PDVSA Norma Pipe Racks

PDVSA MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO VOLUMEN 18–I GUIA DE INGENIERIA

PDVSA N°

0602.1.585

TITULO

DISEÑO DE PORTICOS PARA SOPORTE DE TUBERIAS

2

ENE.01

REVISION GENERAL

12

Y.K.

A.A.

E.C.

1

NOV.91

REVISION GENERAL

31

L.T.

D.G.

R.R

0

ABR.91

APROBADA

31

REV.

FECHA

APROB. Alexis Arévalo

E1994

DESCRIPCION FECHA ENE.01

PAG. APROB. Enrique Carmona

J.S. REV.

APROB. APROB. FECHA ENE.01

ESPECIALISTAS

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Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.1

Petróleos de Venezuela (PDVSA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

3 LIMITACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

4 CRITERIOS DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

4.1 4.2

Disposición Geométrica de Elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bases de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 8

APENDICE A: ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS DE PROCESOS Y SERVICIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

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OBJETIVO La necesidad de diseñar estructuras de soporte de tuberías en las etapas iniciales de un proyecto, conjuntamente con las ventajas que representa el uso de diseños normalizados, justificó el desarrollo del “Sistema Normalizado de Pórticos para Soporte de Tuberías” que se presenta a continuación. Este sistema está diseñado para cumplir con los requerimientos mínimos de arriostramiento (limitados normalmente a ciertos tramos o varios seleccionados) y de deflexiones mínimas establecidas por los Grupos de Diseño de Plantas y Tuberías.

2

REFERENCIAS 2.1

Petróleos de Venezuela (PDVSA) PDVSA H–251 PDVSA A–261 PDVSA 0602.2.250 PDVSA 0602.2.251 PDVSA 0602.2.252 PDVSA 90615.1.009

3

“Requerimientos de Diseño de Tuberías de Procesos y de Servicios”. ”Criterios y Acciones Mínimas para el Diseño de Estructuras Industriales” “Column Base Plata Schedule”. “Column Base Plate”. “Angle Post Base Plates”. “Fundaciones para Pórticos Soportes de Tubería”.

LIMITACIONES El alcance de esta guía no incluye los siguientes aspectos o elementos de diseño: puntales, pórticos atípicos para tuberías, soportes menores para tuberías, diagramas de cargas para pórticos que sostengan enfriadores de aire, plataformas conectadas a pórticos ya sea como parte integral de los mismos o conectadas a otras estructuras y pórticos de anclaje de tuberías. Adicionalmente, algunos elementos componentes del diseño de pórticos para soporte de tuberías, no se incluyen en esta guía; entre dichos elementos se listan los siguientes: durmientes, pilotes de fundación, pórticos de concreto y sistemas prefabricados de pórticos.

4

CRITERIOS DE DISEÑO 4.1 4.1.1

Disposición Geométrica de Elementos General Es una práctica usual el utilizar pórticos transversales principales, con luces transversales entre 3,0 m y 9,0 m (10’ a 30’) y separados entre 6,0 m y 10,0 m (20’a 30’) entre centros. Para los casos de tuberías pequeñas se deberán colocar pórticos transversales intermedios.

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Generalmente, el primer nivel de apoyo de tuberías en los pórticos transversales del pórtico principal, se coloca a 5,0 m (16 pies) y 6, 0 m ( 19 pies) por encima del nivel de superficie del terreno, para pórticos transversales perpendiculares entre sí. Los niveles de apoyo adicionales se colocarán en incrementos de altura de 2,0 m (6 pies). 4.1.2

Puntos de Separación o Despegue de las Tuberías en “ISBL” (Areas Internas de la Planta o de Areas de Proceso). Los pórticos intermedios (véase Fig. 1), para soporte de tuberías en “ISBL”, se apoyarán o colgarán de vigas longitudinales ubicadas a media altura entre los niveles de apoyos de dichos pórticos; ya que, dentro de los límites del área de proceso o “ISBL”, las tuberías de proceso se distribuyen perpendicularmente al mismo pórtico, para llegar a los equipos ubicados a ambos lados del mismo. Estas tuberías están colocadas medio nivel por arriba o por debajo, para no interferir con las tuberías apoyadas sobre el soporte principal.

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PORTICO O APOYO TRANSVERSAL INTERMEDIO (TIPICO) PORTICO TRANSVERSAL (TIPICO)

FIG. 1 SOPORTE DE TUBERIAS TIPO ISBL DE DOS NIVELES

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FIG. 1A SOPORTE DE TUBERIAS TIPO ISBL

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FIG. 2 SOPORTE DE TUBERIA CON PORTICO ESTRUCTURAL TRANVERSAL Y CON CRUCE DE VIA


LAS DIMENSIONES ESTAN EN mm. A MENOS QUE SE INDIQUE EN OTRAS UNIDADES.

.Menú Principal EL DISEÑO DE LA PLANTA PUEDE REQUERIR EL USO DE PORTICOS ESTRUCTURALES ESPECIALES O CON DEFLEXION LIMITADA. ESTA INFORMACION SE SABE GENERALMENTE DESPUES DE CONCLUIDO EL DISEÑO. EN ESE CASO, SE DEBE AÑADIR REFUERZO ESTRUCTURAL ADICIONAL AL PORTICO TRANSVERSAL.

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FIG. 3 SOPORTE DE TUBERIA TIPO OSBL (EN AREAS EXTERNAS DE LA PLANTA O DE AREAS DE PROCESO) CON PORTICO ESTRUCTURAL TRANSVERSAL Y CON CRUCE DE VIA

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Los pórticos secundarios que son perpendiculares al principal, tienen sus vigas transversales ubicadas medio nivel más alto que sus correspondientes en el pórtico principal, con el objeto de lograr coincidencia con las vigas longitudinales del principal. 4.1.3

Puntos de Separación o Despegue de las Tuberías en “OSBL” (“Areas Externas de la Planta o de Areas de Proceso”) y en Puntos de Cruce con Carreteras: Usualmente, en pórticos para soporte de tuberías en zonas “OSBL” y en cruces de carreteras, no se requiere la salida o separación de líneas de tuberías desde el soporte. Por tanto, para estos pórticos (OSBL), las vigas longitudinales se ubican al mismo nivel que las transversales; excepto que en los puntos de cruce con carreteras un nivel de vigas longitudinales podría soportar dos o tres niveles de vigas transversales dependiendo del costo del diseño. Los pórticos para soporte de tuberías en zonas OSBL, de más de un nivel, serán similares a los pórticos para soportes en zonas ISBL. Existen requerimientos de espaciamiento o luz libre mínima por debajo de las vigas inferiores de los pórticos, en áreas generales de ubicación de los pórticos, y en los cruces entre éstos y una vía de ferrocarril o carretera. Asimismo, existen requerimientos de separación horizontal entre las columnas del pórtico y las carreteras. La colocación de arriostramientos a fin de limitar las deflexiones laterales de los pórticos en la dirección transversal, está condicionada a los requerimientos del Grupo de Ingeniería de Tuberías (ver sección 4.2.2). Estos espaciamientos mínimos, dimensiones típicas y disposición de elementos, se presentan en las figuras 1, 1A, 2 y 3. El Apéndice “A” presenta un listado de valores típicos de espaciamientos verticales mínimos para tuberías. La colocación de vigas por debajo de los niveles indicados en los puntos de cruce con carreteras, no está permitida.

4.2 4.2.1

Bases de Diseño General Con la finalidad de optimizar el tamaño de la estructura de soporte, la disponibilidad del espacio y los espaciamientos libres para tuberías, el uso de arriostramiento vertical–diagonal es limitado a tramos longitudinales seleccionados (normalmente a un máximo de dos tramos arriostrados por cada sector de 90 m de largo), donde el arriostramiento cause la menor restricción posible al tráfico de vehículos, a la salida de las tuberías desde el soporte, etc. El uso de arriostramiento diagonal en dirección transversal de la estructura, no es permitido a menos que sea aceptado por el Grupo de Ingeniería de Tuberías, por consideraciones especiales de diseño.

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4.2.2

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Deflexiones Las deflexiones verticales u horizontales deberán mantenerse dentro de los siguientes límites: S Deflexión vertical máxima de vigas de pórticos transversales, a cualquier nivel: 25 mm (1”). S Desplazamiento horizontal transversal máximo al nivel de soporte de tuberías mas bajo en pórticos transversales y en zonas ISBL: 25 mm (1”). Algunos pórticos transversales con arriostramiento en zonas ISBL, están limitados a desplazamiento de 13 mm (1/2”). S Desplazamiento transversal máximo al nivel del soporte de tuberías más bajo, en pórticos transversales y tramos cortos de tuberías, en zonas OSBL, que estén conectados a equipos: 25 mm (1”). S Desplazamiento transversal máximo al nivel del soporte de tuberías mas bajo, en tramos de tuberías, en zonas OSBL, que no estén conectados directamente a equipos: 50 mm (2”). S Deflexión vertical máxima en los soportes de la viga transversal intermedia: 30 mm (1–1/4”). Esta deflexión resulta de la suma de las deflexiones correspondientes a las vigas longitudinal e intermedia. S Deflexión vertical en la viga longitudinal: 25 mm ( 1”). S Desplazamiento horizontal–transversal máximo a nivel de soporte de tuberías más bajo para elementos verticales del marco: 25 mm (1”) por cada 3 m (10’–0”) de altura. Cuando el nivel de colocación de las tuberías es variable para uno o mas pórticos dentro de un sector o tramo longitudinal, se tomará el nivel más bajo predominante en el tramo considerado a fin de calcular el desplazamiento lateral permisible del pórtico.

4.2.3

Empotramiento del Apoyo de Columnas El tamaño requerido de las columnas puede reducirse mediante el empotramiento de sus bases con cuatro (4) pernos de anclaje y plancha de base rígida. Para esta condición, la posición del punto de inflexión puede asumirse a un cuarto (0,25) de la longitud de la columna, medida desde el fondo de la plancha base hasta el punto superior de la viga transversal más baja. Esta hipótesis se considera segura para la mayoría de los casos de fundaciones de zapatas aisladas.

4.2.4

Restricciones de Movimiento Lateral Las vigas longitudinales se consideran arriostradas lateralmente en los puntos de unión con los elementos transversales intermedios.

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4.2.5

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Condiciones de Carga Las condiciones y combinaciones de carga se indican en la especificación de PDVSA A–261 ”Criterios y Acciones Mínimas para el Diseño de Estructuras Industriales”.

4.2.6

Conexiones de Momentos Las vigas del primer nivel de los pórticos transversales deberán tener planchas terminales para absorber momentos. Las vigas del segundo nivel podrán tener juntas articuladas, aunque se prefiere el uso de conexiones rígidas a fin de restringir los desplazamientos horizontales. En general, se deberán colocar planchas rigidizadoras para las columnas, a nivel de la junta entre la viga del primer nivel y la columna, para los casos donde ocurran momentos grandes en el pórtico. El uso de planchas rigidizadoras deberá evitarse en lo posible, especialmente a partir del segundo nivel hacia arriba, debido a que dichas planchas dificultan la construcción de las juntas e interfieren con la colocación de las vigas longitudinales.

4.2.7

Plancha Base para Columna Las planchas de base de las columnas de los pórticos, deben diseñarse para soportar la carga vertical total y los momentos transmitidos desde los pórticos transversales. En general, se usarán cuatro pernos de anclaje para asegurar la fijación de la estructura a la plancha base y reducir los momentos en el pórtico. En aquellos casos, donde ocurran fuerzas cortantes considerables (en los tramos arriostrados), puede requerirse el uso de pernos de anclaje adicionales. Los siguientes Estándares de Ingeniería pueden utilizarse para la selección y diseño de las planchas de apoyo. PDVSA–0602.2.250 a 252

4.2.8

Planchas de apoyo para columnas (diseños normalizados).

Fundaciones El diseño de las fundaciones se indica en la guía de PDVSA 90615.1.009. Para el caso de que el pórtico esté apoyado sobre pilotes individuales vaciados en sitio, se supondrá la condición de ”base articulada” para el análisis del pórtico.

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1.APENDICE “A” ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS DE PROCESOS Y SERVICIOS La siguiente tabla de “Espaciamientos Mínimos Libres para Tuberías” es tomada de la especificación PDVSA–H–251–R “Requerimientos de Diseño de Tuberías de Procesos y de Servicios” y es incluida aquí, únicamente como referencia. Los requerimientos de espaciamientos libres para el diseño de los pórticos pueden variar para cada proyecto, por lo que deben ser verificadas por el Grupo de Diseño de Plantas. ESPACIAMIENTOS MINIMOS LIBRES PARA TUBERIAS RENGLON CARRETERAS, VIAS DE ACCESO Y CARRILERA DE GRUA • Luz libre vertical para vías de acceso principales (donde circularán vehículos de mantenimiento). • Luz libre vertical para mantenimiento de bombas. • Luz libre vertical en carrileras de grúas en área de procesos. • Espaciamiento libre horizontal (no necesariamente en línea recta) en accesos para mantenimiento de bombas. • Espaciamiento libre entre el borde de la carretera y plataformas, equipos, tuberías, etc. • Luz libre vertical usual, dentro de límites de batería. • Espaciamiento libre vertical para carreteras, fuera de límites de batería. VIAS FERREAS • Luz libre vertical medida desde el tope del riel. • Espaciamiento libre a cualquier obstrucción, medido desde el eje central de la vía. PASILLOS Y PASARELAS DE MANTENIMIENTO: • Espaciamiento libre horizontal (no necesariamente en línea recta). • Luz libre vertical excepto para volantes de maniobra, la cual puede ser 6’–6” (1,980 m).

ESPACIAM. LIBRE MINIMO*

21’–0” (6,400 m) 12’–0” (3,650 m) 17’–0” (5,335 m) 10’–0” (3,050 m)

5’–0” (1,525 m) 16’–0” (4,880 m) 20’–0” (6,100 m)

21’–6” (6,550 m) 8’–6’ (2,590 m)

3’–0” ( 0,915 m) 7’–6” (2,290 m)

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RENGLON ESPACIAMIENTO LIBRE DEBAJO DE LINEAS DE TUBERIAS: Accesos para equipos montados en vehículos. Accesos para equipos de servicio portátiles. TUBERIAS SOBRE DURMIENTES: Espaciamiento libre entre el fondo del tubo y la superficie acabada del terreno, (a menos que se indique otra cosa en las especificaciones del proyecto). EQUIPOS Espaciamiento mínimo para mantenimiento entre carcasas de intercambiadores u otros equipos instalados en parejas. Espaciamiento mínimo para mantenimiento medido a elementos estructurales o tuberías. EQUIPOS CONTRA INCENDIO: Espaciamiento libre medido desde el borde de la carretera a la carcasa del equipo. TUBERIA (SUPERFICIAL) Espaciamiento libre entre los diámetros externos de la brida y del tubo o del aislamiento. Espaciamiento libre entre el diámetro externo del tubo o del aislamiento y los elementos estructurales.

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ESPACIAM. LIBRE MINIMO*

12’–0” (3,650 m) 10’–0” (3,050 m) 1’–3” ( 0,380 m)

3’–0” ( 0,915 m)

1’–0” (0,305 m)

10’–0” (3,050 m)

0’–1” ( 0,025 m) 0’–1” (0,025 m)

* Corresponde a la separación libre medida entre proyecciones o salientes extremos.

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