Conceptos Generales Sobre Las Propiedades de Las Tuberías.

7/23/2019 Conceptos Generales Sobre Las Propiedades de Las Tuberías.

http://slidepdf.com/reader/full/conceptos-generales-sobre-las-propiedades-de-las-tuberias 1/33

Marzo 01, 2004 | 003

CONCEPTOS GENERALES SOBRE LASCONCEPTOS GENERALES SOBRE LASPROPIEDADES DE LAS TUBERÍAS.PROPIEDADES DE LAS TUBERÍAS.

Normas APINormas API



Marzo 01, 2004 | 003

Defnición: Tuer!a "eDefnición: Tuer!a "e

re#es$imien$ore#es$imien$oLa $uer!a "e re#es$imien$o es "efni"a comouna $uu%ar con un ran&o "e "i'me$ro e($erior)ue #a "es"e *+ ,as$a -+. E% API a a"o/$a"o

una "esi&nación "e &ra"o a %a $uer!a "ere#es$imien$o "efnien"o0 %a carac$er!s$ica "e%es1uer2o "e ce"encia "e %a $uer!a. E% có"i&o"e% &ra"o consis$e en una %e$ra se&ui"a "e un

n3mero0 %a %e$ra "esi&na"a /or e% API 1uese%ecciona"a ari$rariamen$e /ara/ro/orcionar una asi&nación 3nica /ara ca"a&ra"o "e acero )ue 1ue a"o/$a"a comoes$an"ar"0 e% n3mero "e %a asi&naciónre/resen$a e% m!nimo es1uer2o a %a ce"encia



Marzo 01, 2004 | 003

Defnición: Tuer!a "eDefnición: Tuer!a "ere#es$imien$ore#es$imien$oE4em/%o:

Una $uer!a "e re#es$imien$o en &ra"o "eacero N560 $iene un es1uer2o a %a ce"encia "e60 %7/&-

N56 8 60 %7/&- ó /si

E% es1uer2o "e ce"encia "efni"o /or e% API ese% es1uer2o "e $ensión m!nimo re)ueri"o /ara/ro"ucir una e%on&ación /or uni"a" "e %on&i$u""e .9 sore una /ruea en un mues$ra en

%aora$orio cercana a% %!mi$e e%'s$ico.



Marzo 01, 2004 | 003

Le "e ;oo<=sLe "e ;oo<=s

Si una arra "e %on&i$u" L essome$i"a a una 1uer2a "e$ensión P0 se oser#ar'>"en$ro "e %a re&ión e%'s$ica?0una "e1ormación %on&i$u"ina%δ0 )ue es /ro/orciona% a %a1uer2a a/%ica"a P ein#ersamen$e /ro/orciona% a%'rea "e %a sección $rans#ersa%

"e "ic,a arra.

L

δ

Pδ

α

P

LAIn$ro"ucien"o una

cons$an$e "e/ro/orciona%i"a" @E+

carac$er!s$ica "e ca"ama$eria% %%ama"o mó"u%oδ

P

L



Marzo 01, 2004 | 003

Le "e ;oo<=sLe "e ;oo<=sDes/e4an"o e% mó"u%o "e oun&:

E% es1uer2o a(ia% uni$ario0 es$a

"efni"o /or:

E 8

PL

δ

Aσ

PA

La "e1ormación a(ia% uni$ariaó e%on&ación a(ia%

a"imensiona% es$a "efni"o/or:

ε

δ

LPor %o )ue e% mó"u%o "e oun& es %a re%aciónen$re e% es1uer2o a(ia% %a "e1ormación a(ia%0

o$enin"ose: E

σ

ε

L

δ

P



Marzo 01, 2004 | 003


Elon ación

Carga(σ)

ite elásticofuerzodencia ruptura

Ctimofuerzo

B

A

De acuer"o con %a Le "e ;oo<e=s0 cua%)uierincremen$o "e car&a "e $ensión es acom/aa"o"e un incremen$o "e %on&i$u". Es$a Le esa/%ica%e so%amen$e en %a re&ión e%'s$ica >OA?.E% /un$o B

"efne e%es1uer2o "ece"encia "e%ma$eria%. Es

im/or$an$e noe(ce"erse "ees$e #a%or"uran$e %as

corri"as "e TR=s0



Marzo 01, 2004 | 003


Elongación(e)

Carga(σ)

límite elásticoesfuerzocedencia ruptura

Cúltimoesfuerzo

B

A

La Le "e;oo<e=s noes a/%ica%e

"e %a re&ióne%'s$ica a %a/%'s$ica0,as$a

a%can2ar e%3%$imoes1uer2o. Lascar&asa/%ica"as en

%a re&ión



Marzo 01, 2004 | 003

Es1uer2o a %a ce"enciaEs1uer2o a %a ce"enciaPruebas de tensión realizadas a una tubería derevestimiento de 16”, !"0 de "4 lb#$ie% $ozo &aa$'

o*olada

+660

+6+++'"+3+603+63+6'0+6621

-luen.ia ($si)mín/"0,000

"4,34""',4'"

"1,0''"6,1+'"4,064"6,1+'"3,06"",62"

s$esor ($)nominal(04+)04"4

02300"04'03+0"304'

esisten.ia($si)

mín/110,000

122,04212,02+11+,'66121,61116,06"

12,02+



Marzo 01, 2004 | 003

Dis$riución "e% es1uer2o aDis$riución "e% es1uer2o a%a ce"encia%a ce"encia

0

2

4

6

"

10

12

14

16

+0,000 102,000 106,000 110,000 114,000 11",000 122,000$si

-re.ue

n.ia

de 13 3#" 5* !+ de '2 lb#$ie

media / 113,041 $si esv estandard / 4,664 n / '0

Max = 125,000 psi

126,000

MediaMin. = 95,000 psi



Marzo 01, 2004 | 003

Dis$riución "e% es/esorDis$riución "e% es/esor"e% cuer/o"e% cuer/o

0

20

40

60

"0

100

120

13 3#" 5*!+ de '2 lb#$ie

Media / 1361 mm esvia.ión estandard / 02"1 n / '1

112 124 133 136 13+ 142 mm

Media-re.u

en.ia

87.5 % nominal API



Marzo 01, 2004 | 003

TensiónTensión

a 7uerza de tensión - , tiende a

8alar $arte de la tubería 9ue esresistida $or la 7uerza deles$esor de la $ro$ia tubería, la.ual e:terna una .ontra7uerza;

D

d

F T

As

- / σ< 5s

- / 0'"4 σ< (2 ! d2)

- / π σ< (t ! t2)



Marzo 01, 2004 | 003

PresiónPresión

In$ernaIn$erna

a $resión de estallamiento dada$or el 5P=, est> basada en la

e.ua.ión de ?arlo@As ondeutiliza el "'B del valor al.onsidera el mínimo es$esor de$ared $ermisible

Pbr As

Pbr / 0"'2 σ< t

e tal manera 9ue el 5P= $ermiteuna toleran.ia m>:ima$ermisible del es$esor de la

$ared del tubo de menos el 12



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so

-uerza me.>ni.a-uerza me.>ni.a.a$az de de7ormar.a$az de de7ormarun tubo $or elun tubo $or ele7e.to resultante dee7e.to resultante delas $resioneslas $resionese:ternase:ternas



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so

E% API 9CE% API 9C

/resen$a cua$ro/resen$a cua$ro

1órmu%as %as1órmu%as %as

cua%es /ermi$encua%es /ermi$en

/re"ecir e% #a%or/re"ecir e% #a%or

m!nimo "em!nimo "e

resis$encia a%resis$encia a%co%a/so "e%co%a/so "e%

ma$eria%0 "ema$eria%0 "e

acuer"o con e% $i/oacuer"o con e% $i/o

"e 1a%%a: e%'s$ico0"e 1a%%a: e%'s$ico0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Colapso plástico promedio

Inicio de los modos de

colapso elástico-plástico

Colapso elástico promedio

Colapso elástico mínimo

Relación diámetro/espesor

P r e s

i ó n

d e

c o l a p s o

( 1 ,

0 0 0

p s i

Colapso

plástico

mínimo

Colapsos plástico y

elástico mínimos

Colapso de transición

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so

*ola$so*ola$sol>sti.ol>sti.o

P E

Dt

Dt

c =−

−

2

1

1

1

2 2

ν

*ola$so de*ola$so de ransi.ión ransi.ión

P

F

D

t

Gc y=

−

σ

*ola$so*ola$soPl>sti.oPl>sti.o

P A

D

t

B C c y=

−

−σ

*ola$so de *eden*ola$so de *eden

P

D

t

D

t

c y=

−

2

1

2σ



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so

31621051053132.01021301.01010679.08762.2 y y y X X X A σ σ σ

−−− −++=

y X B σ 6

1050609.0026233.0 −+=

3132736989.01010483.003086.093.465 y y y X X C σ σ σ −− +−+−=

2

3

6

2

3

1

2

3

2

3

1096.46

+

−

+

+

=

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

X

F

yσ

A FBG =



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so*ola$so l>sti.o*ola$so l>sti.o

*ola$so de*ola$so de ransi.ión ransi.ión



Marzo 01, 2004 | 003

Co%a/soCo%a/so

*ola$so*ola$soPl>sti.oPl>sti.o

*ola$so de*ola$so de*eden.ia*eden.ia



Marzo 01, 2004 | 003

Tuer!a /ara a%$o co%a/soTuer!a /ara a%$o co%a/soCon im$ortantes dos 7a.tores $ara la tubería deCon im$ortantes dos 7a.tores $ara la tubería dealto .ola$soalto .ola$so

5s$e.to DeomEtri.o5s$e.to DeomEtri.o

Pro$iedades 9uími.as < me.>ni.asPro$iedades 9uími.as < me.>ni.as

a eometría de la tubería debe de .um$lir .on losa eometría de la tubería debe de .um$lir .on losre9uerimientos $ara una tubería 5P=,re9uerimientos $ara una tubería 5P=,es$e.ialmente a9uellas tuberías .on una altaes$e.ialmente a9uellas tuberías .on una altarela.ión #t ma<or 13rela.ión #t ma<or 13

Fna tubería .on ba8o es$esor < alta ovalidad, sonFna tubería .on ba8o es$esor < alta ovalidad, son7a.tores 9ue se .ombinan $ara 7avore.er al7a.tores 9ue se .ombinan $ara 7avore.er al.ola$so.ola$so

l es$esor del .uer$o es el 7a.tor de ranl es$esor del .uer$o es el 7a.tor de ran

im$ortan.ia en el .ola$so, debido a la rela.iónim$ortan.ia en el .ola$so, debido a la rela.ión



Marzo 01, 2004 | 003

Tuer!a /ara a%$o co%a/soTuer!a /ara a%$o co%a/soO#a%i"a"O#a%i"a"

a di7eren.ia entre el di>metro e:teriora di7eren.ia entre el di>metro e:terior

mínimo < m>:imo, medido alrededor demínimo < m>:imo, medido alrededor deuna misma se..ión transversal, e:$resadauna misma se..ión transversal, e:$resadaen $or.enta8e .on res$e.to al di>metroen $or.enta8e .on res$e.to al di>metromedio, es llamada ovalidad (valor relativo)medio, es llamada ovalidad (valor relativo)

Re"on"e2Re"on"e2a di7eren.ia entre el di>metro e:teriora di7eren.ia entre el di>metro e:terior

mínimo < m>:imo (valor absoluto), semínimo < m>:imo (valor absoluto), sedenomina redondez



Marzo 01, 2004 | 003

Tuer!a /ara a%$o co%a/soTuer!a /ara a%$o co%a/soGvalidad no siniH.a una 7orma oval de laGvalidad no siniH.a una 7orma oval de lase..ión transversal, sino la irreularidad delse..ión transversal, sino la irreularidad deldi>metro en esa se..ión ntre m>sdi>metro en esa se..ión ntre m>sredonda sea una se..ión transversal, laredonda sea una se..ión transversal, la

distribu.ión de los es7uerzos a$li.adosdistribu.ión de los es7uerzos a$li.adosdesde el e:terior ser> m>s uni7orme (e7e.todesde el e:terior ser> m>s uni7orme (e7e.tode ar.o) < $or lo tanto Iabr> un me8orde ar.o) < $or lo tanto Iabr> un me8ore9uilibrio 9ue $ermita una ma<ore9uilibrio 9ue $ermita una ma<orresisten.ia me.>ni.a de la tuberíaresisten.ia me.>ni.a de la tubería



Marzo 01, 2004 | 003

Tuer!a /ara a%$o co%a/soTuer!a /ara a%$o co%a/so

La $uer!a "e a%$o co%a/so se %aminaLa $uer!a "e a%$o co%a/so se %aminacon %a m!nima o#a%i"a" /osi%e0con %a m!nima o#a%i"a" /osi%e0

rea%i2an"o una con$inua me"ición enrea%i2an"o una con$inua me"ición en%!nea "e% "i'me$ro e($erior /or sección%!nea "e% "i'me$ro e($erior /or sección %on&i$u"ina%0 as! como %a re"on"e2 %on&i$u"ina%0 as! como %a re"on"e2>m'(imos m!nimos? /or me"io "e un>m'(imos m!nimos? /or me"io "e un

me"i"or au$om'$ico /or emisión "eme"i"or au$om'$ico /or emisión "eraos %aser a %a sa%i"a "e% ca%ira"or0raos %aser a %a sa%i"a "e% ca%ira"or0incremen$'n"ose %a 1recuencia 1!sicaincremen$'n"ose %a 1recuencia 1!sica

"e me"ición."e me"ición.



Marzo 01, 2004 | 003

Tuer!a /ara a%$o co%a/soTuer!a /ara a%$o co%a/so

;o en "!a se &aran$i2an %os #a%ores;o en "!a se &aran$i2an %os #a%ores"e resis$encia a% co%a/so0 a $ra#s "e"e resis$encia a% co%a/so0 a $ra#s "euna c'mara "e /resión )ue /ermi$enuna c'mara "e /resión )ue /ermi$enrea%i2ar /rueas "e co%a/so "erea%i2ar /rueas "e co%a/so "e$uer!as "es"e 76+ con una$uer!as "es"e 76+ con una%on&i$u" "e 6 #eces e% "i'me$ro a4o%on&i$u" "e 6 #eces e% "i'me$ro a4o

es1uer2os a(ia% cero.es1uer2os a(ia% cero.



Marzo 01, 2004 | 003

Ran&os "e $uer!a "e re#es$imien$Ran&os "e $uer!a "e re#es$imien$

l 5P= utiliza tres ranos $ara tubería derevestimiento, siendo los siuientes;

ano

123

onitud ($ies)

16 ! 22 ! 3434 ! 4"

onitud (m)

4"" ! '62'62 ! 1036

1036 J 1463

E% ran&o $res es e% com3nmen$e u$i%i2a"o en %as$uer!as "e re#es$imien$o0 "ei"o a )ue sere"uce e% n3mero "e cone(iones "uran$e %as

in$ro"ucciones. E% uso ran&o "os es u$i%i2a"oara %os a us$es "e %as sar$as.



Marzo 01, 2004 | 003

Ran&os "e $uer!a "e /ro"ucciónRan&os "e $uer!a "e /ro"ucción

E% API u$i%i2a $res ran&os /ara $uer!a "e/ro"ucción0 sien"o %os si&uien$es:

Ran&o

-

Lon&i$u" >/ies?

- 5 -*-6 F -

6 5 *-

Lon&i$u" >m?

. 5 H.-6.9 F .H9

.96 F -.6



Marzo 01, 2004 | 003

i'me$ro "e %a $uer!a "ei'me$ro "e %a $uer!a "e

e#es$imien$oe#es$imien$oE% API /ermi$e %as si&uien$es $o%erancias en e%"i'me$ro e($erior:

Di'me$ro e($erior "e %a$uer!a

menores a * 7-+"e * 7-+ a maores

To%erancia

m's0 menos . /&JK0 5.9K "e% "i'me$ronomina%



Marzo 01, 2004 | 003

Dimensiones "e% "ri1$Dimensiones "e% "ri1$i>metro

13 3#"”11 3#4”

11 3#4”11 3#4”10 3#4”10 3#4”+ #"”

+ #"”+ #"”" #"”" #"”' 3#4”

'”'”

Peso Fnitario(lb#$ie)

'20420

600604400

4"43320400461

230320

onitud delmandril

12”

12”12”12”12”12”

12”12”12”6”6”6”6”

i>metro del mandril

1220”11000”

1062”1062”+"'”+62”"'0”

"3'”"00”'"'”'62”600”620”6000”



Marzo 01, 2004 | 003

Pro/ie"a"es "e $uer!aPro/ie"a"es "e $uer!a!r"po !rado #ipo $l"encia (psi Resistencia %"re&a 'spesor de ar) d"re&a

*+nima *áima (psi -R. Pared (p -R.

1 -40 40,000 80,000 60,000 55 55,000 80,000 75,000 55 55,000 80,000 95,000 80 80,000 110,000 100,000

2 *65 65,000 85,000 85,000 2280 1 80,000 95,000 95,000 2380 9.r 80,000 95,000 95,000 2380 13.r 80,000 95,000 95,000 23.90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25)4 0)500 o menores 3)0.90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25)4 0)501 0)749 4)0.90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25)4 0)750 0)999 5)0.90 1, 2 90,000 105,000 100,000 25)4 1)000 o maor 6)0.95 95,000 110,000 105,000 #95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25)4 0)500 o menor 3)0#95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25)4 0)501 0)749 4)0#95 1, 2 95,000 110,000 105,000 25)4 0)750 0)999 5)0

3 P110 110,000 140,000 125,000 4 125 14 125,000 150,000 135,000 0)5000 o menor 3)0

125 14 125,000 150,000 135,000 0)501 0)749 4)0125 14 125,000 150,000 135,000 0)750 o maor 5)0



Marzo 01, 2004 | 003

Aniso$ro/iaAniso$ro/ia

0K

2'0K

1"0K+0

K Posi.ión

0K+0K1"0K2'0K

0K

+0K1"0K

-luen.ia($si)mín/+,0

00

101,4"0100,'40+",3+

101,40"+6,0

+,421+',424

esisten.ia($si)mín/10,00

0

116,"611,'"211,3'6116,2+1110,2''

112,364112,23

o *olada

+"366

+"36+

esultados obtenidos en $ruebas delaboratorio realizadas en *GM=MC5(1323!=#+'!03), a una de 11 3#4”

*!+

s a un

.uer$o 9ueno $osee

iuales

$ro$iedade

s en todas

susdire..iones



Marzo 01, 2004 | 003

PropiedadesPropiedades de las Tuberías de Rev. y Prod.de las Tuberías de Rev. y Prod.

Esfuerzo ( presión) de colapsoFuerzas de diseño de las tuberías

Si la tubería esta sujeta a presión interna (Pi) y externa

(Po)

PiPo

Pi = Po



Marzo 01, 2004 | 003

1.1. - ropiedades de las Tuberías de

.1. - ropiedades de las Tuberías de

Rev. y rod.

ev. y rod.

Fuerza axial de cedencia FyLbs

Fuerzas de diseño de las tuberías

La fuerza axial de cedencia es determinada !r el esfuerz!

de cedencia de la tuber"a #

Fy= Π/(!" # d")$p



Marzo 01, 2004 | 003area No.1

area No.1

$l alumn! deber% de desarr!llar l!s si&uientes temas #

1.' (r!ces! de fabricaci)n de tuber"a.

1.1.' *!n c!stura1.2.' +in c!nstura

2.' (r!iedades del acer! de las tuber"as2.1.' ,etalur&ia2.2.' *!m!sici)n del acer!

2.3.' (r!iedades mec%nicas del acer!3.' *!nexi!nes ! -untas

3.1.' *lases de -untas3.2.'i!s de -untas

/ecalcadas

f!rmadasLisasc!ladas((remium

rasa ara r!scas



Marzo 01, 2004 | 003Tarea No.1

area No.1

$l alumn! deber% de desarr!llar l!s si&uientes temas #

4.' *alcul! de las resi!nes de .

4.1.' *!las!4.2.' ensi)n4.3.'(resi)n nterna

e las si&uientes uber"as# uber"a de (r!ducci)n#

)%))%)

(p(p

!rado!rado PesoPeso

s/pies/pie

:)%)(p:)%)(p Pc(psiPc(psi P):)(psiP):)(psi #ensión ( ls#ensión ( ls

2 3/82 3/8 8080 4)64)6 1)9951)995

8080 5)85)8

2 7/82 7/8 PP

105105

6)46)4 2)4412)441

3 1/23 1/2 8080 9)29)2 2)9922)992

.75.75 12)712)7

. 75. 75 9 29 2

Conceptos Generales Sobre Las Propiedades de Las Tuberías.

Documents