Resumen Norma ASME B31.3 (Pipping en Plantas) El párrafo 301 nos da las condiciones de diseño que debe de tener la temperatura, presión y la fuerza de aplicación que debe considerar el piping. Presión: a) Los componentes que no tengan un aliviadero de presión deben de ser diseñados para la máxima presión que se puede desarrollar en el ducto. b) Las fuentes de presión a considerarse son también el efecto ambiental, oscilación depresión, una falla de operación, descomposición de líquidos inestables, la carga estática y las fallas de dispositivos de control. c) Las permisiones de los párr. 302.2.4 (f) están permitidos, siempre y cuando los de más requisitos del párrafo. 302.2.4 también se cumplen. Temperatura: a) La temperatura de diseño para una presión coincidente, es a la cual es requerido el mayor espesor o los más altos rangos de componentes. Para esta temperatura se considera al menos, la temperatura de los fluidos, del ambiente, radiación solar, las temperaturas de las heladas o insolaciones promedio Se puede ver el diseño a mínima temperatura, que es el diseñar el componente con la temperatura más baja, siempre y cuando se considera que esta puede dañar los conductos (este sería el caso de una helada) caso en el cual hay que ver requerimientos del tipo de materiales, en el párrafo 323.2.2 habla de esto. Componentes no aislados: Para fluidos que no son mayores a los 65ºC se toma como temperatura de diseño la temperatura del fluido a menos que uno de las otras variables como ser la radiación solar sea mayor Para fluidos con temperaturas Mayor a los 65ºC, a menos que se registre una temperatura más baja de la pared ya sea por pruebas o transferencias de calor, la temperatura de los componentes no puede ser menos a:
Válvulas, ductos, terminaciones, accesorios soldados y todo componente con espesor de pared menor a del conducto: 95% de la temperatura del fluido. Bridas (excepto juntas de solape), incluyendo los accesorios y válvulas: 90% dela temperatura del fluido. Bridas con solape: 85% de la temperatura del fluido Empernaduras: 80% de la temperatura del fluido
Componentes aislados externamente: Para estos componentes se toma la temperatura del fluido, a no ser que pruebas, o experiencia que esté tabulada o los cálculos muestre que se necesita utilizar otra temperatura. En el caso de un calentamiento o enfriamiento de la tubería a causa de trazado o de revestimiento, debe esto considerarse al establecer el componente por diseño de temperatura. Componente aislado internamente: Debe basarse en cálculo de transferencia de calor, o en pruebas. Efectos ambientales:
Heladas: el enfriamiento de un gas o vapor en el ducto, puede hacer que la temperatura baje lo suficiente para crear un vacío en el ducto, por ello es que el ducto debe resistir esta temperatura. Efectos de fluidos en expansión: el diseño tiene que tomar en cuenta también, el soportar la presión ya sea por calentamiento del ducto y a su vez del fluido o por fluido estático. Hielo atmosférico: en estos casos se debe de pensar en dispositivos de control, para un buen funcionamiento, en caso de que pueda darse una condensación en los líquidos. Efectos dinámicos: se toma en cuenta el impacto por factores internos o externos, viento y sismos (norma ASCE 7), vibración de la línea y toma en cuenta el efecto de descarga de fluidos transportados. Consideramos las cargas de peso también, como ser las vivas y muertas, siendo cargas vivas el peso de medios de transporte y de máquinas de control, y las muertas como sabemos, la nieve, lluvia, peso de tubería y otros elementos que estén sujetos. Consideramos cargas por dilatación o contracción del material ya sea porque este está rigidizado por algún elemento o por gradientes de temperatura que provocan un efecto desigual. También considerado en las diferencias de expansión y contracción en materiales no homogéneos.
PARRAFO 302 Componentes con rangos establecidos: salvo las excepciones contenidas en la norma, el listado de rangos de presión y temperatura de componentes en la tabla 326.1 son válidos. Componentes listados sin calificaciones específicas: la tabla 326.1 está realizada para tubos sin costura recta, es por ello que en otro tipo, con uniones, el espesor no puede de ser menor al 87.5% del calculado para tubos sin costura recta. Para tubos con juntas soldadas, debe la presión ser amayorada con el coeficiente W párrafo 302.3.5 Componentes no listados. Para componentes que no están en la lista, uno debe asegurarse de que sus propiedades mecánicas, sean parecidas a las que aparecen en la tabla, y que la presión de diseño verifique según párrafo 304.
Permisiones de variaciones en la temperatura y presión: se dejara por alto estas variaciones si cumple: a) No hay componentes de metal fundido u otro material no dúctil que estén sometidos a presión. b) La presión nominal de estrés no excede al límite elástico a la temperatura. c) El esfuerzo longitudinal no excede al mencionado en el párrafo 302.3.6. d) El número de variaciones de presión y temperatura no debe de exceder a las 1000 variaciones durante la vida útil del sistema. e) En ningún caso el incremento de presión puede pasar la presión de prueba establecida en el párrafo 345 para el sistema. f) Variaciones ocasionales por encima de las condiciones de diseño se mantendrá dentro de uno de los siguientes límites para el diseño de la presión: a. Siempre y cuando lo permita el propietario con las siguientes condiciones i. No mayor a 33% de presión permisible por no más de 10 horas una sola vez y no más de 100 horas en un solo año. ii. 20% de presión permisible por no más de 50 horas una sola vez y nomás 500 horas al año. Los efectos de cada variación deben dictaminarse por el propietario apéndice V. b. Cuando esta variación es auto limitada y no por más de 50horas en una sola vez ni más de 500 al año, pero esta no debe pasar del 20% del esfuerzo permisible a la temperatura de la condición de incrementación. g) Se debe de evaluar los efectos combinados cíclicos y sostenidos sobre la serviciabilidad de los elementos. h) Las variaciones dadas debajo de la mínima temperatura en el apéndice A no están permitidas a menos que se cumple los requerimientos de mínima temperatura del párrafo 323.2.2 i) El aplicar presión superior a la presión temperatura en válvulas puede causar perdida de estanqueidad y dificultades de operación. En este caso la diferencia de presión de la fábrica de cierre no debe de ser mayor a la especificada por la elaboración de la válvula. Tensión permisible y otros límites de tensión: deben ser calculados según lo siguiente a no ser que otras especificaciones de la norma lo cambien. a) TENSION El esfuerzo permisible S para metales y material de empernados, esta dado en las tablas A-1 y A-12 según párrafo 302.3.2.Donde en una ecuación aparezca SE este es el resultado de S multiplicado por: Ec definido en 302.3.3 y mostrado en tablas A-1ª y niveles suplementarios entabla 302.3.3C. Factor de unión soldada longitudinal Ej definido en 302.3.4 mostrado en tablaA-1B y tipos de junta y examinación suplementaria en tabla 302.3.4
Para temperaturas arriba de las previstas en párrafo 323.2.1 (a). b) CORTE y APOYO el esfuerzo de corte permitido, será el 80% del de las tablas A-1 y A-2,en apoyo, el permitido será 1.6 veces el valor de tensión. c) COMPRESION el esfuerzo permitido no puede ser mayor al esfuerzo básico de tensión en el apéndice A. siempre con criterios de estabilidad estructural. Esfuerzo de diseño en material empernado No debe exceder el menor de: a) Exceptuando (c) debe ser el menor de ¼ del esfuerzo mínimo de tensión especificado a temperatura del cuarto (ST) y ¼ del esfuerzo de tensión a temperatura. b) Exceptuando (c) debe ser el menor de 2/3 del esfuerzo mínimo de fluencia especificado a temperatura del cuarto (SY) y 2/3 del esfuerzo de fluencia a temperatura c) Para material empernado bajo temperatura de fluencia, que ha sido mejorado por tratamiento térmico o endurecimiento por deformación, el menor de 1/5 de ST, 1/4 de esfuerzo de tensión a temperatura, ¼ de SY y 2/3 de tensión de fluencia a temperatura, a menos que estos valores sean menores que de material anhelado, entonces tomamos valores de material anhelado: d) 2/3 esfuerzo de fluencia párrafo 302.3.2 (f) e) 100% de la tensión media para una velocidad de fluencia de 0,01% por cada 1 000 h f) 67% del esfuerzo promedio de ruptura a las 100000 horas g) 80% del esfuerzo mínimo de ruptura al final de 100 000 h Hierro fundido Valores de esfuerzo permitido básico no menor al menor de: a. 1/10 del esfuerzo mínimo de tensión especificado a temperatura ambiente b. 1/10 del esfuerzo de tensión a temperatura párrafo 302.3.2 (f) Acero maleable Valores de esfuerzo permitido básico no menor al menor de: a) 1/5 del esfuerzo mínimo de tensión especificado a temperatura ambiente b) 1/5 del esfuerzo de tensión a temperatura párrafo 302.3.2 (f)
Esfuerzos de diseño otros materiales Valores de esfuerzo permitido básico no menor al menor de: a) Menor de 1/3 de ST, y 1/3 de esfuerzo de tensión a temperatura. b) exceptuando (c) el menor de 2/3 de SY, y 2/3 de esfuerzo de fluencia a temperatura c) para aceros inoxidables y aleaciones de níquel de similar comportamiento tensióndeformación el menor de 2/3 de SY y 90% de esfuerzo de fluencia a temperatura, ver siguiente subtitulo d) 100% de la tensión media para una velocidad de fluencia de 0,01% por cada 1 000 h e) 67% del esfuerzo promedio de ruptura a las 100000 horas f) 80% del esfuerzo mínimo de ruptura al final de 100 000 h g) Para materiales estructurales de calidad debe ser menor a 0.92 veces el menor valor del párrafo 302.3.2 (d) 1-6 (los puntos anteriores) En la aplicación de este criterio SY es ahora SYRY y ST es 1.1STRT
