Ep-m3-Gd-02.001_0guía de Análisis y Soportado de Tubería Pequeña

Fichero: EP-M3-GD-02.001

SENER, Ingeniería y Sistemas, S.A.

PROCEDIMIENTOS Y CRITERIOS DE DISEÑO ESTANDAR

GUÍA DE ANÁLISIS Y SOPORTADO DE TUBERÍA PEQUEÑA

DOCUMENTO Nº: EP-M3 -GD- 02.001_0

Revisión: 0 Fecha: Octubre 2010

Nombre Firma Fecha

Realizado N. Antón 2010-10-10

Comprobado J.M. Antón 2010-10-10

Autorizado César Fernández 2010-10-10


EP-M3-GD-02.001

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REGISTRO DE PAGINAS APLICABLES

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REGISTRO DE MODIFICACIONES

Edic-/Rev. Fecha Responsable Modificación

Sección / Párrafo Modificado

Modificación Efectuada

0/0 Octubre 2010 Edición Inicial


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I N D I C E

1. OBJETO ...................................................................................................................................... 5

2. ALCANCE ................................................................................................................................... 5

3. MATERIALES ............................................................................................................................. 5

4. TIPOS FUNDAMENTALES DE SOPORTES ............................................................................. 6

5. RECOMENDACIONES GENERALES ....................................................................................... 7

6. SOLDADURA ............................................................................................................................. 7

7. UNIONES ATORNILLADAS ...................................................................................................... 8

8. ELEMENTOS DE CATALOGO .................................................................................................. 8

9. TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE Y ACERO ALEADO ..................................................... 8

10. ESPACIAMIENTO ENTRE SOPORTES ................................................................................ 9 10.1 LONGITUDES MÍNIMAS NECESARIAS POR DESPLAZAMIENTO. ............................................ 16

11. REFERENCIAS ..................................................................................................................... 19

12. ANEXO 1 ............................................................................................................................... 20


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1. OBJETO El objeto de esta guía es establecer métodos de análisis simplificado y el soportado de tuberías de diámetro ≤ 2” y con temperatura de operación ≤ 150 ºC. Asimismo contiene como ANEXO 1, una colección de soportes estándar para su aplicación directa en campo.

2. ALCANCE Esta guía se aplicará al análisis y soportado de tubería Φ ≤ 2” con las condiciones de operación y material siguientes:

T op.: ≤ 150 ºC Material: Ac. Carbono y Ac. Inoxidable. Se considera un espesor de tubería: Sch. 80 (Acero Carbono) Sch. 40 (Acero Inoxidable)

3. MATERIALES

Los materiales a utilizar para los soportes de tuberías estarán de acuerdo con lo

especificado en las normas ANSI B31.1 y/o ANSI B31.3 y MSS-SP58.

Todos los elementos que componen el soporte serán, salvo indicación contraria, de acero

carbono común soldable con las siguientes características mecánicas mínimas.

Límite de fluencia : 2600 kg/cm2

Módulo de Elasticidad : 2,1 x 106 kg/cm2

Módulo de Rigidez : 0,81 x 106 kg/cm2

Nº de Poison : 0,3

Coeficiente de expansión lineal : 12 x 10-6 m/m ºC

Las placas y tubos (trunnions) usadas como elemento de transición y que tienen que ser

directamente soldados a la tubería, deberán ser de un material igual o de equivalente

calidad al de la tubería.


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En tuberías de acero carbono pueden soldarse perfiles estructurales de acero carbono.

Para fijación de placas a estructuras de hormigón se utilizarán pernos HILTI, químicos

tipo HVA con varilla HAS y ampolla HEA, y de expansión tipo HSL, o de otra marca con

características similares.

4. TIPOS FUNDAMENTALES DE SOPORTES Cada punto de una tubería goza de seis grados de libertad (tres desplazamientos y tres

rotaciones según los tres ejes de coordenadas). Los diferentes tipos de soportes van ha

restringir en mayor o menor cuantía, los grados de libertad de la tubería en un determinado

punto de la misma, definiéndose como sigue:

Apoyo simple: Es el tipo de soporte más frecuente. Sirve para contrarrestar el peso

de la tubería o cualquier otra carga vertical. Impide el movimiento vertical.

Guía transversal: Impide el movimiento perpendicular al eje de la tubería en el

punto fijado.

Stop: Impide el movimiento longitudinal según el eje de la tubería en el punto de

soporte.

Colgante: Tiene la misma misión que el apoyo simple, aunque en este caso, la

tubería queda suspendida mediante un tirante.

Anclaje: Es un soporte cuya misión es impedir que la tubería tenga cualquier tipo

de desplazamiento y rotación en el punto en que se instala.

Soporte flexible o muelle: Contrarresta el peso o la carga vertical de la tubería,

absorbiendo a su vez el desplazamiento vertical de la misma. Pueden ser de carga

constante o variable. Son soportes de elevado coste y cálculo laborioso, por lo que

deben evitarse en lo posible a no ser que sea indispensable su utilización en lugar

de soporte rígido.


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5. RECOMENDACIONES GENERALES

Los soportes se deberán colocar preferiblemente en los siguientes puntos:

Donde haya cargas concentradas.

En la parte superior de tramos verticales.

Próximo a toberas de equipos (tener en cuenta los desplazamientos de la conexión).

En lugares donde no sea necesario desmontar por mantenimiento.

En puntos tales que su unión a la estructura principal, no debilite a esta.

No se deberán colocar en zonas de acceso.

Se procurará no ponerlos en accesorios tales como tes, reductores, codos, etc.

Se recomienda el uso de soportes rígidos, los cuales se colocarán en puntos de

movimiento cero o despreciable. Donde esto no suceda y sea necesario su

colocación, se instalará un soporte de muelle.

Es aconsejable la instalación de soportes tipo “guía” tanto en tramos horizontales

como verticales, siempre teniendo en cuenta la dilatación térmica de la tubería y

con el fin de evitar inestabilidades estáticas y vibraciones.

Los soportes sobre torres, tanques, etc., se deberán ajustar a las siguientes

recomendaciones:

Los soportes se unirán al equipo mediante clips cuando dicho equipo, lleve

tratamiento térmico o cuando así sea requerido por el cliente.

Se evitará siempre que coincidan con costuras.

Se colocarán soportes rígidos en puntos con movimiento relativo (equipo-tubería)

nulo o despreciable. En caso contrario, se preverán soportes de muelle.

Se descargará al máximo la tobera del equipo.

En equipos de gran altura, se instalaran guías verticales que en el caso de tubería

pequeña pueden colocarse cada 5 metros aproximadamente.

6. SOLDADURA

Los distintos perfiles que componen la estructura soporte se unirán, salvo cuando la unión

es atornillada con soldadura continua en ángulo.


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7. UNIONES ATORNILLADAS

La unión atornillada se compone de tornillo con tuerca, contratuerca y arandela. En los

soportes se denominan indicando solamente su diámetro. En general, en las uniones

atornilladas, los taladros para los tornillos tendrán un diámetro de 2 mm mayor que el

correspondiente tornillo, y salvo otras disposiciones, colocado en el eje normal de taladros

(gramiles) del perfil. Todos los elementos roscados serán según serie UNC hasta 1” y serie

UN será 1 1/8 y mayores.

El material de tornillos será A193 Gr. B7.

El material de tuercas será A194 Gr. 2H.

8. ELEMENTOS DE CATALOGO

Las abrazaderas, cáncamos, horquillas, pernos en U, varillas roscadas, etc., denominados

en este estándar como A1, C1, H1, P1, V1, etc., pueden sustituirse por los incluidos

normalmente en catálogos de fabricantes de soportes de tuberías, teniendo en cuenta el

material, las cargas admisibles indicadas para ellos en este estándar, y la influencia de las

variaciones de algunas dimensiones.

9. TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE Y ACERO ALEADO

Cuando se soporten tuberías de acero inoxidable o acero aleado sin aislamiento, poner una

placa de 1 mm de espesor, fijada con puntos de soldadura, entre la tubería y la estructura

soporte en cada superficie susceptible de contacto.

Cuando se usan abrazaderas de acero al carbono para tuberías de acero inoxidable éstas

llevarán en la zona de contacto una chapa de acero inoxidable alrededor de la tubería de

0.5 mm de espesor y una anchura igual a la abrazadera más 30 mm, fijada con puntos de

soldadura.


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10. ESPACIAMIENTO ENTRE SOPORTES Los vanos máximos recomendados para tramos rectos de tubería (sin tener en cuenta pesos

concentrados) y las reacciones en los apoyos se dan en la tabla 2.

Tabla 1

Φ Nominal Vano entre apoyos

L (mm) Reacción en el apoyo

“R” (N)

½” Ac. Carb. 3200 70 Ac. Inox. 3000 50

¾” Ac. Carb 3500 100 Ac. Inox. 3300 75

1” Ac. Carb 3900 170 Ac. Inox. 3750 130

1 ¼” Ac. Carb 4400 275 Ac. Inox. 4200 220

1 ½” Ac. Carb 4800 375 Ac. Inox. 4600 300

2” Ac. Carb 5400 550 Ac. Inox. 5200 450

En el gráfico 1, se dan las relaciones entre longitudes L1 y L2 para el soportado de tramos

con codo para tuberías de Ac. Carbono.

GRÁFICO 1


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VANOS MAX. SOPORT. EN TRAMOS CON CODO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

500 1000 1500 2000 2500

L1 (mm)

L2 (m

m)

1/2"3/4"1"11/4"1 1/2"2"

En el gráfico 2, se dan los pesos concentrados y su distancia a uno de los apoyos en

función de la longitud del vano para tuberías de Ac. Carb. Φ 2”.

GRAFICO 2


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función de la longitud del vano para tuberías de Ac. Carb. Φ 11/2”.

TUB. 2" VANO MAXIMO PARA PESO CONCENTRADO "P"

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

FACTOR "X"

PESO

CO

NC

ENTR

AD

O (K

g)L=1,5m

L=2m

L=2,5m

L=3m

L=4m

L=5m

P

L

xL


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GRAFICO 3

TUB. 11/2" VANOS MAX. PARA PESO CONCENTRADO "P"

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

FACTOR "X"

PESO

CO

NC

ENTR

AD

O (K

g)

L=4.5 ML=3.5 ML= 2.5 ML= 1.5 M

P

L

xL


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función de la longitud del vano para tuberías de Ac. Carb. Φ 11/4”.

GRAFICO 4

TUB. 11/4" VANOS MAX. PARA PESO CONCENTRADO "P"

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

FACTOR "X"

PESO

CO

NC

ENTR

AD

O (K

g)

L=4.0 ML=3.0 ML= 2.0 ML= 1.0 M

P

L

xL


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función de la longitud del vano para tuberías de Ac. Carb. Φ 1”.

GRAFICO 5

TUB. 1" VANOS MAX. PARA PESO CONCENTRADO "P"

0

25

50

75

100

125

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

FACTOR "X"

PESO

CO

NC

ENTR

AD

O (K

g)

L=3.5 ML=3.0 ML= 2.0 ML= 1.0 M

P

L

xL


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Tuberías Ac. Carb.

VANO MÁX. PARA TRAMO VERTICAL

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

H (metros)

L (m

m)

1/2"3/4"1"1 1/4"1 1/2"2"

L

H

1 Metro


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10.1 LONGITUDES MÍNIMAS NECESARIAS POR DESPLAZAMIENTO.

En el gráfico 6, se dan los coeficientes de expansión térmica aproximados en milímetros

por metro lineal de tubería y hasta una temperatura de 200 ºC.

GRAFICO 6

Coeficiente de Expansión Térmica

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Temperatura (ºC)

Coe

f. (m

m/m

)

Ac. Inox.

Ac. Carb


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Tuberías Ac. Carb.

Desplazamientos admisibles

0

5

10

15

20

25

30

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Longitud necesaria (metros)

Des

plaz

amie

nto

(mm

)

2"

11/2"

11/4"

1"


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Tuberías Ac. Carb.

Desplazamientos admisibles

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

120

125

130

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Longitud necesaria (metros)

Des

plaz

amie

nto

(mm

)

2"

11/2"

11/4"

1"


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11. REFERENCIAS

Códigos y normas aplicables:

− ANSI/ASME B31.1 “Power Piping”

− ANSI/ASME B31.3 “Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping”

− ANSI/ASME B31.4 “Liquid Petroleum Transportation Piping System”

− MSS-SP-58 “Pipe Hangers and Supports. Material and Design”

− MSS-SP-69 “Pipe Hangers and Supports. Selection and

Application”

− API-610 “Centrifugal Pumps for General Refinery Services”

− NEMA SM 23 “Steam Turbines for Mechanical Drive Service”

− EJMA “Expansion Joint Manufacturers Association”.


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12. ANEXO 1 Planos de soportes estándar de tuberías para Φ ≤ 2 ½”

INDICE

Nº DE ESTANDAR DENOMINACIÓN TIPO REV.12.01.01 ABRAZADERA A1 0 12.01.02 ABRAZADERA A2 0 12.02.01 HORQUILLA FORJADA H1 0 12.03.01 OREJETA L1 0 12.04.01 PERNO EN “U” P1 0 12.05.01 TENSOR FORJADO T1 0 12.06.01 VARILLA V1 0 12.07.01 CANCAMO FORJADO CA1 0

12.08.01 SOPORTES GUÍA AG1 0

12.09.01 PLACA SOPORTE PS1 0

12.10.01 SOPORTE DESDE TUBERÍA D1 0 12.10.02 SOPORTE DESDE TUBERÍA D2 0 12.10.03 SOPORTE DESDE TUBERÍA D3 0 12.10.04 SOPORTE DESDE TUBERÍA D4 0

12.11.01 SOPORTE EN “TE” TE1 0 12.11.02 SOPORTE EN “TE” TE2 0 12.11.03 SOPORTE EN “TE” TE3 0

12.12.01 GUÍA G1 0 12.12.02 GUÍA G2 0 12.12.03 MENSULA-GUÍA G3 0 12.12.04 SOP. ELE-GUÍA G4 0 12.12.05 BASE-GUÍA G5 0 12.12.06 SUPLEMENTO-GUÍA G6 0 12.12.07 SOP. ELE-GUÍA G7 0 12.12.08 PLACA-GUÍA G8 0 12.12.09 BRAZO-GUÍA G9 0 12.12.10 BASE-GUÍA G10 0 12.12.11 SOP. ELE-GUÍA G11 0 12.12.12 GUÍA G12 0 12.12.13 SOPORTE-GUÍA G13 0


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Nº DE ESTANDAR DENOMINACIÓN TIPO REV.

12.12.14 BRAZO-GUÍA G14 0 12.12.15 SOP. ELE-GUÍA G15 0 12.12.16 BRAZO INVERT.-GUÍA G16 0 12.12.17 BRAZO INVERT.-GUÍA G17 0 12.12.18 BRAZO-GUÍA G18 0

12.13.01 MENSULA M1 0 12.13.02 MENSULA M2 0 12.13.03 MENSULA M3 0 12.13.04 MENSULA M4 0

12.14.01 STOP S1 0 12.14.02 STOP S2 0 12.14.03 STOP S3 0

12.15.01 ZAPATAS Z1 0 12.15.02 ZAPATAS Z2 0

12.16.01 APOYO EN ELE AP1 0 12.16.02 APOYO-BASE AP2 0 12.16.03 APOYO EN ELE AP3 0

12.17.01 COLGANTE C1 0 12.17.02 COLGANTE C2 0 12.17.03 COLGANTE C3 0 12.17.04 COLGANTE C4 0

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