DISEÑO BASICO DE EQUIPOS Y PIPING PARA PLANTAS

8/14/2019 DISEO BASICO DE EQUIPOS Y PIPING PARA PLANTAS

1/72

DISEO BASICO DE EQUIPOS YPIPING PARA PLANTAS

INDUSTRIALES CON CADWORX

Presentado por:Fredy Toapanta

[email protected] [email protected]

2012
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/72

INTRODUCCINDentro de la formacin multidisciplinar de laingeniera mecnica, es un campo muyfundamental la industria Petroqumica donde sedesenvuelven profesionales en el campo comoproyectistas dentro de un proceso de ingenieraque abarca la ingeniera bsica, conceptual y dedetalle.


3/72

CLASIFICACIN DEL CDIGO A.S.M.E. Seccin I Calderas de Potencia Seccin II Especificacin de Materiales Seccin III Requisitos generales para Divisin 1 y Divisin 2 Seccin IV Calderas para Calefaccin Seccin V Pruebas no Destructivas

Seccin VI Reglas y Recomendaciones para el cuidado y operacin

de Las Calderas de Calefaccin Seccin VII Gua y recomendaciones para el cuidado de Calderas dePotencia

Seccin VIII Recipientes a Presin Seccin IX Calificacin de Soldadura Seccin X Recipientes a Presin de Plstico reforzado en fibra de

Vidrio Seccin XI Reglas para Inspeccin en servicio de Plantas Nucleares


4/72

NORMAS ASME DE TUBERAS B31.1 Power Piping B31.3 Process Piping B31.4 Pipeline Transportation Systems for

Liquid Hydrocarbons and Other Liquids B31.5 Refrigeration Piping B31.8 Gas Transmission and Distribution

Piping Systems B31.9 Building Services Piping B31.11 Slurry Transportation Piping

Systems


5/72

B31.12 Hydrogen Piping and Pipelines B31.Q Pipeline Personnel Qualification B31.E Standard for the Seismic Design and

Retrofit of Above-Ground Piping Systems

B31.G Manual for Determining theRemaining Strength of Corroded Pipelines

B31.J Standard Test Method for

Determining Stress Intensification Factors B31.T Standard Toughness Requirements

for Piping


6/72

NORMAS API API 650.- Welded Steel Tanks for Oil Storage API 620.- Large, Welded, Low-Pressure Storage Tanks API 14E.- Design & installation of offshore platform

piping.

API 1104.- Welding of Pipelines and Related Facilities API 12F.- Shop Welded Tanks, Storage of Production

Liquids API 5L.- Line Pipe. API 12D.- Field Welded Tanks, Storage of Production

Liquids. API 12J.- Specification for Oil and Gas Separator.


7/72

Sistema de Tuberas

Tuberas


8/72

Sistema de Tuberas


9/72

Sistema de Tuberas


10/72

Sistema de Tuberas

Materiales en Tubera.Para condiciones cclicas severas, slo se puede usar lassiguientes tuberas de acero al carbono:API 5L Grado A, B, sin costura, SAW, costuras rectas

API 5L, Grado X42, X46, X52, X56, X60, sin costuraASTM A 53, A 333, sin costuraASTM A 106, A 369, A 524.ASTM A 381, A 671, A 672, A 691


11/72

Accesorios(Fittings)(codos, reducciones, conexiones, a ramales, etc.)

Materiales Fiffings ASTM A-234 GR WPB, Para accesorios soldables. ASTM A-105, Para accesorios roscados.


12/72

CODO 90, 45 ( ELBOW ) De todos los accesorios, el codo es la ms comun. Se utiliza para cambios de direccin en la tuberia, se

puede subir, bajar, girar, etc.


13/72

JUNTAS CODOS A 90 y 45


14/72

TEE SOLDADA Se trata de un montaje de tres vas utiliza para

hacer conexiones perpendicular a la tubera


15/72


16/72

REDUCCIONES (REDUCERS) Son utilizados para la reduccin de dimetros

y son de dos tipos.


17/72


18/72


19/72


20/72

UNIONES, COUPLING, BUSHING


21/72

OTROS FITTINGS


22/72

WELD CAP


23/72

RESUMEN


24/72

BRIDAS (FLANGE) Es el elemento que une dos componentes de un sistema de tuberas, permitiendo ser desmontado

sin operaciones destructivas, gracias a una circunferencia de agujeros a travs de los cuales se

montan pernos de unin.ASME B 16.5Es la norma de bridas ms utilizada en el mundo. lncluye bridas forjadas, fundidas o de chapa. Cubrepresiones de servicio, materiales, dimensiones, tolerancias, marcado, y pruebas para bridas. Se describentodos los tipos en medidas de 1/2 hasta 24" en clases de presin 150 , 300, 400, 600, 900 y 1500 y de1/2 a 12 en 2500 lbs.

API 6 AEspecificacin creada para cabezas de pozo y rboles de navidad.Incluye la normalizacin de bridas para junta con anillo, que son dimensionalmente intercambiables conASME B 16.5 pero agregan tolerancias para todas las medidas. Sin embargo al ser los materialesprescriptos por API de mayor resistencia, en una unin API/ASME la presin mxima de servicio quedalimitada a la de la brida de menor prestacin.


25/72

RATING EN BRIDAS


26/72

TIPOS DE BRIDAS


27/72

TIPOS DE BRIDAS


28/72

OTROS TIPOS


29/72

TIPOS DE BRIDAS


30/72

MATERIALES

ACERO ALCARBONO

A105 A350LF2 A105NLC

ALEACION DECROMO

A182F5 A182F9 A182F22 A182F11

ACEROINOXIDABLE

A182F304 A182F316/L A182F317L A182F321 A182F347

ALUMINIO 1100 2014 3003 6061 7075 EXOTICO HASTALLOY MONEL INCONEL INCOLLOY TITANIO COBRE CU-NI BRONCE PLASTICOS PVC HDPE CPVC C900 HIERRO DUCTIL HIERRO

FUNDIDO

Las bridas estn disponibles en todos los materiales yterminados para hacer juego con la aplicacin de la tubera.


31/72

EMPAQUE ENTRE BRIDAS

Las juntas espirometalicas se hacen con una cinta metlica espiral y se le coloca

un material suave como relleno, gracias a lo cual, puede brindar un sello muyefectivo al estar comprimida entre las bridas. Estas juntas pueden incluir un anillocentrador, un anillo interior o ambos, de acuerdo al tipo de brida a sellar.


32/72

EMPAQUE ENTRE BRIDAS Los Ring Joints son anillos metlicos precisamente mecanizasdos que son utilizados

como juntas sellantes en bridas RTJ, las cuales poseen un alojamiento especialpara los mismos.

Estos rines son diseados especialmente para aplicaciones donde se requiere unsello que resista muy altas presiones de operacin.

El diseo de los rines cumplen las Normas ASME 16.20 Y API 6A


33/72

JUNTA ENTRE BRIDASSon elementos de unin para bridas los cuales se tiene de dos tipos:Su seleccin esta en base al Rating de la brida y su calibre.


34/72

VALVULAS

VALVULA DE BOLA Tambin conocidas como de esfera, es un mecanismo que sirve para regular elflujo de un fluido canalizado y se caracteriza por tener forma de esfera perforada.


35/72

VALVULA DE COMPUERTA (gate) Son vlvulas de aislamiento caracterizadas por realizar el cierre mediante un disco

de caras planas (cua) que se desliza verticalmente sobre los asientos fijos de lavlvula situados en paralelo. Son vlvulas bidireccionales, de gran capacidad y noaptas para servicios de regulacin.


36/72

VALVULA DE GLOBO Son vlvulas con diseo del cuerpo curvado para favorecer la circulacin del fluido

y cuyo rgano de cierre es un disco que cierra contra un asiento.


37/72

VALVULA CHECK(RETENCION) Las Vlvulas de Retencin son aquellas que accionadas por la propia presin del

fluido permiten el paso del mismo e impiden el retroceso del mismo hacia la partepresurizada cuando la presin del sistema cesa. Son Vlvulas unidireccionales queabren en un sentido del flujo y son cerradas en el sentido opuesto del flujo


38/72


39/72

VALVULA MARIPOSA Las vlvulas de Mariposa son vlvulas que poseen un disco circular el cual es

girado sobre un eje obturando la seccin de paso del conducto cuando estperpendicular al eje de ste y dejando paso libre cuando est paralelo. El discoconsigue ngulos de aperturas parciales totales hasta 90 que permiten el pasodel fluido.


40/72

VALVULA PLUG ( ENCHUFE)La vlvula de macho se usa en servicio de apertura/cierre y desviacin de flujos.Pueden ser utilizadas en fluidos con slidos en suspensin.


41/72

Alcance del ASME B31.3

Piping y componentes de piping. Para todos los fluidos deservicio:

Qumicos en estado crudo, intermedios y finales Gas, aire,vapor y agua Slidos fluidizadosFluidos criognicos

Interconexiones con equipos paquetizados

DISEO POR PRESIN INTERNA


42/72

DISEO POR PRESIN INTERNAEl espesor mnimo se calcula con la siguiente frmula:

tm = t + cDonde:

c = suma de todas las tolerancias: mecnicas, corrosin, erosin.t = espesor de diseo por presin.tm= espesor mnimo requerido incluyendo tolerancias.

Para tubera con t < D/6 :

Donde:D = dimetro exterior (no nominal).E = factor de calidad de junta (Tabla A-A1 o A-1B) Pag. (208-211)P = presin interna de diseoS = valor de esfuerzo admisible (Tabla A-1) Pag. (157-207)Y = coeficiente (Tabla 304.1.1) Pag.(22)W = factor de reduccin de esfuerzos de la juntasoldada (1.0 hasta 950 F, 0.5 a 1,500 F)


43/72

TOLERANCIAS Las tolerancias por corrosin, erosin, o por resistencia mecnica deben

ser aadidas al espesor calculado.

Las tolerancias mecnicasIncluyen las reducciones fsicas de espesor por roscados o ranuras.

La tolerancia mas comn en las paredes de tubera recta es la de 12.5%.

Esto significa que el espesor de la pared en cualquier sitio alrededor deltubo, no puede ser menor que el 87.5% del espesor nominal de pared.

Corrosin y erosin (ASME VIII. DIV 1,UG-16)Es la tolerancia que se le da a la tubera para asumir futuras perdidas de

espesor de pared. Comnmente se usa 1/16(1.5mm) para acero al carbono. Dependiendo si el fluido es altamente corrosivo y /o abrasivo puede

usarse 1/8(3mm), o valores mayores, pero nunca mas de 1/4 (6mm)


44/72

Factor de Calidad de la Junta Soldada (Ej)


45/72

Factor de reduccin de resistencia de la juntasoldada, (W)

El factor W aplica nicamente en reas soldadas( no aplica paratuberas sin costura).

En ausencia de datos aplicables(Ej. Pruebas de Creep), en factorW deber ser tomado como 1 para temperaturas menores oiguales a 510C(950F) y 0.5 para 815C(1500F) para todos losmateriales.

El diseador es el responsable por determinar W paratemperaturas sobre 815C(1500F).


46/72

Factor de correccin de espesor de pared (Y) Este coeficiente se toma en cuenta en funcin de las

propiedades del material y su temperatura de diseo.


47/72


48/72

PROBLEMAS:

Calcular el espesor requerido para una tubera de 10 pulg, con una presin dediseo de 24.13 Bar, y una temperatura de fluido de 650 F, la tubera utilizadapara este proceso es A 106 GR B, se considera un fluido altamente corrosivo.

Dentro de una locacin se requiere el cambio de un tramo de tubera de 50 ft,de longitud de 6 pulg. para lo cual el separador de produccin indica en sumanmetro 900 Psi, con una temperatura de 200F, el material de la tuberainstalado es API 5L X52.

Indicar el listado de materiales requerido para el cambio de esta tubera.


49/72

ASME SECCION VIII. DIV. 1En esta parte del cdigo se establecen los requerimientos mnimos para el diseo, fabricacin einspeccin y para obtener la certificacin autorizada de la ASME para los recipientes a presin.

En base a esto se ha dividido en:Subseccin A. Parte UG que cubre los requerimientos generales.Subseccin B. Requerimientos de fabricacinParte UW.- Para recipientes que sern fabricados por soldadura.Parte UF.- Para recipientes que sern fabricados por forjado

Parte UB.- Para recipientes que sern fabricados utilizando un material de rellenono ferroso aeste proceso se le denomina "brazing"Subseccin C. Requerimientos de materialesParte UCS.- Para recipientes construidos con acero al carbn y de baja aleacin.Parte UNF.- Para los construidos con materiales no ferrosos.Parte UCI.- Para los construidos con fierro fundido.Parte UCL.- Para los construidos con una placa "clad" integral o con recubrimientotipo "lining".

Parte UCD.- Para los construidos con fierro fundido dctil.Parte UNT.- Para los construidos con aceros ferriticos con propiedades de tensinmejoradas portratamiento trmico.Parte ULW.- Para los fabricados por el mtodo de multicanas.Parte ULT.- Para los construidos con materiales con esfuerzos permisibles masaltos a bajastemperaturas


50/72

Calculo de cabezas del recipiente


51/72

Calculo de cabezas del recipiente


52/72

PROBLEMAS

Calcular espesores para un recipiente con las siguientes caractersticas:El recipiente debe tener cabeza elipsoidal.Presin de diseo: 90 PsigTemperatura de diseo: 230 FDimetro interno: 42 pulgLss=3mMaterial= SA-516-70


53/72

TANQUES DE ALMACENAMIENTO STANDAR A.P.I. 650, para tanques de almacenamiento a presin atmosfrica STANDAR A.P.I. 620, para tanques de almacenamiento sometidos a presiones

internas cercanas a( 14 lb/ pulg2 ).

El estndar A.P.I. 650 slo cubre aquellos tanques en los cuales se almacenan fludoslquidos y estn construidos de acero con el fondo uniformemente soportado por unacama de arena, grava, concreto, asfalto, etc


54/72

CLASIFICACION GENERAL DE TANQUESATMOSFERICOS


55/72


56/72

CALCULOS PARA EL DISEO DE ESPESORES DE LA EVOLVEDEGUN API 650


57/72

API Specification12D:Es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en elcampo para almacenaje de lquidos de produccin y con capacidades

estandarizadas entre 75 y 1500 m3. API Specification 12F:Es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en taller paraalmacenaje de lquidos de produccin y con Capacidades estandarizadasentre 13.5 y 75 m3.


58/72


59/72


60/72


61/72


62/72


63/72


64/72


65/72


66/72


67/72


68/72


69/72


70/72


71/72


72/72

DISEÑO BASICO DE EQUIPOS Y PIPING PARA PLANTAS

Documents

Transcript of DISEÑO BASICO DE EQUIPOS Y PIPING PARA PLANTAS