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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO GLOBAL DE ASME INTERNACIONAL
ASME CODE FOR PRESSURE PIPING
ASME B31.8
GAS TRANSMISSION AND DISTRIBUTION PIPING SYSTEMS
SANTA CRUZ DE LA SIERRA. OCTUBRE DE 2005
NOTA: ESTOS APUNTES DEBEN CONSIDERARSE COMO UNA REFERENCIA QUE
NO SUSTITUYE A LA VERSIN ORIGINAL, EN IDIOMA INGLS DE LA NORMA ASME
B31.8 Y DE OTRAS NORMAS QUE SE APLICAN. SU PROPSITO ES EL DE
RESUMIR ALGUNOS DE LOS CONTENIDOS QUE SE CONSIDERAN RELEVANTES PERO
NO
CONTIENE TODA LA INFORMACIN QUE PUEDE RESULTAR NECESARIA
PARA
ATENDER NECESIDADES PRCTICAS. EL USUARIO DEBE REMITIRSE A LA
EDI-CIN APLICABLE PARA CUALQUIER APLICACIN DE INTERS
PROFESIONAL
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CONTENIDO DE LA ASME B31.8
REQUERIMIENTOS GENERALES
CAP. I Materiales y Equipamiento
CAP. II Soldadura
CAP. III Componentes de Sistemas de Tuberas y Detalles de
Fabricacin
CAP. IV Diseo, Instalacin y Pruebas
CAP. V Procedimientos de Operacin y Mantenimiento
CAP. VI Control de Corrosin
CAP. VII Miscelneas
CAP. VIII Transmisin de Gas Costa Afuera
CAP. IX Servicio en Medio Acido
APNDICE A Referencias
APNDICE B Estndares y Especificaciones mencionadas en el Apndice
A
APNDICE C Publicaciones que no se incluyen en el Apndice A
APNDICE D Tensin de Fluencia Mnima Especificada para Material de
Tubera Comnmente
utilizado en Sistemas de Tuberas
APNDICE E Factores de Flexibilidad y de Intensificacin de
Tensin
APNDICE F Cabezales y Derivaciones Conformadas y soldadas
APNDICE G Pruebas de Soldadores Limitados a Lneas que operan a
menos del 20% de la
tensin de fluencia
APNDICE H Prueba de aplanamiento de tuberas
APNDICE I Preparacin de extremos para soldaduras a tope
APNDICE J Factores de conversin utilizados comnmente
APNDICE K Criterio para Proteccin Catdica
APNDICE L Determinacin de la resistencia remanente de sistemas
de tuberas
APNDICE M Criterio para el Control de Prdidas de Gas
APNDICE N Prctica Recomendada para la Prueba Hidrosttica In Situ
de Tuberas.
APNDICE O Preparacin de Preguntas Tcnicas
APNDICE P Denominacin para las Figuras
APNDICE Q Esquemas de Alcance
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INTRODUCCIN
Generalidades. El Cdigo ASME para tuberas a presin B31, consiste
de un conjunto de secciones que se publican independientemente con
el aval de ANSI, destinadas a cubrir los requeri-mientos de
construccin (y en determinados casos de operacin, mantenimiento y
aban-dono) de sistemas de tuberas para distintas aplicaciones
especficas. En lo que sigue y salvo que expresamente se indique lo
contrario, la palabra Cdigo deber interpretarse como sinnimo del
Cdigo ASME B31 en general o ms especfica-mente la Seccin B31.8
Sistemas de Tuberas para Transmisin y Distribucin de Gas. El Cdigo
establece un conjunto de requerimientos de ingeniera que se
consideran apro-piados para el diseo y la fabricacin de sistemas de
tuberas confiables y seguros para la mayora de las aplicaciones.
Aunque la seguridad es una cuestin central, no es el nico factor
que determina los re-quisitos de la especificacin de un sistema de
tuberas para una aplicacin en particular. En este sentido, el
propio Cdigo se atribuye ciertas limitaciones al afirmar:
El Cdigo no es un manual de diseo No elimina la necesidad de
contar con el juicio de un profesional experimentado,
capaz de establecer requerimientos ms especficos o ms exigentes,
dependiendo de las circunstancias.
En la medida de lo posible, el Cdigo establece sus
requerimientos para el diseo me-diante principios bsicos de diseo y
frmulas, suplementadas mediante reglas que per-mitan la correcta
seleccin de componentes. El Cdigo prohbe diseos y prcticas que se
consideren inseguras y contiene adverten-cias en casos que no
requieren una prohibicin expresa pero necesitan una especial
con-sideracin. La Seccin B31.8 contiene:
a) referencias a especificaciones aceptables de materiales y
estndares de componen-tes, incluyendo los requerimientos
dimensionales y de resistencia.
b) Requerimientos para el diseo de componentes y conjuntos. c)
Requerimientos y datos para evaluar y limitar tensiones, reacciones
y movimien-
tos relacionados con la presin, los cambios de temperatura y
otras cargas. d) Guas y limitaciones para seleccionar y utilizar
materiales, componentes y mto-
dos de unin. e) Requerimientos para la fabricacin, ensamblado e
instalacin de tuberas. f) Requerimientos para examinar,
inspeccionar y ensayar tuberas.
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g) Procedimientos para la operacin y el mantenimiento que son
esenciales para la seguridad pblica.
h) Prevenciones para la proteccin de las tuberas de la corrosin
externa e interna. El propsito del Cdigo es que las nuevas
emisiones, adendas y revisiones no tengan efecto retroactivo. La
edicin efectiva es la que estaba vigente seis meses antes de la
fe-cha del contrato original del suministro, quedando sujeto al
acuerdo entre partes la inclu-sin de los requerimientos de
emisiones posteriores a esa fecha. Antes de aplicar los
requerimientos del Cdigo, se recomienda analizar su compatibilidad
con otros requerimientos que tengan orden de precedencia impuestos
por leyes, regula-ciones, especificaciones generales o
particulares, etc. Se emiten adendas o actualizaciones cada seis
meses y una nueva emisin del Cdigo en periodos que oscilan entre
tres y cinco aos. Cuando un determinado sistema de tuberas no pueda
encuadrarse dentro de alguna de las secciones del Cdigo, el usuario
puede seleccionar el que mejor encuadre al suministro bajo
consideracin. Sin embargo, el Cdigo advierte sobre la necesidad de
considerar las particularidades del caso y la necesidad de incluir
requerimientos adicionales, comple-mentarios o sustitutivos
especficos. El Apndice Q presenta esquemas en los que se detalla el
alcance de los sistemas com-prendidos dentro del alcance de los
requerimientos de este Cdigo. Interpretaciones. Cuando existan
dudas sobre el alcance, caractersticas o aplicabilidad de
determinados requerimientos del Cdigo, pueden remitirse pedidos de
interpretacin utilizando los pro-cedimientos formales establecidos.
Casos del Cdigo. Los Casos son formas documentadas de responder a
los requerimientos formulados por usuarios y se incluyen dentro de
las actualizaciones o emisiones del Cdigo. No deben considerarse de
cumplimiento obligatorio, estando sujetos al acuerdo entre partes.
Los casos se publican con un determinado perodo de vigencia luego
del que pueden ser renovados, eliminados o incorporados al cuerpo
principal del Cdigo.
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PREVISIONES GENERALES Y DEFINICIONES Generalidades. Estndares y
Especificaciones. Los estndares y especificaciones aplicables bajo
la jurisdiccin de este Cdigo se listan en el Apndice A, sin
referencia expresa a la edicin aplicable por razones de practicidad
y actualizacin. Algunos de los requerimientos establecidos en esos
estndares y especificaciones pueden estar complementados o
incrementados en el cuerpo del Cdigo, advirtindose a los usua-rios
que deben tener en cuenta esta cuestin antes de aplicar
directamente los un estndar o especificacin. Estndares de
dimensiones. Siempre que resulte posible, se recomienda adherir a
los estndares publicados por ANSI. Este requisito no obligatorio
permite el uso de otras especificaciones que cumplan con los mismos
propsitos y sean compatibles. Conversin de unidades. Se incluyen en
el Apndice I. Alcance. Este Cdigo cubre el diseo, la fabricacin,
instalacin, y pruebas de facilidades de tube-ras utilizadas para el
transporte de gas, pero tambin se incluyen los aspectos de la
ope-racin y el mantenimiento de esas facilidades que pueden afectar
la seguridad. El Cdigo no se aplica a:
a) Diseo y manufactura de recipientes de presin cubiertos por el
ASME B&PVC. b) Sistemas de tuberas diseados para trabajar a
temperaturas por encima de 450 F
(233 C) o por debajo de -20 F (-29 C). c) Sistemas de tuberas ms
all de la salida del medidor del cliente. d) Sistemas de tuberas en
refineras de petrleo o plantas de de extraccin de gaso-
lina, plantas de tratamiento de gas que no sean las lneas
principales de deshidra-tacin, las tuberas de todas las plantas de
procesamiento instaladas como parte de un sistema de transporte de
gas, plantas de manufactura de gas, plantas industria-les o
minas.
e) Tuberas de venteo que operan a presin prxima a la atmosfrica
para la disposi-cin de gases de cualquier tipo.
f) Conjuntos de cabeza de pozo incluyendo la vlvulas de control,
lneas de transmi-sin entre la cabeza de pozo y la trampa o
separador, tuberas de facilidades de produccin en plataformas aguas
afuera.
g) El diseo y la manufactura de componentes, aparatos o
instrumentos con marca o propiedad registrada.
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h) El diseo y la manufactura de intercambiadores de calor
(TEMA). i) Sistemas de transporte de petrleo lquido (ANSI/ASME
B31.4). j) Sistemas de transporte de barros o lodos lquidos. (ASME
B31.11). k) Sistemas de transporte de dixido de carbono (ANSI/ASME
B31.4). l) Sistemas de tuberas de gas natural licuado (NFPA 59 y
ASME B31.3).
Propsitos. Los requerimientos del Cdigo son adecuados para
satisfacer los estndares de seguridad para la mayora de las
situaciones que se encuentran en la industria del gas, aunque se
reconoce la imposibilidad de tener en cuenta todas las situaciones
inusuales o poco co-munes, no se pueden proporcionar guas completas
de diseo. Explcitamente se establece la necesidad de recurrir a la
supervisin de personal con co-nocimiento y experiencia que permita
evaluar y considerar esos vacos normativos. Los requerimientos de
Cdigo deben considerarse mnimos y estn relacionados con:
a) La seguridad del pblico en general. b) La seguridad de los
empleados en la medida en que esta pueda resultar afectada
por el diseo bsico, la calidad de los materiales y de la mano de
obra. c) Requerimientos de prueba, operacin y mantenimiento de las
facilidades de
transmisin y distribucin de gas. Toda otra regulacin
concerniente con la seguridad que pueda tener jurisdiccin no ser
reemplazada por los requerimientos de este Cdigo. Con excepcin de
lo establecido en el Captulo V del Cdigo (Procedimientos de
Opera-cin y Mantenimiento), no se intenta que los requerimientos se
apliquen retroactivamente a instalaciones existentes en el momento
de su publicacin. Sin embargo, los procedimientos de operacin y
mantenimiento de este Cdigo se aplica-rn a las instalaciones
existentes y cuando esas instalaciones sean recalificadas
incremen-tando su capacidad. El personal afectado a tareas de
inspeccin debe estar suficientemente entrenado y fami-liarizado con
los requerimientos del Cdigo. Definiciones de sistemas de tuberas.
Terminologa general. Gas: En el sentido en que se utiliza en este
Cdigo es cualquier mezcla de gases en pro-porciones adecuadas para
el consumo como combustible domstico e industrial, transpor-tado al
usuario mediante un sistema de tuberas.
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Los tipos ms comunes son el Gas Natural, Gas Manufacturado y Gas
Licuado de Petr-leo transportado en forma de vapor, con o sin el
agregado de aire. Compaa Operadora (Operating Company): Es el
individuo, sociedad, corporacin, agencia pblica o cualquier otra
entidad que opera en las facilidades de transporte y/o dis-tribucin
de gas. Derechos de paso privados (Private Right of Way): Son
aquellos terrenos no ubicados en carreteras, calles o autopistas
utilizados por el pblico. Invasin paralela (Parallel Encroachment):
Es la parte de una tubera que corre paralela y sin necesariamente
cruzar una carretera, autopista o calle. Hot Taps: Generacin o
instalacin de un ramal en una tubera mientras se encuentra en
operacin, bajo presin. Trinchera o bveda (Vault): Estructura
subterrnea accesible, diseada para contener tu-beras y componentes
de tuberas tales como vlvulas, reguladores, etc. Transporte de Gas
(Gas Transportation): Es la recoleccin, transmisin o distribucin de
gas mediante una tubera. Lnea o Tubera (Pipeline): Son todas las
partes fsicas constitutivas a travs de las que el gas es
transportado, incluyendo tubos, vlvulas, accesorios, bridas
(incluyendo tornillos y sellos), reguladores, recipientes de
presin, amortiguadores de pulsaciones, vlvulas de alivio y otros
dispositivos montados sobre la tubera, unidades de compresin,
estaciones de medicin, estaciones de regulacin y conjuntos
fabricados. Dentro de esta definicin se incluyen las lneas de
recoleccin y distribucin, incluyendo accesorios que se instalan
fuera de costa para transporte del gas desde las facilidades de
produccin hasta las facili-dades costa adentro y el equipamiento
para almacenamiento de gas fabricado con tubos. Sistemas de
tuberas. Sistema de transmisin (Transmission System): Es uno o ms
segmentos o sectores de una tubera, usualmente interconectados,
formando una red que transporta el gas desde los puntos de
recoleccin, la salida de una planta de procesamiento de gas o un
campo de almacenamiento hasta un sistema de distribucin de alta o
baja presin, un cliente de alto consumo u otro campo de
almacenamiento. Lnea de transmisin (Transmission line): Es un
segmento de una lnea instalado entre campos de almacenamiento.
Campo de almacenamiento (Storage Field): Es un campo geogrfico
conteniendo un po-zo o un grupo de pozos interconectados que se
dedica en forma excluyente al almacena-miento sub-superficial de
grandes volmenes de gas que se utilizarn en el futuro.
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Sistema de distribucin. Sistema de distribucin de baja presin
(Low pressure distribution system): Son los sis-temas que operan a
la misma presin a la que el gas es suministrado para el consumo de
los usuarios. Sistema de distribucin de alta presin (High pressure
distribution system): Son los sis-temas que operan a presiones
sustancialmente superiores a la de suministro a los usuarios.
Tubera principal (Gas main or distribution main): Es un segmento de
la tubera o siste-ma de distribucin instalado para conducir el gas
a lneas individuales u otras lneas prin-cipales. Lnea de servicio
de gas (Gas service line): Tubera instalada desde una tubera
principal al medidor de consumo de un usuario. Sistema de
recoleccin (Gathering system): Uno o ms segmentos de la tubera,
usual-mente interconectados formando una red, que transportan el
gas desde una o ms facili-dades de produccin hasta la entrada de
una planta de procesamiento. Cuando no existan plantas de
procesamiento, el gas es transportado directamente a las redes de
distribucin para el consumo. Lnea de recoleccin (Gathering Line):
Es una parte del sistema de recoleccin. Lnea de almacenamiento de
gas (Gas storage line): Tubera para transportar el gas entre una
estacin de compresin y un pozo para su almacenamiento subterrneo.
Sistemas Miscelneos. Tubera de instrumentos (Instrument Piping):
Incluye a todas las lneas, accesorios y vl-vulas utilizados para
conectar la tubera principal con los instrumentos, aparatos o entre
instrumentos y aparatos de medicin. Tubera de control (Control
piping): Incluye todas las lneas, accesorios y vlvulas utili-zados
para conectar la tubera principal con los instrumentos, aparatos o
entre instrumen-tos y aparatos de control. Tubera de muestreo
(Sample piping): Incluye todas las lneas, accesorios y vlvulas
uti-lizados para recolectar muestras de gas, vapor, agua o aceite.
Facilidad de produccin (Production facility): Incluye las tuberas y
el equipamiento uti-lizado para la produccin, extraccin,
recuperacin, elevacin, estabilizacin, separacin, tratamiento,
mediciones asociadas y compresin en campo, inyeccin de gas o
suministro de gas combustible. El sistema de tuberas y/o el
equipamiento debe ser utilizado para la extraccin de gas de petrleo
lquido o gas natural desde los yacimientos y su acondicio-namiento
para el transporte.
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Planta de procesamiento de gas (Gas processing facilities): Es
una facilidad utilizada para la extraccin de productos comerciales
a partir del gas. Medidores, reguladores y estaciones de alivio de
presin. Medidores. Medidor del cliente (Customers meter): Es el
aparato para medir el gas entregado para consumo. Conjunto de
medicin (Meter set assembly): Incluye la tubera y los accesorios
instalados para conectar el lado de entrada del medidor de gas
(lnea de servicio) y la salida a la tu-bera del consumidor.
Reguladores. Regulador de servicio (Service regulador): Es un
regulador instalado en una lnea de ser-vicio de gas para controlar
la presin a la que se entrega el gas a un consumidor. Regulador de
monitoreo (Monitoring regulador): Es un regulador instalado en
serie con otro regulador de presin para asumir automticamente el
control en casos de emergen-cia. Estacin de regulacin de la presin
(Pressure regulating station): Incluye el equipa-miento instalado
para reducir y regular automticamente la presin en la tubera aguas
abajo o tubera principal a la que se encuentra conectada. Se
incluyen las vlvulas, ins-trumentos de control, lneas de control,
cubiertas y el equipamiento de ventilacin. Estacin de limitacin de
la presin (Pressure limiting station): Incluye el equipamiento que
bajo condiciones anormales debe controlar para reducir, restringir
y cortar el su-ministro de gas a un sistema, evitando que la presin
exceda de un determinado valor. Este sistema puede asumir el
control durante el tiempo que dure la condicin anormal que lo
convoca. Este sistema tambin incluye la tubera y los dispositivos
auxiliares tales co-mo vlvulas, instrumentos de control, lneas de
control, cubiertas y equipamiento de ven-tilacin instalados de
acuerdo con los requerimientos del cdigo. Alivio de presin. Sistema
de alivio de presin (Pressure relief system): Incluye el
equipamiento instalado para el venteo de gas del sistema al que
protege con el propsito de evitar que la presin exceda un valor
predeterminado. El gas puede ventearse a la atmsfera o a otro
sistema de contencin a menor presin, capaz de almacenar una
cantidad suficiente de gas de un modo suficientemente seguro. Se
incluyen los dispositivos auxiliares tales como las vl-vulas,
instrumentos de control, lneas de control, cubiertas y equipos de
ventilacin, insta-lados de conformidad con los requisitos del
cdigo. Vlvulas.
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Vlvula de cierre (Stop valve): Es una vlvula que impide el
pasaje de gas en una lnea. Vlvula de servicio de lneas (Service
line valve): Es una vlvula de cierre de operacin rpida, accesible
para la interrupcin del suministro de gas a una lnea de distribucin
a usuarios. Debe estar ubicada en la lnea de servicio, ms all del
regulador de servicio o del medidor. Vlvula de control (Curb
valve): Es una vlvula de cierre instalada debajo de la acera en
proximidad o junto a la lnea que delimita la propiedad, accesible
dentro de una caja de contencin y operable mediante una llave o
dispositivo removible. Vlvula de retencin (Check valve): Es una
vlvula de un sentido. Equipamiento de almacenamiento de gas.
Contenedor tipo tubera (Pipe-type holder): Cualquier tramo de
tubera utilizado para almacenar gas. Garrafa (Bottle): En trminos
del Cdigo es una estructura fabricada integralmente con tubos y
cabezales de cerramiento forjados o conformados, integrales,
ensayados en la planta su fabricante. Contenedor del tipo garrafa
(Bottle type holder): Botelln o grupo de botellones
interco-nectados e instalados en un determinado sitio para el
almacenamiento de gas. Definiciones de los componentes de los
sistemas de tuberas. General. Plstico (Plastic): Trmino utilizado
para describir un material formado esencialmente por componentes
orgnicos, cuyo peso molecular es alto o muy alto, slido en su
estado final aunque puede ser conformado por transferencia y modelo
(flujo). El Cdigo se refie-re a dos tipos de plsticos:
Termoplsticos y termoestables (thermosettings).
Termoplsticos (Thermoplastic): Pueden ablandarse y endurecerse
repetidamente por aumento y disminucin de la temperatura.
Termoestables (Thermosetting): Puede transformarse en un
producto sustancial-mente insoluble o no fusible cuando se lo cura
mediante la aplicacin de calor o por procesos qumicos.
Hierro dctil (Dctil iron): Este trmino que se utiliza para
designar el hierro nodular describe materiales fundidos en los que
el grafito se encuentra segregado en forma esfe-roidal lugar de
lminar. Fundicin de hierro (Cast iron): a secas se aplica a la
fundicin gris. En este material fe-rroso la mayor parte del
contenido de carbono se encuentra en estado libre, en forma de
lminas dispersas en el volumen del componente.
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tems de propietario (Proprietary tems): Componentes fabricados y
comercializados por una compaa que posee derechos exclusivos o con
restricciones para su fabricacin y comercializacin. Tubo contenedor
(Pipe container): Estructura fabricado mediante tubo y cerramientos
apropiados. Tubera. Cao, tubo o tubera (Pipe): Producto tubular
prefabricado para su comercializacin. Los cilindros fabricados
mediante el rolado de chapa no se incluyen en esta definicin. Tubo
expandido en fro (Cold expanded pipe): Tubos con o sin costura,
formado median-te la expansin en fro de modo que su circunferencia
se incremente en no menos de un 0,50%. Dimensiones. Tramo (length):
Parte de una tubera del largo provisto por su fabricante, con
indepen-dencia de su longitud real. Espesor nominal de pared
(Nominal wall thickness): Es el espesor nominal utilizado en los
clculos de diseo. Bajo los requerimientos del Cdigo, el tubo puede
ordenarse por su espesor nominal, sin tener en cuenta las
tolerancias por defecto permitidas en la espe-cificacin del
material. Tamao nominal de la tubera (Nominal Pipe Size NPS): Es
una designacin adimensio-nal que establece el tamao estndar de la
tubera (NPS 10, NPS 16). Dimetro nominal o externo (Diameter or
Nominal Outside Diameter): Dimetro externo del tubo en la condicin
en que es especificado o provisto y que no debe confundirse con el
NPS. Por ejemplo el NPS 12 tiene un dimetro exterior nominal de
12,75. Propiedades mecnicas. Tensin (o resistencia de) fluencia
(Yield Strength): Cantidad expresada en unidades de fuerza
divididas en unidades de longitud al cuadrado (Fuerza por unidad de
rea), define el nivel de esfuerzo a partir del que un material
fluye. Este punto no siempre puede de-finirse estrictamente a
partir de las curvas de ensayo mecnico de probetas del material,
define el lmite a partir del cual parte de la deformacin no es
recuperable (Deformacio-nes permanentes). Los valores que deben
asignarse a los distintos materiales estn defini-dos en las
especificaciones aceptables para el Cdigo. Tensin (o resistencia)
de rotura (Tensile Strength): Se expresa en las mismas unidades que
la tensin de fluencia y se define por el punto ms alto de la curva
del ensayo de traccin, estableciendo el mximo valor de la tensin
que el material ensayado puede so-portar justo antes de la
falla.
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Mnima tensin de fluencia especificada (Specified Minimum Yield
Strength SMYS): Expresado en unidades de fuerza por unidad de rea,
es el valor mnimo de la tensin de fluencia establecido en la
especificacin a la que responde el material del cual el compo-nente
es fabricado. Mnima tensin de rotura especificada (Specified
Minimum tensile Strength): Expresado en unidades de fuerza por
unidad de rea, es el valor mnimo de la tensin de rotura
esta-blecido en la especificacin a la que responde el material del
cual el componente es fabri-cado. Mnimo alargamiento especificado
(Specified Minimum Elongation): Valor expresado en porciento que
esta establecido en la especificacin de cada material aceptado por
el C-digo. Tubos o caos de acero. Acero al carbono (Carbon Steel):
En el lenguaje cotidiano, cuando no se establecen lmi-tes para el
contenido de otros componentes, el trmino acero se utiliza para
designar al acero al carbono. Para precisar esta acepcin, el
contenido de otros metales no debe ex-ceder los siguientes lmites:
Cobre 0,60% Manganeso 1,65% Silicio 0,60% En todos los aceros al
carbono inevitablemente existirn pequeas cantidades residuales de
elementos incorporados en las distintas etapas del proceso de
obtencin. Esos elemen-tos pueden considerarse aceptables, de
existencia incidental y no sujetos a determinacin y control. Acero
de aleacin (Alloy Steel): En lenguaje cotidiano, un acero se
considera aleado cuando uno o ms de los siguientes elementos
superan los valores indicados: Cobre 0,60% Manganeso 1,65% Silicio
0,60% O cuando se especifica o establece el contenido mnimo de
alguno de los siguientes ele-mentos:
Aluminio Boro Cromo (hasta 3,99%) Cobalto Columbio
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Hoja 13 de 146
Molibdeno Nquel Titanio Tungsteno Vanadio Zirconio
O se agrega otro elemento de aleacin con el propsito de alterar
las propiedades qumi-cas, fsicas o mecnicas. Del mismo modo que en
el caso anterior, no puede evitarse la presencia de otros
elemen-tos en pequeas cantidades que no se consideran importantes y
que no se especifican o requieren. En tales casos, no deben exceder
las siguientes proporciones: Cromo 0,20% Cobre 0,35% Molibdeno
0,06% Nquel 0,25% Procesos de manufactura (Pipe Manufacturing
Process): El Cdigo se refiere a los tipos y designaciones de las
uniones soldadas de acuerdo con el estndar ANSI/AWS A3.0 o como se
establece expresamente a continuacin:
Tubera soldada por resistencia elctrica
(Electric-resistance-welded pipe): Tubo fabricado por tramos o en
forma continua (de bobina) y luego cortados a medida final. Cada
tramo tiene una soldadura longitudinal a tope, formada mediante el
aporte de calor generado por efecto Joule (resistencia elctrica).
Las especifica-ciones tpicas de estos productos son ASTM A53, ASTM
A135 y API 5L.
Tubera soldada a tope en horno (Furnace Butt-Welded Pipe): Hay
dos variantes de este tipo: a) Bell-Welded: Tubo producido en
tramos individuales con la unin longitudinal
a tope generada por presin mecnica (forjado en molde o matriz
cnica) a temperatura en el horno. La matriz sirve al doble propsito
de conformar a forma tubular y soldar. Especificaciones tpicas son
ASTM A53 y API 5L.
b) Continuous Welded: Producido en forma continua a partir de
bobinas, subse-cuentemente cortado a las longitudes comerciales. La
unin longitudinal a to-pe se obtiene por la presin (forjado)
producida por rodillos. Especificaciones tpicas son ASTM A53 y API
5L.
Tubera soldada por fusin elctrica (Electric-fusion-welded pipe):
Tubera con una unin longitudinal a tope generada en un tubo
preformado. El mtodo de unin es soldadura manual o automtica de
arco elctrico, de uno o ambos lados. Las especificaciones de
material tpicas son ASTM A134, ASTM A139 (sin mate-rial de aporte),
ASTM A671 y ASTM A672 (con material de aporte).
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Tubera soldada en espiral (Spiral-welded pipe): La unin se
efecta mediante soldadura por arco elctrico utilizando juntas a
tope, solapadas, etc. Las especifi-caciones tpicas son ASTM A134,
ASTM A139, ASTM 5L (Juntas a tope) y ASTM A211 (Juntas a tope,
solapadas, etc.).
Tubera soldada por presin y resistencia (Electric-flash-welded
pipe): La unin se obtiene por la combinacin de presin y
calentamiento por resistencia elctrica. La especificacin tpica es
la API 5L.
Tubera soldada por doble arco elctrico sumergido
(Double-submerged-arc-welded pipe): Tubera en la que la unin
longitudinal se obtiene mediante arco sumergido en dos pasadas, al
menos una del lado interno. Las especificaciones t-picas son ASTM
A381 y API 5L.
Tubera sin costura: Tubos fabricados en caliente y en caso de
necesidad - traba-jados en fro para obtener la forma y dimensiones
finales deseadas. Las especifi-caciones tpicas son ASTM A53, ASTM
A106 y API 5L.
Diseo, fabricacin, operacin y pruebas. General. Area: Clase de
ubicacin geogrfica a lo largo del tendido de la tubera, asignada en
fun-cin de la proximidad y el tamao de centros industriales o
urbanos (Cantidad y tipo de edificios) en los que habitan personas.
La clase de rea asignada tiene implicancias en los requerimientos
de diseo, fabricacin, pruebas, operacin y mantenimiento de las
tuber-as. Tuberas de plstico. Unin mediante cemento solvente
(Solvent cement joint): Unin que se efecta en tuber-as de plstico
termo-estable, utilizando un cemento solvente que forma una unin
conti-nua entre las superficies en contacto. Unin por fusin trmica
(Heat fusin joint): Unin efectuada en una tubera de plstico
termo-estable calentando suficientemente la zona a unir y
efectuando cierta presin. Unin por adhesivo (Adhesive joint): Unin
efectuada en una tubera de plstico utilizan-do una sustancia
adhesiva que forma una unin continua entre las superficies en
contacto, sin disolucin. Relacin de dimensin estndar (Standard
dimension ratio): Relacin entre el dimetro externo y el espesor de
la seccin transversal de una tubera de plstico termo-estable.
Tensin hidrosttica de larga duracin (Long term hydrostatic
strength): Es la tensin circunferencial de una tubera de plstico
que puede producir la falla en unas 100.000 horas de aplicacin
continuada. Fabricacin.
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Predeformado en fro (Cold springing): En trminos del Cdigo es la
fabricacin de una tubera con un largo nominal menor al requerido
para inducir una precarga de montaje que compense esfuerzos
operativos total o parcialmente. Incremento de capacidad
(Uprating): Es la recalificacin (aumento) en la capacidad no-minal
(parmetros de diseo) de una tubera existente. Diseo. Presin
(Pressure): A menos que se indique lo contrario es la presin
manomtrica (Por encima de la presin atmosfrica). Presin de diseo
(Design Pressure): Es la presin mxima permitida por el Cdigo,
de-terminada utilizando los mtodos y procedimientos aplicables para
los materiales y las ubicaciones que corresponde. Presin Mxima de
Operacin (Maximum Operating Pressure, MAOP): Es la presin ms alta a
la que una tubera puede operar durante un ciclo de operacin normal.
Presin Mxima de Operacin Permitida (Maximum Allowable Operating
Pressure): Es la presin mxima a la que un sistema puede operar de
conformidad con los requerimien-tos del Cdigo. Presin Mxima de
Prueba permitida (Maximum Allowable Test Pressure): Es la presin
mxima de prueba permitida por el Cdigo, para el material y ubicacin
que corresponde. Presin de Servicio Estndar (Standard Service
Pressure): Es la presin a la cual opera normalmente una tubera.
Proteccin por Sobre-presin (Overpressure Protection): Condicin de
seguridad provis-ta por dispositivos dispuestos con ese propsito.
Presin de prueba de Retencin (Standup Pressure Test): Valor de la
presin que debe mantenerse durante un perodo determinado de tiempo,
con el propsito de detectar pr-didas por su disminucin gradual.
Temperatura. Temperatura ambiente (Ambient temperature): Es la
temperatura del medio circundante. Temperatura del terreno (Ground
Temperatura): Temperatura del terreno en contacto con o en
proximidad de una tubera. Tensiones.
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Expresado en unidades de carga por unidad de superficie, es una
magnitud (que puede ser relativamente compleja) que representa o
describe el estado de solicitacin en un punto o seccin de una
tubera. Tensin de operacin (Operating Stress): Es la tensin que
acta en una tubera en las condiciones de operacin normal. Tensin
circunferencial (Hoop Stress, SH): Es la tensin que acta en la
direccin circun-ferencial de una tubera o recipiente, usualmente
inducida por la presin (interna o exter-na) actuante. En este caso,
su valor se determina mediante la frmula de Barlow.
2HPDS
t=
Tensin Circunferencial Mxima Admisible (Maximum Allowable Hoop
Stress): Es el valor mximo que puede alcanzar la tensin
circunferencial aplicada, en funcin del ma-terial, ubicacin,
condiciones operativas, etc, de conformidad con los requerimientos
del Cdigo. Tensin secundaria (Scondary Stress): Son las tensiones
causadas por otras causas dife-rentes de la presin interna o
externa. Las causas expresamente incluidas en el Cdigo son:
Llenado de la trinchera Trfico Accin de viga en la luz Cargas
transferidas por los soportes Cargas transferidas por conexiones a
la tubera
Aseguramiento de la Calidad. El sistema de control de calidad
esta constituido por las acciones preventivas sistemticas y
planificadas que se requieren para garantizar que los materiales,
productos y servicios satisfacen los requerimientos del Cdigo.
Todas las organizaciones que efecten diseo, fabricacin, ensamblado,
montaje, inspec-cin, exmenes, pruebas, instalacin, operacin y
mantenimiento en el contexto de la ASME B31.8 debe tener un sistema
de Aseguramiento de la Calidad escrito conforme los requerimientos
de los documentos aplicables.
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CAPTULO I MATERIALES Y EQUIPAMIENTO Generalidades. Para
satisfacer los requerimientos del cdigo, todos los materiales que
se utilicen en la construccin del sistema de tuberas (caos, tubos,
accesorios, etc.) y formen parte de la instalacin en forma
permanente durante su operacin, deben satisfacer los niveles de
calidad y seguridad, calificados mediante el cumplimiento de los
estndares y normas aceptables. Calificacin de los materiales y el
equipamiento. La calificacin de un material o componente requiere
de su inclusin en alguna de las siguientes categoras, para las que
el Cdigo establece requerimientos especficos: a) Items que
satisfacen los estndares y especificaciones referenciados en este
Cdigo
(Prrafo 814). Las especificaciones de materiales referenciadas
por el Cdigo se incluyen en el Apndice A. Los estndares no
referenciados de materiales de uso frecuente se inclu-yen en el
Apndice C. Tuberas de acero. Pueden utilizarse los tubos
manufacturados de acuerdo con especi-ficaciones de la Tabla
siguiente.
Los tubos expandidos en fro deben satisfacer los requerimientos
del estndar API 5L. Tuberas de fundicin de hierro dctil. Deben
satisfacer los requerimientos de la es-pecificacin ANSI A21.52
Ductile Iron Pipe Pipe, Centrifugally Cast, in Metal Molds or Sand
Lined Molds for Gas. Tubos y componentes de plstico. Deben
conformar los siguientes estndares: ASTM D 2513 Thermoplastic Gas
Pressure Pipe, Tubing, and Fittings. ASTM D 2517 Reinforced Epoxi
Resin Gas Pressure Pipe and Fittings.
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Calificacin de materiales para tuberas de plstico. El usuario
debe investigar y es-tablecer que las propiedades y caractersticas
del material son adecuadas para las con-diciones de servicio
(resistencia mecnica, rigidez, resistencia al ataque qumico y
f-sico, etc.). Cuando deban unirse materiales de distintas
especificaciones, deben conducirse eva-luaciones y pruebas
tendientes a mostrar la compatibilidad, calidad y seguridad para
soportar las condiciones de servicio (Prrafo 842.39).
b) Items relevantes para la seguridad para los que el Cdigo
establece estndares, que satisfacen los requerimientos de un
estndar o especificacin que no esta expresamen-te referenciado en
el Cdigo. Todo material que satisfaga una especificacin escrita que
no difiera substancialmente con los requerimientos de los estndares
referencia-dos por el Cdigo puede utilizarse. Este permiso no exime
de la necesidad de consi-derar debidamente la soldabilidad y otras
particularidades que pudieran afectar adver-samente la calidad de
la construccin.
En los casos que en que se curse un pedido formal de aprobacin
al Comit B31, se debe indicar la especificacin a la que el material
responde y proporcionar informa-cin completa sobre la composicin
qumica, propiedades fsicas y toda informacin relevante que permita
la evaluacin y aprobacin antes de su empleo.
c) Items no relevantes para la seguridad para los que el Cdigo
establece estndares, que satisfacen los requerimientos de un
estndar no expresamente referenciado en el C-digo. Pueden
utilizarse en la medida en que se efecten evaluaciones y pruebas
desti-nadas a determinar su aptitud para el servicio que deben
prestar; los niveles mximos de tensin no superen el 50% del valor
mximo permitido por el Cdigo y su empleo no se encuentre
expresamente prohibido en el Cdigo.
d) Items para los que el Cdigo no establece estndares
(Compresores de gas). Para cali-
ficar su empleo, deben efectuarse evaluaciones y pruebas
tendientes a establecer que son adecuados para su utilizacin para
el servicio requerido y las especificaciones tc-nicas del
fabricante satisfacen las condiciones de operacin del sistema.
e) Items de marca registrada. Aplican los mismos requisitos
previos.
f) Tubera usada o no identificada. Pueden utilizarse en la
medida en que se satisfagan
los siguientes requisitos:
Tuberas de acero. Se permite el empleo de tuberas extradas de
una lnea para su reutilizacin en la misma lnea o en otra operando
bajo condiciones de presin y temperatura iguales o menos exigentes,
sujeto a ciertas condiciones que se enumeran a continuacin.
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Se pueden utilizar tuberas usadas y de especificaciones no
identificadas para aplica-ciones en las que no se excedan valores
de tensin de 6.000 psi (~ 420 kgf/cm2) y no requieran ser
conformados a radios de curvatura cerrados, despus que una
cuidadosa inspeccin visual asegure que no existen defectos que
afecten su resistencia. La sol-dabilidad debe asegurarse mediante
las pruebas que se indican ms adelante. Los tubos usados o de
especificacin desconocida pueden calificarse para operar a
tensiones superiores a 6.000 psi o para servicio que requiera
curvado a radios peque-os cuando se efecten los exmenes que se
indican en la Tabla y prrafos a las que ella refiere:
(a) Inspeccin. Las tuberas deben limpiarse interna y
externamente para una adecua-
da inspeccin visual que determine que esta razonablemente
redondo y recto, libre de defectos que limiten su capacidad.
(b) Propiedades de curvado. Para tuberas de NPS 2 y menores, un
tramo de tubera
ser curvado en fro a 90, alrededor de un mandril cilndrico con
un radio de 12 veces el dimetro nominal de la tubera, sin
evidencias de defectos injuriosos. Pa-ra tubos mayores al NPS 2, se
efectuarn las pruebas de aplastamiento del Apndice H con excepcin
que la cantidad de piezas a ensayar debe ser igual a las necesarias
para establecer la tensin de fluencia mnima.
(c) Determinacin del espesor. Excepto que el espesor se conozca
sin incertidumbre,
se deber medir el espesor en cuatro puntos a 90 en cada extremo
del tramo. Cuando se trate de varios tubos que pertenecen a un
mismo lote (Grado, tamao y espesor nominal), se efectuarn
mediciones en no menos del 10% de las piezas de
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cada largo individual y no menos del 10% del total. El espesor
nominal se calcu-lar como el promedio de las mediciones efectuadas
pero en ningn caso exceder de 1,14 veces el menor valor medido en
tuberas de NPS 20 o menor y 1,11 en tu-bos de dimetros nominales
mayores.
(d) Factor de eficiencia de junta. Cuando no puedan utilizarse
los procedimientos del
Captulo IV, se adoptar una eficiencia de junta de 0,60 para
tubos de NPS 4 o menores y 0,80 en los dems casos.
(e) Soldabilidad. Un soldador calificado efectuar una soldadura
circunferencial uti-
lizando el procedimiento calificado correspondiente, bajo las
condiciones ambien-tales ms adversas que puedan esperarse. Las
probetas se ensayarn de acuerdo con los requerimientos de la API
1104. Se deber preparar una probeta por cada 100 tramos de tubera
cuya soldabilidad desea calificarse cuando se trate de tubos de NPS
4 o mayores y una probeta cada 400 tramos en los restantes casos.
Cuan-do las pruebas requeridas por la API 1104 no puedan
satisfacerse, la soldabilidad puede asegurarse mediante ensayos que
determinen la composicin qumica y proceder de acuerdo con la Seccin
IX del ASME B&PVC1. Se debe extraer la misma cantidad de
probetas que en el caso anterior.
(f) Defectos superficiales. Las tuberas deben inspeccionarse
para detectar marcas,
ranuras, indentaciones (depresiones), etc., que puedan afectar
su comportamiento.
(g) Determinacin de la tensin de fluencia. Cuando no se disponga
de informacin objetiva sobre las propiedades mecnicas, deber
adoptarse un valor de fluencia mximo de 24.000 psi (~ 1.690
kgf/cm2). Alternativamente, las propiedades me-cnicas pueden
establecerse mediante el ensayo de traccin establecido en la API
5L, sobre la cantidad de probetas seleccionadas al azar que se
indica en la tabla siguiente.
Cuando la relacin entre la tensin de fluencia y la de rotura
exceda de 0,85 el tu-bo no podr utilizarse.
1 Boiler and Pressure Vessel Code.
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La tensin de fluencia ser el 80% del promedio, pero no podr
exceder el menor valor medido y en ningn caso se adoptar un valor
mayor a 52.000 psi (~ 3.660 kgf/cm2)
(h) Prueba hidrosttica. Una tubera nueva o usada de
especificacin desconocida
cuya resistencia haya sido degradada por la corrosin u otro
mecanismo de dete-rioro, ser sometida a una prueba hidrosttica
tramo por tramo (antes del ensam-blado) o despus de ensambladas
pero antes de su puesta en servicio.
Reutilizacin de tuberas de fundicin de hierro dctil. Se permite
la remocin y reuso de tramos de tubera en aplicaciones en la misma
lnea o en otras sometidas a condiciones de servicio equivalentes,
despus que una cuidadosa inspeccin muestre la ausencia de defectos
que reduzcan su calidad y resistencia mecni-ca. La tubera deber
someterse a la prueba de prdidas que prev el Cdigo (Prrafos 841.34
y 841.35). El empleo de tubos de especificacin desconocida esta
sujeto al cumplimiento de los re-querimientos del Prrafo 842.2
(Ductile Iron Requirements) que se desarrollarn ms adelante. Se
requiere que se efecten inspecciones que garanticen la calidad de
la tubera. Reutilizacin de tuberas de plstico. Las tuberas de
plstico usadas o de especificacin conocida con dimensiones que
hayan sido comprobadas para uso en servicio de gas natural pueden
reutilizarse siempre que sa-tisfagan las especificaciones ASTM D
2513 (termoplsticos) o ASTM D 2517 (Termoes-table), se hayan
inspeccionado por estado y condicin y se instale y pruebe de
acuerdo con los requerimientos de este Cdigo para tubera nueva.
Materiales para uso en climas fros. Deben tomarse precauciones
especiales cuando se trate de aplicaciones en bajas tempera-turas,
al seleccionar materiales que posean propiedades de tenacidad (y
otras condiciones de diseo) que asegure la ductilidad mnima
necesaria. Marcado. Todos los accesorios sern marcados de
conformidad con los requerimientos de sus es-tndares de fabricacin
o con la especificacin MSS SP-25. Cuando el marcado se efec-te
mediante punzonado o matrizado, las herramientas debern poseer
cantos redondea-dos para evitar inducir discontinuidades que puedan
afectar la resistencia mecnica de los componentes. Especificaciones
del equipamiento. Excepto para los casos en que expresamente se
establecen especificaciones (Apndices A y C), el Cdigo no provee
especificaciones completas para cubrir todos los componentes que se
requieren para la correcta operacin de una instalacin para el
transporte de gas natural.
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En general se proveen lneas y guas en diferentes secciones pero
se reconoce la necesi-dad de utilizar el criterio profesional para
asegurar que, en los casos en que no se estable-cen reglas, se
proceda de modo de satisfacer los objetivos de seguridad y filosofa
general del Cdigo. Transporte de la tubera. Toda tubera que tenga
una relacin dimetro espesor mayor o igual a 70 y que deba ser
utilizado para presiones de diseo que den lugar a tensiones
circunferenciales iguales o mayores al 20% de la tensin de fluencia
mnima especificada, debern acondicionarse para el transporte de
acuerdo con los requerimientos de la API RP 5L1 (Ferrocarril) o API
RP 5LPW (Buques). En los casos en que no pueda probarse
objetivamente que las condiciones de transporte hayan sido las
indicadas, los tubos sern probados hidrostticamente durante dos
horas a una presin mnima de 1,25 veces la MAOP si sern instalados
en ubicaciones Clase 1 o una presin mnima de 1,50 veces la MAOP en
cualquier otro caso.
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CAPTULO II SOLDADURA Generalidades. Las previsiones de este
captulo se aplican a las uniones de tuberas de acero, fundicin de
hierro dctil y cubre soldaduras de tope y filete en uniones
soldadas en tubos, acceso-rios y equipamiento, estando exceptuadas
las soldaduras longitudinales efectuadas para la fabricacin de los
tubos (fabricante). Las soldaduras pueden efectuarse con la tubera
fija en posicin o girando el tubo, cuando esto resulte posible y
conveniente. Todas las soldaduras se efectuarn despus de preparar y
calificar los procedimientos y los operadores de soldadura de
acuerdo con los requerimientos del Cdigo. Los estndares de
aceptabilidad para sistemas de tuberas que trabajarn a tensiones
ma-yores o iguales al 20% de la tensin de fluencia mnima sern los
que se establecen en la API 1104. Cuando deban efectuarse
soldaduras en zonas en las que existan riesgos por la presencia de
gas, debern tomarse las precauciones necesarias para asegurar la
ausencia de mezclas en proporciones combustibles o explosivas. Los
trminos de soldadura se corresponden con el estndar ANSI/AWS A3.0.
Preparacin para la soldadura. Soldaduras a tope. Algunos tipos de
soldaduras permitidos se incluyen en el Apndice I, cuyo contenido
se resume a continuacin por conveniencia. Generalidades. La
preparacin de biseles puede efectuarse de acuerdo con los esquemas
mostrados en la Fig. I4. Cuando la unin consista de materiales de
distinta resistencia, e material de aporte debe poseer una
resistencia igual o mayor a la mayor de ambas. No hay lmite al
ngulo mnimo de las secciones ahusadas para evitar transiciones
brus-cas. Para propsitos de diseo, el mximo valor del espesor de
diseo de la seccin de mayor espesor no puede adoptarse mayor que
1,50 veces el menor espesor. Dimetros desiguales.
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En tuberas diseadas para trabajar a una tensin admisible igual o
menor al 20% de la SYMS, se admiten diferencias (offset) de hasta
1/8 sin preparacin especial de bordes, con tal que se asegure la
penetracin completa. Para tuberas diseadas para trabajar a ms del
20% de la SYMS:
1) Cuando el espesor nominal de pared de las partes a unir no
difiere en ms de 3/32, no se requiere preparacin especial de
biseles con tal que se obtenga una soldadura de penetracin completa
como la de la Fig.I5.
2) Para el caso de diferencias mayores, se debe asegurar una
transicin con un ngu-lo comprendido entre 14 y 30, diseada de modo
compatible con las posibilida-des de acceso al interior y exterior
de la tubera.
Soldaduras de filete. Las dimensiones mnimas de las soldaduras
de filete a utilizar en la unin de bridas Slip-on y Socket Welds se
muestran en la Fig. I6 del Apndice I. Otras dimensiones mnimas para
aplicaciones similares se muestran en las Figs. 11 y 12 del citado
apndice. Soldaduras de sellado. Estas soldaduras debern efectuarse
por soldadores calificados. Se permite el empleo en uniones
roscadas aunque no puede acreditarse aporte a la resistencia.
Calificacin de procedimientos y de soldadores. En los sistemas
diseados para operar a tensiones circunferenciales menores o
iguales al 20% de la SYMS, deben calificarse de acuerdo con el API
1104 o la Sccin X del ASME B&PVC o de acuerdo con los
requerimientos del Apndice G. Requerimientos para sistemas operando
a ms del 20% de la SYMS. Los procedimientos de soldadura y los
operadores deben calificarse de acuerdo con los requerimientos de
la Seccin IX del ASME B&PVC o del API 1104/ Cuando los
operadores de soldadura calificados de acuerdo con la API 1104
acten en tuberas de estaciones de compresin, su calificacin debe
basarse en los ensayos destruc-tivos. Variables para la calificacin
de operadores. La API 1104 y la Seccin IX del ASME B&PVC
describen los parmetros del proceso que se consideran como
variables esenciales, aplicables a la calificacin de los
operado-res. Recalificacin de operadores. Cuando los operadores
hayan permanecido inactivos durante perodos mayores o iguales a los
seis meses, deben recalificarse. Todos los soldadores deben
recalificarse al menos una vez por ao.
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Registros de calificacin. Los registros con la informacin
relevante de los procesos de calificacin debe mantener-se en
archivos, al menos durante el tiempo en que dicho procedimiento se
encuentra en uso. La Compaa Operadora es responsable de mantener
registros de los procesos de califica-cin que indiquen las fechas y
resultados de las pruebas de calificacin. Precalentamiento. Se
determinar de conformidad con los requerimientos del Cdigo
aplicable, en funcin de la composicin qumica (Carbono equivalente),
espesores a unir, etc. Cuando se suelden materiales dismiles, el
material con requerimientos ms estrictos go-bernar la temperatura
de precalentamiento mnima. El precalentamiento puede efectuarse
mediante cualquier mtodo adecuado que asegure una temperatura
razonablemente uniforme, la que ser verificada mediante lpices
trmi-cos, pirmetros de termocupla o cualquier otro mtodo de medicin
compatible con las temperaturas mximas y las tolerancias
establecidas. Alivio de tensiones. De conformidad con los
requerimientos del ASME B&PVC, Seccin VIII, Div. 1.
Inde-pendientemente de la composicin qumica, debe considerarse la
necesidad de alivio de tensiones cuando las condiciones ambientales
den lugar a enfriamientos demasiado brus-cos. Las siguientes pueden
considerarse excepciones a la regla:
a) Soldaduras de filete o de bisel en uniones de que se utilicen
para unir tubos de NPS 2 o menores.
b) Soldaduras de filete o de bisel en uniones de 3/8 utilizadas
para fijar elementos agregados a la tubera o para unir elementos no
sometidos a presin.
Las soldaduras en espesores iguales o mayores a 1,25 deben
someterse al proceso de alivio de tensiones. Si cualquiera de los
materiales de una unin con materiales dismiles requiere alivio de
tensiones, la unin ser sometida a ese tratamiento. Temperatura de
alivio de tensiones. El tratamiento de alivio de tensiones debe
efectuarse a temperaturas no menores de 1.100 F (~ 595 C) en aceros
al carbono y a 1.200 F (~ 650 C) o superiores en aceros ferrti-cos
aleados. El calentamiento a la temperatura de tratamiento debe ser
suficientemente suave, mante-niendo el material a temperatura de
tratamiento no menos de 1 hr/pulg de espesor de pa-
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red, pero en ningn caso menos de hora. El enfriamiento tambin
deber efectuarse de un modo suficientemente suave. Mtodos para el
alivio de tensiones. El sistema completo, considerado como una
unidad, debe ser tratado antes de ser unido a otras partes. El
calentamiento podr localizarse en una banda de un ancho no menor de
2 (50 mm) a cada lado del cordn de soldadura a tratar, tomando
precauciones para que los gradientes de temperatura sean
relativamente bajos. Las derivaciones pueden tratarse mediante el
calentamiento localizado en una banda de las mismas dimensiones del
prrafo anterior. Equipamiento para el tratamiento de alivio de
tensiones. Puede efectuarse mediante induccin elctrica, alentadores
de anillo de llama, torchas y cualquier otro mtodo de calentamiento
que asegure una distribucin de temperaturas re-lativamente
uniforme. Las temperaturas de alivio de tensiones deben verificarse
mediante el uso de pirmetros de termocupla o cualquier otro
instrumento de rango, exactitud y sensibilidad adecuados. Prubas e
inspecciones de las soldaduras. Tuberas diseadas para trabajar a
tensiones iguales o menores al 20 % de la SYMS. Los cordones se
inspeccionarn visualmente o mediante tcnicas de muestreo. Las
soldaduras defectuosas sern removidas o reparadas. Tuberas diseadas
para trabajar a tensiones mayores al 20 % de la SYMS. Deben
utili-zarse tcnicas de END tales como RX, Partculas Magnticas o
equivalentes. No se per-mitir la inspeccin mediante trepanado. La
cantidad de costuras efectuadas en campo a inspeccionar se
seleccionar al azar cada da de construccin de la lnea y sern
inspeccionadas en la circunferencia completa o cuando la compaa
operadora as decida la inspeccin parcial el largo total examinado
deber satisfacer el mnimo que se establece para cada clase de
localizacin.
1) 10% para soldaduras en ubicaciones Clase 1. 2) 15% para
soldaduras en ubicaciones Clase 2. 3) 40% para soldaduras en
ubicaciones Clase 3. 4) 75% para soldaduras en ubicaciones Clase 4.
5) 100% para soldaduras en estaciones de compresin, cruces de ros
navegables,
cruces de autopistas mayores y de vas de ferrocarril cuando
resulte prctico, pero no menos de 90%.
6) 100% de las soldaduras de cierre no sometidas a prueba
hidrosttica.
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Todas las soldaduras inspeccionadas debern conformar los
estndares de calidad de la API 1104, debiendo repararse o
reemplazarse en caso que no los satisfagan. El examen radiogrfico
deber efectuarse de acuerdo con la API 1104. Para las tuberas de
NPS 6 o menor, diseadas para operar a tensiones iguales o menores
al 40% de la SYMS, los requerimientos anteriores son opcionales,
pero deben inspeccio-narse visualmente y ser aprobadas por un
inspector de soldadura calificado. Adicionalmente a los
requerimientos indicados, todas las soldaduras debern ser
exami-nadas por personal calificado. Reparacin o remocin de
soldaduras defectuosas en tuberas que operarn a tensiones iguales o
mayores al 20% de la SYMS. Conformarn los requerimientos de la API
1104.
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CAPTULO III SISTEMAS DE TUBERAS Y DETALLES DE FABRICACIN
Generalidades. Este captulo provee reglas para:
1) Especificaciones aplicables para la seleccin de componentes y
accesorios, con Excepcin de la propia tubera.
2) Mtodos aceptables para el marcado de derivaciones. 3)
Previsiones para tener en cuenta los cambios de temperatura. 4)
Mtodos aprobados para soporte y anclaje de sistemas de tuberas
expuestas y en-
terradas. No se incluyen reglas y previsiones para:
1) Materiales de tuberas (Captulo I) 2) Procedimientos de
soldadura (Captulo II) 3) Diseo de la tubera (Captulo IV) 4)
Instalacin y prueba de sistemas de tuberas (Captulo IV) 5)
Condiciones especiales para tuberas aguas afuera (Captulo VIII) 6)
Condiciones especiales para tuberas operando en medio cido (Captulo
IX).
Componentes de sistemas de tuberas. Generalidades. Deben
satisfacer los requerimientos de este captulo y cuando sea
necesario con las prcticas del buen arte, procedimientos
reconocidos de ingeniera que les permitan sopor-tar la presin de
diseo y otras cargas a las que el sistema estar sometido durante la
ope-racin. La presin de prueba hidrosttica debe ser considerada
como un factor que puede limitar o gobernar el diseo o la seleccin
de componentes que debern mantener la integridad estructural y la
hermeticidad. Vlvulas y dispositivos de reduccin de presin. Deben
satisfacer los estndares y especificaciones aceptadas por el Cdigo
y cumplir con las limitaciones de servicio establecidas por el
fabricante.
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Las vlvulas con cuerpo de fundicin dctil de acero segn la
especificacin ASTM A 395, dimensiones de acuerdo con la ANSI B16.1,
ANSI B16.33, ANSI B16.34, ANSI B16.38, API 6D o ASME B16.40 pueden
utilizarse reduciendo la MAOP al 80% de la correspondiente a
vlvulas de acero equivalentes, sujeto a los siguientes requisitos
adi-cionales:
1) La presin de diseo no excede de 1.000 psi. 2) No se utilizan
soldaduras en la instalacin o fabricacin de la vlvula.
Este tipo de vlvulas no puede utilizarse en estaciones de
compresin de gas. Las roscas de las vlvulas debern conformar los
requerimientos de las especificaciones ANSI B1.20.1, API 5L 0 API
6. Los reductores de presin deben cumplir los mismos requisitos que
las vlvulas. Bridas. Las dimensiones de las bridas debern conformar
los siguientes estndares:
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Las bridas, accesorios, vlvulas forjadas o fundidas del tipo
integral estn permitidas de-ntro de las presiones establecidas en
los estndares listados ms arriba, sujeto a las limi-taciones que se
establecen en los prrafos siguientes de este Cdigo. Las bridas
Slip-on cuadradas debern sustituirse por las del tipo con cubo de
resistencia equivalente, sustanciada mediante los procedimientos de
clculo del Apndice 2, Seccin VIII, Div.1 del ASME B&PVC. Para
las bridas tipo Welding Neck aplican los requerimientos de las
normas ASME B16.5 y MSS SP-44. El agujero de la brida debera ser
igual al de la tubera a la que esta ir unida. Los detalles de
preparacin de bordes pueden observarse en la Fig. I5 del Apndice I.
Las caras de contacto de las bridas de fundicin de hierro, hierro
dctil y acero debern poseer la terminacin superficial establecida
en la especificacin MSS SP-6 y las fabrica-das con materiales no
ferrosos la ANSI B16.24. Las bridas de clase menor a 125 deben
utilizarse con sellos de cara completa para evitar sobrecargas
durante la instalacin. En este caso, pueden emplearse tornillos
ASTM A193 y en cualquier otro caso solo pueden utilizarse tornillos
ASTM A 307 Gr. B, sin otro tra-tamiento que no sea el de alivio de
tensiones. El mismo temperamento debe utilizarse en el caso de
bridas de fundicin de hierro de la clase 250 o menor, integrales o
roscadas. Las bridas de acero de la clase 150 pueden unirse a otras
de clase 125, eliminado las caras elevadas, utilizando sellos de
cara completa y tornillos ASTM A193 o sellos convencio-nales con
tornillos ASTM A307 Gr. B, sin otro tratamiento que no sea el de
alivio de ten-siones. Las buenas prcticas sugieren seguir las
mismas reglas cuando se unen bridas de clase 300 a otras de clase
250 de fundicin de hierro. Las bridas Welding Neck de acero,
forjadas con el dimetro de agujero establecido en la ANSI B16.1 y
el espesor del cubo modificado, dimensiones de cubo y detalles de
las caras especiales, pueden utilizarse en uniones a bridas de
fundicin de hierro clase 125 con los estndares de presin y
temperatura de la ANSI B16.1 con tal que:
1) El mnimo espesor del cubo no sea inferior al indicado en el
Apndice I, Tabla I1, para bridas de bajo peso.
2) Las bridas se utilicen con sellos no-metlicos de cara
completa. 3) El diseo de la unin haya sido calificado mediante
pruebas.
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Las bridas fabricadas de fundicin de acero dctil deben conformar
el estndar ANSI B16.42. Tornillos. Los tornillos y esprragos deben
tener longitud suficiente para sobresalir por completo por fuera de
la cara de la tuerca. Excepto cuando no se permita, los tornillos
conformarn la especificacin ASTM A 193, ASTM A320, ASTM A354 o de
acero tratado segn ASTM A449. Los tornillos para bri-das Clase 150
y 300 operando en el rango de temperaturas entre -20 F y 450 F (-29
C a 232 C) pueden ser del tipo ASTM A307 Gr. B. Los materiales
utilizados para las tuercas deben conformar la especificacin ASTM
A194 y cuando corresponda la ASTM A307 (Tornillos de la misma
especificacin). Los tornillos, esprragos y prisioneros debern
roscarse de acuerdo con la especificacin ANSI B1.1, con los grados
y clases que se detallan a continuacin:
1) Acero al carbono. Roscas bastas Clase 2A con tuercas Clase
2B. 2) Acero aleado. En dimetros de 1 o menores se utilizar la
serie basta y en dime-
tros mayores a 1,125 se utilizarn 8 hilos por pulgada, Clase 2A
para los tornillos y 2B para las tuercas.
Se pueden utilizar tornillos de cabeza cuadrada y hexagonal que
conformen la especifica-cin ANSI B18.2.1 y B18.22. Las tuercas
pueden fabricarse a partir de barras siempre que su eje coincida
con el de ro-lado de las barras en casos en que al menos una de las
bridas sea de fundicin de hierro, con presiones de diseo menores o
iguales de 250 psig. En cualquier otro caso, solo pue-den emplearse
cuando se trata de tamaos menores de . Sellos. Debern seleccionarse
para satisfacer las condiciones de servicio mecnicas y qumicas,
teniendo en cuenta que en aplicaciones a ms de 250 F, los sellos
debern ser de material ignfugo. Los sellos metlicos no se utilizarn
con bridas de la clase 150 o menor. La inclusin de asbestos esta
permitida en la medida en que conforme los requerimientos de la
norma ANSI B16.5. Los sellos de cara completa deben utilizarse en
los casos anteriores en que fueron expre-samente requeridos por el
Cdigo, para bridas de bronce y para bridas de fundicin de las
clases 125 y 150.
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Los sellos del tipo anillo metlico deben conformar el estndar
ANSI B16.20. Accesorios que no son vlvulas y bridas. Accesorios
estndar. Cuando sean unidos mediante soldaduras de tope, deben
satisfacer los requerimientos de la ANSI B16.9 o de la MSS SP-75,
seleccionados para la misma presin y temperatura de diseo que la
tubera. El diseo debe ser tal que la presin de rotura o falla debe
ser igual o mayor que la de la tubera. No se requiere la prueba
hidrosttica por el fabricante o previa a su instalacin pero de-ben
ser capaces de superar la prueba hidrosttica de campo con la presin
que establezca su fabricante sin evidencias de prdidas ni deterioro
que impida su correcta operacin. Los accesorios del tipo
Socket-Welding debern conformar el estndar ANSI B16.11. Los
accesorios de fundicin de hierro dctil deben conformar las
especificaciones ANSI B16.42 o ANSI A21.14. Los accesorios de
termo-plsticos deben cumplir la especificacin ASTM D2513 y los de
plstico termo-estable la ASTM D2517. Accesorios especiales. Cuando
se utilicen accesorios que no responden a una especificacin
reconocida, pueden calificarse cumpliendo los requerimientos del
Prrafo 831.36 Pressure Design of Other Pressure-Containing
Components. Derivaciones. En trminos generales se permiten agujeros
roscados en tuberas de fundicin de hierro que no posean refuerzo
cuando tengan un tamao de hasta un 25% del dimetro nominal de la
tubera, aunque cuando existan condiciones inusuales o anormales
climticas o del terreno que puedan sobrecargar la tubera, solo
estarn permitidas en tuberas de NPS 8 o mayor. Se pueden utilizar
accesorios mecnicos para las operaciones de Hot-Tapping en la
medida en que hayan sido diseados para las condiciones mecnicas
imperantes. Aberturas para el equipamiento de control. Pueden
utilizarse sujetas a condiciones semejantes a las del caso
anterior. Componentes especiales fabricados mediante soldadura. Los
diseos de las aberturas deben satisfacer los requerimientos de los
prrafos 831.4, 831.5 y 831.6 que se describirn ms adelante.
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Las unidades prefabricadas que utilizan chapas con costuras
longitudinales, en contraste con las tuberas que han sido
fabricadas y probadas de acuerdo con los requerimientos del Cdigo,
sern diseadas, fabricadas y probadas de acuerdo con los
requerimientos del ASME B&PVC. Todo componente prefabricado
bajo la jurisdiccin de este Cdigo deber satisfacer la prueba sin
evidencias de fallas, prdidas, deformaciones, etc., bajo la misma
presin a que sern probados los restantes componentes de la
instalacin. Cuando la unidad deba instalarse en una tubera
existente, la prueba se realizar antes del montaje o bien ser
sometida a una prueba de prdidas a la presin de operacin de la
lnea. Diseo a presin de otros componentes sometidos a presin. Los
componentes que no estn cubiertos por los estndares aceptados o
referenciados por el Cdigo en el Apndice A y para los que no se
proveen reglas de diseo especficas, pueden emplearse si se
demuestra por similitud con otros componentes que son adecua-dos
para las condiciones de servicio impuestas. En ausencia de tal
semejanza, debe probarse que el diseo es adecuado utilizando
mto-dos y criterios consistentes con la filosofa general del Cdigo
y substanciado por medio de alguna de las siguientes
alternativas:
a) Pruebas y ensayos de acuerdo con el prrafo UG-101 del ASME
B&PVC. b) Anlisis experimental de tensiones de acuerdo con el
Apndice 6, Seccin VIII,
Divisin 2 del ASME B&PVC. c) Clculos de ingeniera.
Tapas de cierre rpido. El Cdigo no contiene guas para el diseo
de tapas de cierre rpido para componentes sometidos a presin. Sin
embargo establece la necesidad que sean capaces de operar a las
temperaturas y presiones de diseo del sistema. Los elementos de
traba deben conformar los requerimientos del ASME B&PVC, Seccin
VIII, Div.1, Prrafo UG-35(b). Accesorios de cierre. Deben disearse
de acuerdo con los requerimientos de la ANSI B16.9 o la MSS SP-75.
Cabezales de cierre. Pueden utilizarse los tipos estndares de
cabezales elpticos, toriesfricos y esfricos, di-seados de acuerdo
con los requerimientos del ASME B&PVC, Seccin VIII, Div. 1,
te-niendo en cuenta que las tensiones admisibles deben conformar
los requerimientos de es-te Cdigo y en ningn caso podrn superar el
60% de la SYMS.
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Las partes soldadas para la fabricacin de esos componentes
debern inspeccionarse de acuerdo con los requerimientos de ese
Cdigo. Cierres prefabricados. Los tapones (Bull Plugs) y niples
(Swages) Piel de Naranja Orange Peel no pueden uti-lizarse en
sistemas que operan a tensiones superiores al 20% de la SYMS. Las
terminaciones tipo Cola de pescado y los cabezales planos solo estn
permitidos para sistemas de tuberas de NPS 3 o menos, operando a
presiones menores de 100 psig. Las tapas planas para tuberas de
tamao mayor a NPS 3 debern disearse de acuerdo con los
requerimientos del ASME B&PVC, Seccin VIII, Div. 1. Refuerzo de
derivaciones. Las reglas del Cdigo permiten asegurar que los
niveles de tensin en las aberturas se mantengan dentro de valores
aceptables para esfuerzos locales. Sin embargo, estas previ-siones
solo tienen en cuenta la presin interna (o externa) como condicin
de carga pre-valeciente. En los casos en que se impongan cargas
mecnicas o de expansin cuya magnitud sea significativa, es
necesario efectuar estudios complementarios mediante tcnicas
apropia-das de anlisis (MEF). El criterio del Cdigo se basa en la
compensacin del rea removida por la abertura utili-zando el aporte
de material en exceso existente en las zonas circundantes a la
abertura, restringiendo los detalles de diseo permitidos en funcin
de la relacin entre el dimetro de la derivacin y el del tubo de
transporte por un lado y la relacin entre la tensin
cir-cunferencial actuante y la SYMS (Tabla 831.42).
Las letras entre parntesis que corresponden a cada situacin
remiten a los prrafos del cdigo que establecen los requerimientos
de diseo para el refuerzo externo, en caso que este sea requerido
(Prr. 831.42).
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Las reglas detalladas para el clculo de verificacin de la
necesidad de refuerzo y sus di-mensiones se incluyen en el Apndice
F. Cuando el material considerado para el refuerzo tenga menor
resistencia que el material removido, el rea geomtrica que aporta
debe corregirse en funcin de dicha relacin, aunque no se permite
acreditar un mayor aporte en casos de mayor resistencia. Esto
implica multiplicar las reas por un factor de correccin que depende
de la relacin entre la resistencia del material de refuerzo y la
del material de la abertura:
1,00 1
1
ref
ab
ref ref
ab ab
SS
fS SS S
=
<
Se deben incluir agujeros de venteo que permanecern abiertos
para permitir la salida de gases durante la soldadura y detectar
prdidas durante la prueba hidrosttica. Esos ven-teos debern
sellarse antes de poner la tubera en servicio. Las costillas que se
instalen para reforzar la unin no se considerarn aportando rea de
refuerzo a la abertura sino para el propsito especfico que se
instalan. Debe tenerse en cuenta que se producen zonas de
concentracin de tensiones donde las escuadras o costi-llas rematan
contra la derivacin y la tubera principal. Cuando el ngulo de la
conexin sea menor de 85 debe considerarse el mayor debilita-miento
inducido por el incremento de la abertura en la direccin
longitudinal (crtica). Siempre que resulte posible por problemas de
acceso, el canto interno de la abertura de-ber redondearse con un
radio de 1/8. Cuando el refuerzo sea del tipo montura o poncho y se
extienda hasta o ms all de la l-nea media de la tubera,
independientemente del detalle requerido por el Cdigo, se utili-zar
una camisa de circunferencia completa. Refuerzo de aberturas
mltiples. Cuando las reas de refuerzo se solapan, se debe instalar
un solo refuerzo que compense todas las aberturas. Se recomienda
que la distancia entre centros de aberturas mltiples sea mayor o
igual al 50% de la suma de los dimetros. En este caso debe
instalarse la mitad del refuerzo en la zona entre aberturas.
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Cuando la distancia entre centros de conexiones prximas se
encuentre a menos del 33% de la suma de los dimetros, no puede
acreditarse el aporte del metal en la zona de unin entre ambas.
Cualquier nmero de conexiones prximas puede considerarse como una
sola abertura de dimetro igual al de la circunferencia que las
circunscribe a todas. Aberturas conformadas. Las aberturas
conformadas mediante extrusin deben satisfacer los requisitos del
Apndice F, Fig. F1) y las reglas de diseo no aplican al caso en que
se apliquen refuer-zos no integrales (Monturas o ponchos). El
fabricante deber marcar de modo indeleble estos accesorios
incluyendo la presin y temperatura de diseo y la leyenda que esos
valores fueron establecidos de acuerdo con los requerimientos de
este cdigo. Tambin deber figurar el nombre del fabricante y su
marca comercial. Expansin y Flexibilidad. Los requerimientos de
esta seccin del Cdigo se aplican tanto a tuberas enterradas co-mo a
los tramos areos, fabricados con materiales que respondan a las
especificaciones permitidas. Para la determinacin de la expansin
producida por cambios de temperatura puede cal-cularse utilizando
los valores del coeficiente de expansin trmica que se incluyen en
la Tabla 832.2.
Requerimientos de flexibilidad.
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Los sistemas de tuberas deben disearse con flexibilidad
suficiente como para que las deformaciones impuestas por cargas de
expansin (movimiento de soportes, equipos o cambios de temperatura)
no den lugar a esfuerzos excesivos. Los medios para proveer de la
flexibilidad requerida son:
1) Cambios en el tendido evitando tramos rectos entre puntos
fijos 2) Inclusin de lazos, liras u omegas 3) Inclusin de juntas de
expansin 4) Inclusin de manguitos de deslizamiento
En los dos ltimos casos debe tenerse en cuenta el cambio
significativo en el comporta-miento de los tramos de tubos, que
dejan de tomar las cargas axiales debidas a la presin, salvo que se
incluyan elementos de retencin adicionales diseados para transferir
las cargas de empuje no balanceadas. En general se requiere de un
anlisis de flexibilidad que incluya al sistema como un todo,
incorporando las interacciones con otras estructuras a travs de los
soportes, la friccin en soportes tipo gua y toda otra
particularidad que influya en los esfuerzos sobre todos los
componentes. El incremento de las tensiones producida por la
presencia de componentes estndar debe tomarse en cuenta a travs de
los factores de flexibilidad y los coeficientes de intensifica-cin
de tensiones (Apndice E). Este tipo de anlisis puede llevarse a
cabo de un modo rpido y directo mediante el em-pleo de programas
especficos que incluyen la mayora de las verificaciones requeridas
por las distintas ediciones de las diferentes secciones de la B31 y
estndares referencia-dos. La mayora de esos programas incluyen
bases de datos de soportes, fuelles, bridas, propiedades de
materiales, coeficientes de intensificacin de tensiones, etc.
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Las propiedades geomtricas de los tubos deben basarse en las
dimensiones nominales y en el clculo de las tensiones
longitudinales se debe adoptar una eficiencia de junta sol-dada E =
1,00. El rango total local de temperatura debe usarse en los
clculos independientemente que la tubera haya sido precargada en
fro (Cold Springing), que puede incorporarse formal-mente en los
clculos. En los clculos de flexibilidad debe considerarse el mdulo
de elasticidad a temperatura de montaje (ambiente). Combinacin de
tensiones. Las tensiones de expansin deben combinarse en el clculo
de una tensin equivalente de acuerdo con la siguiente expresin:
El mximo rango combinado de la tensin equivalente debida a la
expansin no puede exceder de 0,72 S (72% de la tensin de fluencia
mnima especificada). La combinacin de las siguientes cargas no debe
superar la tensin de fluencia:
(a) La tensin combinada debida a la expansin, SE. (b) La tensin
longitudinal debida a la presin. (c) La tensin longitudinal de
flexin debida a cargas exteriores (Peso propio, conte-
nido, viento, sismo, etc.) Adicionalmente, la combinacin de las
cargas (b) y (c) no debe exceder de 0,75 S. Para el clculo de las
reacciones, puede aplicarse la siguiente frmula que utiliza los
re-sultados del anlisis de flexibilidad (R) y el factor de precarga
en fro (Cs):
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21 0,60
' 3
0,60 1
s s
c s
C R CR
C C
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Cuando se efecten excavaciones para el agregado de derivaciones
a una tubera, se debe-r cuidar el rellenado para garantizar
adecuado apoyo y consolidacin. Las lneas subterrneas
interconectadas pueden interactuar debido a friccin insuficiente
que no sea capaz de prever los desplazamientos relativos que pueden
causar cargas im-portantes en lneas relativamente largas.
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CAPTULO IV DISEO, INSTALACIN Y PRUEBAS Previsiones generales.
Los requerimientos de diseo del Cdigo se consideran adecuados para
la seguridad p-blica bajo todas las condiciones encontradas en la
industria del gas. Sin embargo, pueden darse situaciones
particulares que merezcan atencin adicional para su resolucin en el
contexto de las buenas prcticas de ingeniera. Entre otras se
mencionan las siguientes situaciones:
Largas luces no soportadas. Suelo inestable Vibraciones de
origen mecnico y acstico Desplazamientos diferenciales inducidos
por sismos Esfuerzos de origen ssmico Tensiones causadas por
diferencias de temperatura
La causa ms importante de daos a tuberas es el contacto con
personas que por diversas razones realizan actividades en las
proximidades del tendido. La ejecucin de tareas de construccin,
mantenimiento, etc. puede provocar el contacto entre el
equipamiento y la tubera con los consiguientes daos. Por lo tanto,
la probabilidad que ocurra este tipo de daos esta directamente
asociada a la densidad poblacional, actividades urbanas o
industriales, etc. En reconocimiento a esta cuestin, este Cdigo
prescribe distintas medidas como, por ejemplo, incrementar la
profundidad de la tapada en funcin de la Clase de Localizacin,
cualidad que se asigna en funcin del grado de exposicin de la
tubera a actividades humanas. Otra medida que apunta en la direccin
de mitigar las consecuencias de eventuales con-tactos es la de
disminuir las tensiones admisibles (aumentando la robustez del
diseo) en la medida en que aumenta la densidad poblacional (Clases
de localizacin ms altas). La modificacin en la denominacin (Indice
de Densidad de Poblacin por Clase de Lo-calizacin) y en la
designacin de los niveles (Originalmente literales y actualmente
n-meros) no impide que exista una correlacin que asegura
requerimientos de seguridad comparables. Los sistemas de tuberas
construidos bajo la clasificacin establecida en ediciones
ante-riores del Cdigo pueden continuar operando en la medida en que
respondan a la clasifi-cacin vigente en el momento de su
construccin y que se encuentren libres de defectos no aceptables
por el Cdigo.
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Edificios para ocupacin humana. Generalidades. Para establecer
la cantidad de edificios para uso humano en la jurisdiccin de una
tubera, debe delimitarse una zona distante de milla (~ 400 m) a
cada lado del eje del trazado de la tubera, dividir la tubera en
tramos de un largo de una milla (~ 1.600 m) al azar y con-tar la
cantidad de edificios que quedan encuadrados dentro de cada zona.
En este conteo el Cdigo remienda no tomar lmites estrictos
previendo posibles expan-siones urbanas, asentamientos
industriales, etc. Clases de Localizacin para el diseo y la
construccin. Clase de localizacin 1: Existen menos de 10 edificios
destinados para la ocupacin humana en el rea de influencia.
Clase 1, Divisin 1: El factor de diseo esta comprendido entre
0,72 y 0,80. La presin de prueba hidrosttica es de 1,25 veces la
MAOP.
Clase1, Divisin 2: El factor de diseo es igual o menor a 0,72 y
la presin de prueba hidrosttica es 1,10 veces la MAOP.
Clase de localizacin 2: Contiene entre 10 y 46 edificios
destinados a ocupacin humana. Clase de Localizacin 3: Contiene ms
de 46 edificios destinados a ocupacin humana y excluye las reas
Clase 4. Clase de Localizacin 4: Areas en las que prevalecen
edificios de varios pisos, de trfico pesado o denso, con varias
otras facilidades de servicio bajo tierra. Para la asignacin de las
Clases de Localizacin 1 y 2 deben efectuarse consideraciones
adicionales relacionadas con la posibilidad de congregacin de
personas. La asignacin de una clase se refiere nicamente a un rea
geogrfica que rene determi-nadas condiciones y no necesariamente
indica que puede utilizarse el mximo factor de diseo permitido para
todas las ubicaciones y componentes dentro de esa rea. Debe
pon-derarse el criterio y la filosofa del Cdigo en el sentido de
minimizar los riesgos por ex-posicin de ciertos tramos o
componentes a la actividad humana. Tuberas de acero. Los
requerimientos de diseo para tuberas de acero que sean usados en
transporte de gas deben tener un espesor mnimo que, basado en la
presin de diseo, satisfaga la expresin siguiente:
2StP FETD
= Los trminos de la ecuacin anterior son:
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Hoja 43 de 146
Control y arresto de la fractura. Se deben establecer criterios
para asegurar la tenacidad suficiente y la relativa insensibi-lidad
a la propagacin de fracturas en tuberas diseadas para operar a
tensiones circunfe-renciales superiores al 40% de la SYMS en
tuberas de NPS 16 o superiores. Lo mismo aplica al caso de tuberas
de NPS 16 o menores, cuando estn diseadas para operar a tensiones
circunferenciales superiores al 72% de la SYMS. Los medios
aceptables son asegurar que la tubera posee suficiente ductilidad
(material, diseo, etc.) o por instalacin de elementos de arresto.
Control de fractura frgil. La tenacidad del material de la tubera
puede establecerse cumpliendo los requerimientos suplementarios SR5
y SR6 de la API 5L, aunque otras alternativas son aceptables. El
valor medio de corte de la superficie de fractura de tres
especimenes para el ensayo Charpa de cada colada no ser inferior al
60% y cualquier promedio de tres probetas de cada orden de un mismo
dimetro, espesor y grado no ser inferior al 80%. Alternativamente,
cuando se utilice el TTDW (Tear Test Drop Weight), al menos el 80%
de los especimenes debern exhibir no menos del 40% de superficie de
fractura con as-pectos de fractura dctil. Arresto de fractura
dctil. La tubera debe ensayarse de acuerdo con el requerimiento
su-plementario SR5 de la API 5L. El promedio de los resultados del
ensayo de Charpa para
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Hoja 44 de 146
una colada debe exceder el valor de energa calculado mediante
alguna de las ecuaciones siguientes:
(a) Laboratorios Batelle Columbus 1 12 3 30,0108CVN R t=
(b) AISI 3 1
2 20,0345CVN R= (c) Consejo de Gas Britnico
12
0,0315RCVN
t=
(d) Corporacin de Acero Britnica 20,00119CVN R=
CVN Energa absorbida por el espcimen de tamao completo [lbf-ft]
R Radio de la tubera [pulg] t Espesor de pared [pulg] Tensin
circunferencial [ksi]
Arrestadores de fisura mecnicos. Consisten de manguitos,
envolturas con alambre, en-grosamientos u otros diseos/dispositivos
apropiados para los que se haya comprobado un comportamiento
confiable como restricciones a la propagacin de la fractura dctil y
deben instalarse a intervalos regulares en la lnea. Cuando se
encuentren presenten hidrocarburos pesados mezclados en fase
gaseosa que puedan estar sujetos a bruscas descompresiones, los
requerimientos anteriores pueden tornarse ms estrictos. El Cdigo
exige efectuar estudios que sustenten objetivamente la
aplicabilidad de las ecuaciones anteriores para estas situaciones
particulares. Limitaciones a la presin de diseo.
La presin de diseo calculada con el lmite a la tensin
circunferencial 2StP FETD
= deber reducirse de acuerdo con lo siguiente:
(a) Para tuberas soldadas a tope en horno no podr exceder el 60%
de la presin de prueba en fbrica.
(b) La presin no exceder el 85% de la presin de prueba en
fbrica, aunque pueden ser probados hidrostticamente a posteriori,
antes de su instalacin para satisfacer esta limitacin. Es
mandatario utilizar lquidos en las pruebas hidrostticas que se
efecten a presiones mayores de las empleadas por el fabricante.
Limitaciones a la mnima tensin de fluencia.
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Hoja 45 de 146
Cuando la tubera haya sido trabajada en fro y de ello resulte un
incremento en las pro-piedades mecnicas, ese beneficio no podr ser
acreditado plenamente cuando debido al proceso de manufactura se
haya calentado a temperaturas mayores a 900 F por cualquier perodo
de tiempo o a ms de 600 C por ms de una hora. En este caso y a los
efectos de establecer la presin admisible, la tensin de fluencia no
exceder el 75% del valor m-nimo correspondiente al material
original. En ningn caso podrn utilizarse las propiedades reales del
material, que en general son mayores a los valores mnimos
especificados. Requerimientos adicionales para el espesor nominal.
El espesor necesario para que una tubera opere dentro de los
mrgenes de seguridad del Cdigo puede estar gobernado por las otras
cargas que deben considerarse en el diseo, adems de la presin
interna y su influencia en el valor de las tensiones
circunferenciales. Para establecer el espesor mnimo adecuado, deben
considerarse estados o situaciones de carga no necesariamente
operativos: Transporte, estibado, montaje, prueba, etc. Las
recomendaciones de la ASME B36.10 respecto de espesores mnimos para
soldar, roscar, etc., tambin deben ser tenidas en cuenta. Bajo
ninguna circunstancia el espesor de la tuber