Normas y Reglamentos

Normas ANSI para Instalaciones Hidrulicas.

CLCULO GENERAL DE TUBERAS.Datos:- Fluido (agua, vapor, gas natural, gases de escape, fuel leo, aceite trmico)- Presin (P, bar)- Temperatura (T, C),- Caudal msico (q, t/h para vapor/agua, kg/s para el resto)- Para el caso de agua o Ttuloo Tipo (aspiracin o impulsin)Densidad i caudal volumtricoEl caudal volumtrico [m3/h o m3/s] se calcula mediante la densidad [kg/m3] y el caudal msico [t/h o kg/s, segn el fluido]: Caudal volumtrico = Caudal msico / densidad El caudal msico se expresa en t/h para el agua y el vapor de agua mientras que para el resto de fluidos se expresa en kg/s. As mismo, el caudal volumtrico se expresa en m3/h para los lquidos (agua, fuel, aceite trmico) y vapor, y en m3/s para los gases (gas natural, gases calientes y aire). Seleccin del Material

La seleccin del material se realiza segn la temperatura de diseo del fluido, debindose tener en cuenta que la tubera nunca deber trabajar a temperaturas por encima del valor mximo aceptable del material.

Seleccin del Material segn ANSILos materiales aceptados por la normativa ANSI (ASME B31.1) aparecen en los apndices de la misma. Estos son:A-1 Aceros al carbonoA-2 Aceros de baja y media aleacin A-3 Aceros inoxidablesA-4 Ni y aleaciones de alto NiA-5 FundicinA-6 Cobre y aleaciones de CuA-7 Aluminio y aleacionesA-8 Temperaturas > 1200FA-9 Titanio y aleaciones.En estos apndices aparecen las temperaturas mximas de diseo para cada material, as como la tensin admisible a distintas temperaturas, entre otras propiedades.Presin nominal, PN [bar]La presin nominal, PN, es la presin mxima de agua para la cual la tubera o accesorio se ha diseado. Para cada valor de PN, se debe introducir un coeficiente de seguridad en funcin de las condiciones de diseo. La presin nominal afecta a los accesorios (bridas principalmente), a efectos de clculo para el dimensionado de la tubera la presin nominal no tiene ninguna aplicacin, es nicamente informativo.Seleccin del PN segn ANSILa presin nominal segn la norma ANSI se mide en libras (#). En la Tabla 1.2 que se muestran a continuacin se dan estas presiones nominales segn la temperatura (enF) y la presin (en psi). Existen presiones nominales de 150, 300, 400, 600, 900, 1500 y 2500 lb.Dimetro nominal, DN (propuesto)A partir del caudal volumtrico, propone un dimetro nominal tal que asegure que la velocidad final del fluido est dentro de las prcticas habituales en ingeniera, con el objetivo de controlar el ruido. Sin embargo el usuario ser capaz de modificar este dimetro con tal de conseguir mayor o menor velocidad, variar el valor del mnimo espesor requerido para ahorrar costes, optimizar la prdida de carga, etc.Los dimetros nominales normalizados son los siguientes:Clculo Espesor mnimo, e [mm]El resultado del espesor calculado mnimo (sin mrgenes ni tolerancias), depende del dimetro, la presin de diseo y la tensin admisible del material.

Clculo del espesor segn la normativa ANSISegn el apartado 2 de la norma ASME B31.1 el espesor se calcula mediante la frmula:

A-1 Aceros al carbonoA-2 Aceros de baja y media aleacin A-3 InoxidablesA-4 Ni y aleaciones de alto NiA-5 FundicinA-6 Cobre y aleaciones de Cu A-7 Aluminio y aleaciones A-8 Temperaturas > 1200F A-9 Titanio y aleacionesy, coeficiente que depende del material y la temperatura de diseo, segn la Tabla 4:

Espesor pedido (eord) Tubos normalizados

Para cada dimetro nominal de tubera (DN), existen diferentes tuberas normalizadas con distintos espesores, tal y como se observa en la Tabla 6 (ANSI). En esta misma tabla se observan tambin los dimetros exteriores (DE, [mm]) correspondiente a cada dimetro nominal de tubera. Habiendo determinado el dimetro nominal y el espesor pedido, y segn la normativa considerada (americana: ANSI), se debe encontrar la tubera normalizada con un espesor inmediatamente superior al calculado.

Seleccin del tubo normalizado segn la normativa ANSI

La Tabla 6.1 y la Tabla 6.2 indican el espesor y el dimetro interior [mm] de las tuberas normalizadas, segn la normativa ANSI.

Este tubo responde a:

Una vez seleccionado el tubo normalizado, ya sea el propuesto automticamente por el software o elegido manualmente por el usuario la presin de diseo y la presin nominal a la que responde dicho tubo teniendo en cuenta el espesor normalizado que tiene el tubo (y no el espesor de clculo). Para ello se calcula la nueva presin de diseo con la frmula del espesor segn la normativa.

VelocidadConociendo el dimetro interior (Dint) segn normativa, y con el caudal volumtrico (qv), se calcula la velocidad (u) mediante la siguiente frmula:Dnde:- u, velocidad [m/s]- qv, caudal volumtrico [m3/s]- Dint, dimetro interno [m]

Esta velocidad no podr ser superior a la velocidad mxima admisible para cada fluido.

Prdida de carga total.

Prdida de carga total para fluidos incompresibles.Puesto que para los fluidos incompresibles (agua, aceite trmico, fuel) la prdida de carga por unidad de longitud no se da de forma cuadrtica, la prdida de carga total [Pa, N/m2] se calcula con la longitud equivalente de la tubera del siguiente modo:

Potencia de bomba. Mediante la prdida de carga total, se calcula la potencia de bomba [kW] requerida para hacer frente a esta prdida de carga. El rendimiento de la bomba puede ser introducido por el usuario.Aislamiento trmico de tuberas.

El material para el aislamiento trmico es funcin de la temperatura del fluido, y se selecciona mediante la Tabla 9.Los espesores mnimos de aislante se dan en la Tabla 9, de modo que se consigan los objetivos siguientes: prevencin prdidas de calor y proteccin personal.

Elementos de las instalaciones de fluidos.

Una vez establecidas la presin y temperatura del fluido, hay que elegir los diversos aparatos que son: tubos, bridas, racores y fittings, vlvulas que se emplean en todas las instalaciones y las bombas, aparatos de medida, etc., que son especficos de cada instalacin.

Tubos.Suelen ser de acero estirado sin soldadura y se designan por el dimetro de su orificio. Tambin pueden ser de hierro dulce forjado, cobre, latn, polivinilo, hormign armado, fibrocemento, etc.Los alemanes, ND = nominal durchmesser.Los americanos, dimetro interior en pulgadas.En Espaa, DN = dimetro nominal.Los tubos suelen ser de 4 a 12 m. de largo.Las tuberas y sus smbolos estn normalizados por las normas UNE 19001 al 19010 y por DIN 2448.Los tubos se acoplan para formar tuberas, en instalaciones fijas o desmontables. Las tuberas fijas se ensamblan, casi exclusivamente, por soldadura. Las uniones desmontables que ms se emplean son: uniones por bridas, fittings, racores o uniones roscadas.

Bridas, Fittings, Racores.Son elementos de unin de los tubos. Para dimetros de 50 y ms se emplean siempre bridas y para dimetros menores fittings o bridas. Los fittings son codos, tes, cruces, etc. Tanto las bridas como los fittings se suelen soldar o roscara los tubos.Los racores se emplean para tuberas delgadas y presiones elevadas.Dimetros menores de pueden unirse al tubo sin rosca ni soldadura.BRIDASSe usan para presiones de 1 a 320 Kg/cm2 en toda clase de industrias qumicas y petroqumicas. Aunque hay muchos tipos, para su montaje se suelda o rosca una brida a cada tubo, luego se intercala una junta entre ambas y se atornillan las dos bridas.

En la primera figura las bridas con cuello estn soldadas al tubo, con unpequeo chafln para el cordn de soldadura, y en la segunda las bridas estnroscadas al tubo.Para poder hacer intercambiables los aparatos o instalaciones deprocedencia alemana (DIN) y los de procedencia norteamericana (ANSI) se hanormalizado por ISO un tubo y unas bridas que permiten esta intercambiabilidad.

NORMALIZACIN EN INSTALACIONES DE FLUIDOS.

Todos los aparatos que se emplean en las instalaciones de fluidos serepresentan por smbolos normalizados.

Normas ANSI para Marcado de TuberasLos materiales peligrosos fluyen por millas de tuberas en muchas instalaciones industriales, comerciales e institucionales. Tal como sucede con los materiales peligrosos en otras situaciones, los sistemas de tuberas deben estar adecuadamente etiquetados para que la gente sepa los materiales que transportan. Las versiones anteriores (1981 y 1996) de la norma ANSI (Instituto Nacional de Normalizacin Estadounidense) A13.1 se unificaron en el Esquema para la Identificacin de los Sistemas de Tuberas del ANSI/ASME (Sociedad Estadounidense de Materiales y Pruebas) A13.1. Esta norma unificada de ANSI/ASME A13.1, hace referencia al marcado de tuberas y brinda un mtodo de etiqueta comn para el uso en las instalaciones industriales, comerciales e institucionales y en edificios utilizados para reuniones pblicas. Esta norma de marcado de tuberas de ANSI no se aplica para tuberas enterradas o canalizacin elctrica.

Requisitos de EtiquetaLas etiquetas de marcado de tuberas deben comunicar de forma efectiva el contenido de las tuberas y brindar informacin adicional si existieran peligros especiales (como por ejemplo temperaturas extremas o presiones). La leyenda debe ser breve y fcil de comprender. Por ejemplo, la leyenda "Steam 100 PSIG" especifica el contenido como tambin el peligro de tensin adicional. Junto con la leyenda, se debe usar una flecha para mostrar la direccin en la que fluye el material. Si el flujo puede ser en ambas direcciones, se deben mostrar las flechas en ambas direcciones.

Las versiones anteriores (1981 y 1996) de la norma de marcado de tubera de ANSI A13.1 separaba a los materiales transportados en los sistemas de tuberas sobre el suelo en tres categoras:

Materiales altamente peligrosos: Incluye varias reas peligrosas como los materiales corrosivos y custicos; sustancias que son txicas o que pueden generar gases txicos; materiales inflamables o explosivos; sustancias radioactivas; y materiales que, si se liberan, podran ser peligrosos debido a temperaturas o presin extremas.

Materiales poco peligrosos: Materiales que no son peligrosos por naturaleza y tienen poca posibilidad de daar a los empleados en temperatura moderada y baja presin.

Materiales para la contencin de incendios: Los materiales para la proteccin contra incendios como por ejemplo espuma, dixido de carbono(CO2), Haln y aguaLas tres clases de peligro tienen etiquetas de cdigo de color asociadas con ellas. Todos los materiales altamente peligrosos usan caracteres negros en un fondo amarillo. La clase de materiales poco peligrosos est dividida en dos esquemas de color diferente: los lquidos o las mezclas de lquidos usan caracteres blancos en un fondo verde; los gases o mezclas gaseosas usan caracteres blancos sobre un fondo azul. La clase de contencin de incendios usa letras blancas en un fondo rojo. Las letras en las etiquetas de las tuberas deben tener una altura de 1/2" como mnimo, y deben aumentar el tamao a medida que aumenta el dimetro de la tubera.

La edicin 2007 de ANSI/ASME A13.1 cambi los requisitos del esquema de colores para las etiquetas. En esta nueva edicin de la norma de marcado de tubera, existen 6 colores estndares en lugar de 4. Los nuevos requisitos de color de las etiquetas se establecen en funcin de los peligros caractersticos del contenido. Consulte la Tabla 2 a continuacin para conocer los nuevos requisitos de color.

Colocacin de EtiquetasLas etiquetas se deben colocar en las tuberas para facilitar la lectura. La ubicacin correcta de la etiqueta es en la parte inferior de la tubera si el empleado debe mirar la tubera desde abajo, en la parte superior de la tubera, si el empleado debe mirar la tubera desde arriba, o directamente al frente si el empleado est a la misma altura que la tubera. Las etiquetas se deben colocar cerca de las vlvulas, los ramales, donde haya un cambio de direccin, en los puntos de entrada/reentrada a travs de puertas o pisos y en segmentos rectos con espacio entre las etiquetas para permitir una fcil identificacin.

Normas ASTM para Instalaciones Hidrulicas.

IntroduccinLos requisitos o caractersticas que debe cumplir una caera (su dimetro nominal es distinto de su dimetro real) o un tubo (su dimetro, nominal coincide con su dimetro real) estn determinados por su aplicacin o uso. Estos requisitos consisten fundamentalmente en reunir ciertas propiedades mecnicas y tener ciertas caractersticas de resistencia al medio al que sern expuestas, lo que est determinado, fundamentalmente, por el material, mtodo de fabricacin y tratamiento trmico de ste.Con el fin de ordenar, uniformar y asegurar la calidad, se han establecido normas que, como las ASTM, se preocupan de estos aspectos.Dado que no es econmico imponer exigencias de fabricacin que produzcan caractersticas no necesarias en una aplicacin particular, no existe una norma nica y se han desarrollado normas especficas para cada tipo de aplicacin. De aqu que el nmero de normas ASTM existentes para caeras y tubos es muy grande.

ASTM ha organizado las mltiples normas en grupos separados. Todas aquellas que se refieren a metales ferrosos (hierro y aceros), llevan el prefijo A( ejemplo A312). Las que se refieren a metales no ferrosos, llevan el prefijo B (ejemplo, B622). Aquellas que Ilevan una doble designacin como A789/A789M-99, contemplan unidades de medidas tanto imperiales como mtricas (los, dgitos despus del guin se refieren al ao de publicacin de la norma).Hay normas que se refieren a requisitos generales que son necesarios en un gran nmero de normas especficas (Ejemplo A530: Requisitos generales para caeras especializadas de acero al carbono y aceros aleados) y hay otras que son especficas para un tipo deAplicacin particular (Ejemplo A270: Especificaciones estndar para tuboscon y sin costura de acero inoxidable autentico de uso sanitario).

Normas ASTM

Para Tuberas y Accesorios de PVC

Las tuberas de PVC clasificadas por cdulas estn normadas en la especificacin ASTMLas siglas ASTM representan la American Society for Testing and Materials (SociedadNorteamericana de Pruebas y Materiales), que es la entidad normativa ms importante en los Estados Unidos. Cada especificacin de materiales ASTM consiste en un extenso protocolo de especificaciones que las tuberas deben de cumplir ntegramente, cuyo cumplimiento se verifica mediante pruebas de laboratorio tambin especificadas por la ASTM. La mayora de tuberas utilizadas en nuestro pas estn definidas segn normativas ASTM o sus homologaciones a normas nacionales INTE del Instituto deNormas Tcnicas de Costa Rica (INTECO).

La adecuada seleccin y especificacin de la tubera y accesorios de PVC aseguran sistemas hidrulicos ptimos en su funcionamiento y en su costo. Con ese fin, este documento pone a disposicin del lector los conceptos y terminologa bsica que componen el particular lenguaje de las tuberas y accesorios de PVC.

Dimetro nominal vs. Dimetro real.

Cuando inspeccionamos un tubo de PVC SDR 17 de 50mm de dimetro nominal, llama nuestra atencin que sus dimetros reales, tanto el externo (60,32 mm) como el interno (53,2 mm aprox.), distan de ser 50 mm. Igualmente ocurre si observamos un tubo de 50 mm de dimetro nominal Schedule 40, un tubo para instalaciones elctricas (conduit) uno para agua caliente de CPVC, como muestra la siguiente tabla: