2012 05 10 Materiales para Tanques GLP - 2da sesión parte 1

MATERIALES ESPECÍFICOS PARA INSTALACIONES MATERIALES ESPECÍFICOS PARA INSTALACIONES DE GLPDE GLP

– – SESION 2. PARTE I –SESION 2. PARTE I –

GERENCIA DE FISCALIZACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOSDIVISIÓN DE PLANEAMIENTO Y DESARROLLO

UNIDAD DE NORMAS Y PROCEDIMIENTOS

MAYO 2012

INTRODUCCION

En esta segunda sesión denominada “Materiales Específicos para Instalaciones de GLP” explicaremos los diversos tipos de materiales que se pueden usar en las instalaciones de GLP tales como tanques de almacenamiento, sistema de tuberías, válvulas, accesorios, entre otros. Asimismo, se detallarán las normas aplicables para cada tipo de material, tales como ASME, ASTM, etc; además de los principales requisitos que deben cumplir los materiales.

Para fines didácticos y mayor comprensión de ustedes, se ha visto conveniente dividir esta sesión en dos segmentos:

1.Especificaciones de los Materiales para Tanques de GLP.

2. Especificaciones de los Materiales para Tubos, Tuberías, Accesorios y Válvulas en Instalaciones de GLP

ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES PARA TANQUES DE GLP

NORMATIVA NACIONAL

El Reglamento para la Comercialización de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto Supremo 01-94-EM y modificado mediante los Decretos Supremos 001-2007-EM y 004-2007-EM, señala la siguiente definición:

TANQUE ESTACIONARIO DE GLP: Recipiente de acero fabricado de acuerdo a la Norma Técnica Nacional aprobada por INDECOPI1, o en su defecto de acuerdo al Código ASME, Sección VIII, División I. Puede ser instalado de forma aérea, soterrado o monticulado, dependiendo de las condiciones de la instalación.En caso de la instalación de Tanques Estacionarios de GLP preexistentes deberá cumplirse con la Norma Técnica Peruana aprobada por INDECOPI, o en su defecto con el Código ASME, Sección VIII, División I o con una Norma Técnica Internacional reconocida por el Ministerio de Energía y Minas.”

(1) Actualmente, no existe una Norma Técnica Peruana para la fabricación de tanques de GLP aprobada por INDECOPI.

NORMATIVA NACIONAL

Tipo de Agente Normativa

Consumidor DirectoRed de Distribución

Numeral 5.1 de la NTP 321.123. GAS LICUADO DE PETRÓLEO. Instalaciones para Consumidores Directos y Redes de Distribución.

GasocentrosCapítulo II del Reglamento de Establecimientos de Gas Licuado de Petróleo para Uso Automotor Gasocentros, aprobado mediante Decreto Supremo 019-97-EM.

Plantas EnvasadorasArtículos del 13° al 27° del Reglamento de Seguridad para Instalaciones y Transporte de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto Supremo 27-94-EM.

Medios de Transporte de GLP a granel

Artículos 109° y 110° del Reglamento de Seguridad para Instalaciones y Transporte de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto Supremo 27-94-EM.

Plantas de Abastecimiento e Instalaciones con tanques de almacenamiento superior a los 10m3

Artículo 44° del Reglamento de Seguridad para el Almacenamiento de Hidrocarburos, aprobado mediante Decreto Supremo 052-93-EM.

Tabla 1. Normativa para Tanques de GLP1

(1) Leer estas bases legales como información complementaria. Tener en cuenta que se puede considerar en las prácticas calificadas.

NORMATIVA INTERNACIONAL

Tal como lo señala la normativa nacional, los tanques para almacenamiento de GLP deben ser de acero, fabricados de acuerdo al Código ASME Sección VIII División 1. Código de Calderos y Recipientes a Presión – Reglas para la Construcción de Recipientes a Presión1.

(1) El alcance del ASME Sección VIII es para recipientes que tengan una presión interna o externa mayor o igual a 15 psi.


a) El material sometido a tensión debido a la presión se ajustará a una de las especificaciones que figuran en la Sección II, Parte D, Subparte 1, Tablas 1A, 1B, y 3, incluidas todas las notas correspondientes en las tablas, y se limitará a aquellos que están permitidos en la parte aplicable de la subsección C, excepto por lo expresamente permitido en UG-9, UG-10, UG-11, UG-15, la Parte UCS y los apéndices obligatorios (…).

En el Código ASME Sección VIII, División 1, Subsección A, Parte UG se señala los requisitos generales para todos los métodos de construcción y los materiales permitidos; en cuanto a estos últimos se indica lo siguiente:

b) El material de las piezas que no están sometidas a presión como faldas, soportes, deflectores, agarraderas, ganchos y superficies extendidas de transferencia de calor, no necesitan ajustarse a las especificaciones para el material al que están unidos, o para una especificación de material permitido en esta División, pero si están unidos por soldadura al recipiente, ésta deberá se de calidad soldable (…).

NORMATIVA INTERNACIONALLa Subsección C del Código ASME Sección VIII División 1, establece los requisitos pertenecientes a las clases de materiales.

Tal como se indicó en la Parte UG de la Subsección A, la aplicación de la Subsección C estará limitada a lo establecido en la Parte UCS, la misma que señala los requisitos para recipientes a presión construidos de aceros al carbono y de baja aleación.

En UCS-5 se indica que estos materiales sujetos a tensión debido a la presión estarán sujetos a una de las especificaciones dadas en la Sección II y se limitarán a las listadas en la Tabla UCS-23, salvo disposición en contrario en UG-10 y UG-11.

Asimismo se señala que los aceros al carbono o de baja aleación con un contenido de carbono de más de 0,35%1 no se utiliza en la construcción soldada o ser formado por el corte de oxígeno.

(1) Un contenido mayor de C puede dar lugar a endurecimiento en la zona del metal base afectada por el calor de la soldadura y como consecuencia a su fragilización.


En UCS-6 se indica lo siguiente respecto a las planchas de acero:

a) Las especificaciones aprobadas para las planchas de acero al carbono y de baja aleación se dan en la Tabla UCS-23 (…)

b) Las planchas de acero, según el SA-36, SA/CSA-G40.21 38W y SA-283 Grados A, B, C y D pueden ser usadas para las partes a presión en recipientes a presión siempre que se cumpla lo siguiente :(…)

(3) Con la excepción de las bridas, cubiertas planas atornilladas, y los anillos de refuerzo, el espesor de las planchas en el cual se aplica la fuerza de soldadura no exceda de 5/8 pulgadas (16 mm).


La Tabla UCS-23 señala los distintos tipos de los materiales de acero al carbono y de baja aleación permitidos para recipiente a presión, los mismos que están identificados a través de su Número de Especificación1 y su correspondiente Tipo/Grado2.

En base a estos materiales, podemos referirnos al ASME Sección II para encontrar sus propiedades*.

(1) La especificación SA-XXX (Ej. SA-36) representa la versión aceptada por el Código ASME de la norma ASTM. Una vez que una norma ASTM es revisada, luego debe ser aceptada por el Comité del Código ASME Sección VIII. Tener en cuenta que muchos materiales de la ASTM no son aceptados por el Código ASME.

(2) El Tipo/Grado representa la composición química exacta de los materiales a través de porcentajes de las cantidades permitidas de carbono, magnesio, níquel, etc. Por ejemplo, cuando se indique un material específico se dice: Una plancha de acero al carbono SA – 283 Grado C

* LEER


El Código ASME Sección II, Parte D comprende las propiedades de los materiales1.

Aquí se incluye la Subparte 1 que contempla diversas tablas de tensiones, entre ellas las Tablas 1A, 1B y 3 que se describirán a continuación.

(1) La Sección II Parte D es publicada en dos versiones separadas. Una publicación contiene sólo valores en las unidades habituales de los Estados Unidos (Customary) y la otra contiene sólo valores en unidades del SI.

CONTINÚA

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ASME SECCIÓN II – TABLA 1A*

(*) Por fines didácticos, solo se muestran las propiedades de la tabla para un grupo de materiales.

LEER A CONTINUACIÓN

ASME SECCIÓN II – TABLA 1A*


1313

La Tabla 1A provee las tensiones admisibles en los materiales ferrosos utilizados en la Sección VIII, División 1. A continuación se explicará el contenido de la Tabla 1A, según las referencias señaladas en la l{amina anterior:

1)El primer paso para la selección de los materiales es utilizar sus composiciones nominales, que representan los componentes de cada tipo de aleación como se conoce comercialmente.

2)La Forma del Producto indica los tipos de elementos tales como la plancha (plate), brida (flange), tubo soldado (Wld. Pipe), tubo sin costura (Smls. Pipe), etc., de los cuales se requiere conocer sus clases de materiales permitidos y sus correspondientes propiedades para realizar el diseño del recipiente a presión. Para este segmento debemos concentrarnos principalmente en la forma de producto tipo PLATE, que está referida a la plancha del recipiente a presión .

3)El Número de Especificación representa el tipo de material que debe cumplir determinados requisitos. Su definición está detallada en la nota 1 de la lámina N° 10 de esta presentación.

4)El Tipo/Grado representa la composición química exacta del material. Su definición está detallada en la nota 2 de la lámina N° 10 de esta presentación.

5)El Número UNS (abreviatura de "Sistema Unificado de Numeración de Metales y Aleaciones") es un plan sistemático en el que se designa cada metal por una letra seguida de cinco números. Se trata de un sistema de composición basado en los materiales comerciales y no garantiza ningún rendimiento de las especificaciones o la composición exacta de los límites de impurezas. A continuación se listan algunas aleaciones comunes comerciales:

1) Fxxxxx - Hierro, incluidos los hierros dúctiles y fundiciones2) Gxxxxx - Aceros al carbono y aleados3) Kxxxxx - Aceros, incluyendo Maraging, acero inoxidable, aceros HSLA (de baja aleación y alta resistencia, de hierro-

Base Superaleaciones4) Sxxxxx - Aceros Inoxidables, incluyendo de endurecimiento de acero inoxidable y superaleaciones a base de hierro5) Txxxxx - Aceros para herramientas6) Zxxxxx - Aleaciones de Zinc

ASME SECCIÓN II – TABLA 1A

6) La Clase/Condición de Templado especifica el tipo de tratamiento dado al material

7) El Tamaño/Espesor (pulg.) representa los valores o rango de valores admisibles de los espesores establecidos para cada tipo de material. Como se observa en la tabla, no todos los materiales presentan estas restricciones.

8) Resistencia mínima a la tracción (tensión)

9) Límite elástico mínimo

10) Límites de Temperatura

11) N° de Gráfico de presión externa

12) Las Notas constituyen los requisitos y restricciones que deben cumplir cada tipo de material. Estas se encuentran al final de la Tabla.

13) Los valores de tensión (esfuerzo) máxima permitida están en función a la temperatura que el metal no debe exceder, de acuerdo a sus condiciones de servicio.

Veamos un ejemplo: Para la plancha de acero al carbono SA 283 Grado B, tenemos las Notas G10, S1, T1, que dicen lo siguiente:

G10: En exposición prolongada a temperaturas superiores a 800 ° F, la fase de carburo de acero al carbono se puede convertir en grafito.

S1: (Aplicable a calderas)T1: Los esfuerzos admisibles para una temperatura mayor o igual a 700 ° F, son valores obtenidos a partir de las propiedades

dependientes del tiempo.Por lo tanto, para este tipo de plancha seleccionada, a temperaturas mayores de 700°F no figuran valores admisibles de

esfuerzos. En el caso de tanques GLP, esto no representa mayor problema, dado que la selección del esfuerzo estaría en función a las condiciones de operación del tanque (ej.: lugares muy calurosos o fríos).

ASME SECCIÓN II – TABLA 1A

La Tabla 1B proporciona las tensiones admisibles en los metales no ferrosos utilizados en la Sección VIII.

Dado que la normativa nacional dicta que los tanques deben ser de acero (metal ferroso), esta tabla no será de utilidad en este segmento.

ASME SECCIÓN II – TABLA 1B

ASME SECCIÓN II – TABLA 3


La Tabla 3 proporciona tensiones admisibles en los pernos de los materiales para su uso en la Sección VIII, División 1.

Un ejemplo del uso de estos pernos se da en la tapa del manhole (entrada de hombre) del tanque.

ASME SECCIÓN II – TABLA 3

MATERIALES PARA TANQUES DE GLPA modo de resumen para este segmento, se listan a continuación los tipos de materiales más comunes utilizados en el Perú para planchas de recipientes a presión de GLP1:

(1) Información recopilada de certificados de recipientes a presión y de la experiencia de diseñadores y proyectistas nacionales.

Material N° Especificación Tipo/Grado Restricciones de espesor de pared

Acero al carbono estructural SA – 36

Plancha de acero al carbono de baja y media resistencia a la tracción

SA – 283 C

Plancha de acero al carbono de baja y media resistencia a la tracción

SA – 285 C

Plancha de acero al carbono, manganeso y silicio SA – 299

Plancha de acero al carbono para servicio de intermedia y alta temperatura

SA – 515 70

Plancha de acero al carbono para servicio de moderada y baja temperatura

SA – 516 70

Plancha de acero al carbono con manganeso de alta resistencia

SA – 455 t ≤ 3/8”


SA – 455 3/8” < t ≤ 0.58”


SA – 455 0.58 < t ≤ 3/4”

Plancha de acero al carbono, de alta resistencia para servicio de moderada y baja temperatura

SA – 612 1/2” < t ≤ 1”

Plancha de acero al carbono, de alta resistencia para servicio de moderada y baja temperatura

SA – 612 t ≤ 1/2”

Lámina de acero al carbono SA-414 G

ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES PARA TANQUES DE GLP

- PARTES -

Para explicar sobres los materiales aprobados para las partes (accesorios, bridas, boquillas, planchas de sacrificio, soportes metálicos, etc) que se instalan en los tanques de presión, aplicamos lo señalado en la UG-4 el cual diferencia los materiales en dos principales tipos:

1.Materiales para partes sujetos a esfuerzo o presión.

2.Materiales para partes que no están sujetos a presión.

PARTE NO SUJETA A PRESIÓN

PARTE SUJETA A PRESIÓN

PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN En los tanques a presión se instalan accesorios, bridas, boquillas, etc., que se encuentran sometidos a la presión del tanque. Las especificaciones de los materiales permitidos más utilizados para estas partes se detalla en la siguiente tabla:

Tipo Normatividad Material Especificación Referencia

Tubos y Tuberías ASME Sección II, Parte D

Acero SA-53, Grado B, SA-106 UG-8 del ASME Sección VIII, División 1

Accesorios soldados para

Tubos o Tuberías

ASME B16.9ASME Sección II,

Parte D

SA-234, SA-403, SA-420 y SA-815

UG-44 del ASME Sección VIII, División 1

Accesorios roscados para

Tubos o Tuberías, y boquillas


Parte D

SA-234, SA-403, SA-420, SA-815, SA-105, SA-182, y

SA-350


Bridas, accesorios bridados para

Tubos o Tuberías


Parte D

Ver Tabla pagina siguiente

SA-105, SA-181, SA-350 y otros

Ver Tabla pagina siguiente


Pernos ASME Sección II, Parte D

Acero SA-193, SA-194 y SA-307 UG-23 del ASME Sección VIII, División 1

PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN

PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN

ACCESORIOSASME B 16.9

BRIDASASME B 16.5

CODOASME B 16.11

http://www.tubinox.com/Productos/catalogo.asp

PARTES NO SUJETAS A PRESIÓN

En los tanques a presión se instalan faldones, soportes, azas para izaje, planchas para sacrificio, etc., que no se encuentran sometidos a la presión de operación del tanque. La UG-4 señala que las materiales permitidos para estás partes no necesitan cumplir las especificaciones del ASME Sección VIII, pero si se están conectado al recipiente por medio de soldadura deberán ser de calidad soldable.

MUCHAS GRACIAS

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