esto es debido a los diversos materiales empleados en la junta de expansión, gradiente de temperatura usado en el diseño, criterio de estabilidad de presión, tensión de anclaje, etc. 6.9.7 Las temperaturas máxima, mínima y de operación deberán ser acuciosamente estipuladas en la hoja de datos preparada por el diseñador, donde la temperatura ambiente pueda variar significativamente durante la construcción de la línea de tubería; el preposicionamiento de la junta de expansión en la tubería puede llegar a ser requerido. 6.9.8 El manufacturero de la junta de expansión deberá ser advertido, si la junta de expansión va a ser aislada y de que manera, para que diseñe apropiadamente las partes componentes. 6.9.9 Los movimientos a ser absorbidos por la junta de expansión no solamente incluyen la elongación y contracción de la tubería, sino también el movimiento de recipientes, anclas, etc a los que este conectado, y la posibilidad de desalineamiento durante la instalación. A no ser que este incluido en los requerimientos de diseño, el desalineamiento debe ser evitado. Donde los movimientos son cíclicos, el numero de ciclos esperado debe ser especificado. Como en el caso de la presión, los movimientos especificados deben ser realistas. Un excesivo factor de seguridad puede resultar en una junta de expansión innecesariamente flexible y cara; así su estabilidad bajo presión es innecesariamente reducida.
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6.9.10 Si el medio fluyendo puede compactarse o solidificarse, se deben tomar previsiones para el atoramiento o solidificación del material en los pliegues del fuelle, lo cual ocasionaría el daño de la junta de expansión en la tubería. 6.9.11 Las camisas internas son generalmente instaladas en la dirección de flujo, si hay estancamiento en medio de la camisa es indeseable, se deberán especificar drenes y purgas en la camisa. Donde haya contraflujo, se debe informar, para prevenir pandeo de la camisa y daño de la junta. 6.9.12 Se debe informar la amplitud predicha y la frecuencia de vibraciones mecánicas externas que van a soportar los fuelles, tales como las causadas por maquinaria reciprocante o pulsante. Una condición resonante en el fuelle resultará en una gran reducción de vida por fatiga y debe ser evitada. El diseñador de la junta de expansión intentará proveer un diseño no resonante; sin embargo, la habilidad para asegurar la no-resonancia es imposible, por lo tanto, las modificaciones en campo de la juntas de expansión u otros componentes del sistema, pueden llegar a ser necesarias. 6.10 Se debe prestar particular atención en el diseño de líneas sujetas a severos cambios de temperatura durante el arranque o condiciones de emergencia, tales como líneas de vapor de alta temperatura. 6.11 La tubería del sistema de antorcha de alivio debe ser diseñado tomando cuidado en la expansión, movimientos o expansión causados por las mas severas condiciones de operación o de emergencia, y para sostenerlo contra la tendencia a salirse de su soporte. Se le deberán colocar zapatas o silletas en todos los soportes del cabezal de la antorcha de alivio. 6.12Una mampara anti-salpicadero deberá ser instalada en el sello de agua de la chimenea de la antorcha de alivio. 14
6.13 Un resorte frio deberá ser usado tanto como sea practico para reducir fuerzas sobre el equipo, y para prevenir interferencias de líneas que se expanden. 6.14Espiras horizontales de expansión en vías y puentes de tubería se deberán colocar desplazadas en el plano vertical para permitir el paso libre de los cabezales de tubería adyacentes. 6.15Tuberías expandiéndose térmicamente se deben anclar en uno de sus extremos. 6.16 El uso de resortes fríos para sistemas de tubería los cuales se conectan a equipos rotativos, esta prohibido. 7.
ANALISIS DE FLEXIBILIDAD 7.1 Los análisis de flexibilidad deberán ser hechos de acuerdo con los requerimientos del ANSI B 31.1 y B 31.3. 7.2 Alcance del análisis. Se deberá requerir el análisis formal por computadora par alas siguientes líneas: 7.2.1 Todas las líneas de proceso, regeneración y decoquificacion a y desde calentadores a fuego y generadores de vapor. 7.2.2 todas las líneas de proceso a y desde compresores y sopladores. 7.2.3 Todas las líneas de vapor a y desde turbinas. 7.2.4 Todas las líneas de bombas que caen arriba de la curva en la carta a continuación:
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8 PIPE MANIFOLD SIZE DN 7.2.5 Todas las líneas arriba de 427°C. 7.3 Se requerirá el análisis de inspección visual de la localización mecánica, configuración de anclaje, etc., y/o calculo manual de las siguientes líneas que no están enlistadas en la sección 7.2.. 7.3.1 Líneas DN80 y mas grandes conectadas a equipos rotativos tales como bombas, turbinas, compresores y sopladores. 7.3.2 DN100 y mas grandes conectadas a enfriadores de aire. 7.3.3 Todas las líneas DN400 y mas grandes. 7.3.4 Líneas a recipientes que no pueden ser desconectados para purga. 7.3.5 Líneas DN150 y mas grandes a temperaturas de operación arriba de 260°C. 7.3.6 Todos los sistemas de alivio. (debe incluir análisis de carga dinámica par alas perores condiciones de flujo posibles incluyendo tapones si hay la posibilidad de que esto ocurra) 7.3.7 Líneas de vacio. 7.3.8 Todas las líneas no metálicas. 7.3.9 Líneas sujetas a asentamiento excesivo.
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7.3.10 Líneas desde y a bombas reciprocantes y compresores. 7.4 Todos los análisis deberán incluir los efectos de expansión y/o contracción térmica, viento, sismo, cargas muertas operando y en prueba, guías, anclajes, restricciones, asentamientos, ramales, soportes y desplazamientos terminales tal y como se describen en los códigos y especificaciones enlistados anteriormente. 7.5 Las líneas a ser analizadas se deberán marcar en una lista de líneas. 7.6 Suposiciones y requerimientos básicos. Se deben tomar referencias del código ANSI B 31.1. 7.7 Movimientos. Se deben tomar como referencia los ANSI B 31.3 o B 31.1. 7.8 Resorte frio. Se debe tomar como referencia ANSI B 31.3 o B 31.1. APENDICES APEENDICE A MOMENTOS Y FUERZAS EXTERNOS. Las limitaciones de fuerza y movimientos deberán ser de acuerdo a lo siguiente: a) Limitaciones de fuerza en la boquilla (impuesta en la brida de la boquilla desde una tubería externa) no deberán exceder de : 1) Para fuerzas paralelas al eje de la boquilla: F ≤ 200 lbf por pulgada de diámetro de boquilla nominal 2) Para fuerzas perpendiculares al eje de la boquilla: F ≤100 lbf por pulgada de diámetro de boquilla nominal. 3) Para fuerzas de tensión paralelas al eje de la boquilla en la descarga y succión superiores ≤ 4 in. NPS (100 mm): F ≤ 100 lbf por pulgada de diámetro de boquilla nominal.
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b) Las limitaciones de momento de flexión en la boquilla (impuesta en la brida de la boquilla desde una tubería externa) no deberá exceder de los datos de la siguiente formula: M=S×Z Donde: M = limite del momento flexor de la boquilla lbf-in. (N.m) S = Limite de esfuerzo tensor en la boquilla, psi, equivalente al mas pequeño de: 1) Bombas de acero al carbón y aleación: 0.75 Sh or D5.1 Sh psi (bar) 2) Bombas de acero fundido: 0.75 Sh or, D18000psi (bar) Sh = esfuerzo caliente permisible para el material del cuerpo de la bomba, psi (esfuerzos en ANSI B31.3 Apéndice A, Tabla 1) D = Diámetro nominal tubería, in. (mm) Z = Modulo de sección del tubo, in.3; (mm3) para tubos de diámetro D, y grosor equivalente a: 1)Bridas ANSI Clase 400 o menores: cedula estándar. 2) Bridas ANSI Clase 600 o mas grandes: cedula extra fuerte. Notas: En cálculos usando términos del el sistema internacional SI para fuerzas en boquillas (F) y momentos en boquillas (M). Para los incisos a) y b) anteriores: Los equivalentes aceptables términos especificados son Termino especificado Aceptable equivalente métrico F≤200, lbf/in. F≤ 35.6, N/mm F≤100, lbf/in. F≤ 17.8, N/mm M. lbf in M. N.m D5.1 Sh. psi D26.0 Sh.N/mm2 D18000, psi D3100 ,N/mm2
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Sh. psi 31.3 values, psi D. in Z. in3
No cambia use ANSI B (25) × in. = mm (1.65 × 10-5) × in3 = m3
c) Limites de momentos combinados. Para la ilustración mostrada abajo, los momentos combinados de las reacciones de tuberías externas sobre boquillas para bombas horizontales, no deberán exceder de lo siguiente: Para calculo en unidades (SI) Σ Mx = 3.0 W ft-lb Σ My = 2.0 W ft-lb Σ MZ = 1.5 W ft-lb
Σ Mx = 8.9 W N.m Σ My = 6.0 W N.m Σ MZ = 3.0 W N.m
Donde:
Donde:
Mx = momento mínimo en plano Y-Z W es 454 kg My = momento en plano X-Z MZ = momento en plano X-Y W = peso de la bomba sola, lb W mínimo es 1.000 lb en este calculo. En cada dirección de coordenadas, los momentos combinados incluirán las reacciones de momento de la tubería en esa dirección desde todas las boquillas de la bomba, también con los momentos resultantes desde las fuerzas de tuberías resueltos en relación al centro de la carcasa de la bomba.
Sistema de Coordenadas 19
Desviaciones permitiendo cargas mas altas requieren aprobación del ingeniero del propietario. Tal aprobación será basada en una prueba enviada por el vendedor de la bomba que especifica la deflexión del acoplamiento de la bomba que no se puede exceder. Los limites de fuerza y momento pueden ser incrementados 50% para reacciones que ocurran solo cuando una bomba no esta operando: por ejemplo., el caso de una bomba ociosa (instalada como auxiliar) o una condición durante el cual el equipo le falta vapor. El uso de una base mas rígida y ensamble de soporte para bombas horizontales deberá ser evaluado como una alternativa para una localización de tubería revisada, cuando los cálculos indiquen que los limites de momentos combinados en la tubería serian excedidos. Los ensambles de soportes mas rígidos tendrán la característica de que el limite de desplazamiento de flecha, medido en el cople es 0.005 pulgadas (0.13 mm) : 2X (designación): Dos veces los momentos combinados permisibles 4X (designación): Cuatro veces los momentos combinados permisibles Para bombas en línea, las fuerzas en la tubería deberán ser determinadas con la bomba considerada como un segmento regido pero no anclado del sistema de tubería. Los efectos del peso de la tubería y las fuerzas de fricción debidos a la expansión térmica deberán ser incluidos en la evaluación de las cargas en las boquillas de la bomba.
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