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ASME B31.3 PARTE 1 "INTRODUCCIÓN A B31 y B31.3 R5-10 PÁG. 7

Curso E- Learning: Graña y Montero, GMI Ingenieros Consultores Por Brenner I. Silva Ramírez

PARTE 1

El objetivo de la parte 1 de este curso está subdividido en dos partes. Primero efectuar una introducción al Código ASME para tuberías a presión, reseñando su alcance composición, estructura, secciones e incluyendo la edición y la responsabilidad por la selección de la sección aplicable. En segundo lugar se efectúa para la sección B31.3 “Tuberías de Proceso de Refinerías y Plantas Químicas” una reseña sobre su estructura, composición, tuberías y partes alcanzada como así también sobre los temas a que refieren los requisitos, lineamientos y recomendaciones contenidos en sus capítulos y apéndices.

El contenido del código refiere a lo siguiente:

Referencias a especificaciones de materiales aceptables y estándares de componentes, incluyendo requerimientos dimensionales y ratings presión-temperatura;



Requerimientos para el diseño de componentes y ensamblado. Requerimientos e información para la evaluación y limitación de tensiones,

reacciones y movimientos asociados con presión, cambios de temperaturas y otras fuerzas; Guías y limitaciones para selección y aplicación de materiales, componentes y métodos de

unión; Requerimientos para la fabricación, ensamblado y montaje de tuberías; y Requerimientos para examinación, inspección y ensayo de tuberías. Procedimientos para operación y mantenimiento que son esenciales para la seguridad del

público. Procedimientos para la protección de líneas de tuberías contra la corrosión externa e interna.

El Código ASME B31 para tuberías a presión, está compuesto por varias secciones individuales, siendo cada una un Standard Nacional de USA y son publicadas bajo la dirección del comité B31. Las reglas de cada sección han sido desarrolladas considerando la necesidad de aplicar requerimientos específicos para los distintos tipos de tuberías. La siguiente tabla muestra las secciones que componen el código y las aplicaciones consideradas por cada sección del código incluyen:



SECCIÓN

INSTALACIONES CONSIDERADAS

EJEMPLOS

ASME B31.1

ASME B31.3

ASME B31.4

ASME B31.5

ASME B31.8

ASME B31.9

ASME B31.11

ASME B31.12

Tuberías de Vapor y Sistemas de Potencia.

Tuberías de Refinerías y Plantas Químicas.

Sistemas de Transporte de Hidrocarburos Líquidos y Otros Líquidos Tuberías de refrigeración

Sistemas de Transporte y Distribución de gas.

Tuberías de Servicio de edificios

Transporte de barros.

Transporte de Hidrógeno

Estaciones generadoras de electricidad, Plantas industriales, Sistemas de Enfriamiento y calefacción geotérmica, etc.

Refinerías de petróleo, Plantas químicas, Farmacéuticas, Textil, Papel, etc.

Transporte de productos, predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulación, etc.

Tuberías para refrigerantes y enfriamiento secundario.

Sistemas de transporte fundamentalmente gas entre las fuentes y terminales, incluso compresión, regulación, etc.

Típicamente Edificios industriales, institucionales, comerciales y públicos y residencias del multi-unidad que no requieren magnitudes de presiones y temperaturas cubiertas en B31.1

Sistemas de transportes de barros acuosos predominantemente entre plantas, terminales y dentro de terminales, bombeo, regulación, etc.

Es responsabilidad del propietario seleccionar la sección del código que más se próxima a la instalación bajo consideración.

Los factores que deben ser considerados para esto deben incluir: Limitaciones de la sección, requerimientos de la jurisdicción con autoridad sobre la planta, y la aplicabilidad de otros códigos y estándares. Puede ser necesario aplicar más de una sección y todos los requerimientos aplicables deben cumplirse

Ciertas tuberías dentro de una instalación pueden estar sujetas a otros códigos y estándares, como pueden ser:



ASME BPVC Sección III. ANSI Z223.1: Código Nacional (USA) para Gas Combustible. NFPA: Normas de protección contra fuego. NFPA: Instalaciones para el cuidado de la salud NFPA 8503 Normas para sistemas de combustible pulverizados. Códigos para edificios y plomería: Aguas potable fría y caliente, sistemas de drenaje,

etc.

El código fija requerimientos necesarios para el diseño y construcción segura de tubería de presión. Sin embargo la seguridad no es necesariamente el único factor que gobierna la especificación final. El diseñador debe conocer que el código no es un manual de diseño y que debe aplicar además las prácticas de ingeniería. Los requerimientos del código están básicamente fijados en términos de principios y formulas básicas de diseño. Estos están suplementados con requerimientos específicos. Los requerimientos específicos del código se basan en la resolución a través de los principios de ingeniería simplificados. Puede ser necesario, ante problemas especiales, aplicar análisis más completos y rigurosos o no usuales. Se entiende que el diseñador es capaz de evaluar tensiones complejas o combinadas y demostrar la validez de sus métodos.

La intención del Código es que la Edición y las Adendas no sean retroactivas a menos que exista un acuerdo específico entre las partes para usar otra edición o sea requerido legalmente.

El Código gobernante debe ser la Edición y Adenda editada al menos seis meses antes de la fecha del contrato original y deberá ser usada a través del trabajo completo y la operación inicial.

El Código está bajo la dirección del comité B31 para tuberías a presión el cual está organizado y opera bajo los procedimientos del ASME y está acreditado por el Instituto Nacional de Estándares Americanos (ANSI). El comité mantiene a las secciones del código actualizadas con los nuevos desarrollos de materiales y tecnología. Las Adendas son editadas periódicamente y nuevas ediciones son publicadas en periodos de tres a cinco años. El comité ha establecido un procedimiento ordenado para considerar pedidos de interpretación y revisión del código (apéndice O)



La interpretación del Código es realizada de acuerdo con los procedimientos establecidos por el ASME. Las interpretaciones son editadas como un suplemento del Código.

Un Caso es la forma escrita de una respuesta cuando el estudio indica que las palabras del Código necesitan clarificación, o cuando la respuesta modifica los requisitos existentes o garantizan el permiso para el uso de materiales nuevos o construcciones alternativas. Un Caso normalmente se edita para un periodo de tiempo limitado. Los requisitos del Caso pueden ser incorporados en el Código o el Caso puede expirar, o ser renovado.

Las reglas del Código ASME B31.3 han sido desarrolladas considerando las tuberías típicas encontradas en Refinerías, Plantas petroquímicas textiles, papeleras, criogénicas, etc. Los requisitos mandatorios y no mandatorios y las recomendaciones del código B31.3 están contenidas en las siguientes partes que lo componen:

ASME B31.3: Tuberías de Refinerías y Plantas Químicas. Parte Alcance Capítulo I Alcance y Definiciones. Capítulo II Diseño. Capítulo III Materiales. Capítulo IV Especificaciones de componentes de tubería. Capítulo V Fabricación Ensamble y Montaje.

Capítulo VI Inspección Examinación y Ensayos. Capítulo VII Tubería no metálica y tubería metálica revestida con no métales. Capítulo VIII Tubería para Categoría de fluido clase M Capítulo IX Tubería de alta presión. Capítulo X Tubería de alta pureza. Apéndice A Tensiones admisibles y factores de calidad pata tuberías metálicas y tornillería. (R) Apéndice B Tablas de tensiones y presiones admisibles para no metales. (R) Apéndice C Propiedades físicas de materiales de tubería. (R)(1) Apéndice D Flexibilidad y factores de intensificación de tensiones. (R)(1) Apéndice E Especificaciones referenciadas. (R) Apéndice F Consideraciones Precaucionarias. (G)(2)



Apéndice G Salvaguardias. (G)(2) Apéndice H Ejemplos de cálculo para conexiones en derivación. (G) Apéndice J Nomenclatura (I) Apéndice K Tensiones admisibles para tubería de alta presión. (R)(3) Apéndice L Bridas de aleaciones de aluminio. (S)(4) Apéndice M Guía para clasificación de servicios. (G)(2) Apéndice P Reglas alternativas para evaluación de rango de esfuerzos. (R)(5) Apéndice Q Sistema de calidad. (G)(2) Apéndice S Ejemplos de análisis de esfuerzos en sistemas de tuberías. (G)(2) Apéndice V Variación admitida en servicio a alta temperaturas. (G)(2) Apéndice X Juntas de expansión. (Fuelles). (R) Apéndice Z Preparación de requisiciones técnicas. (R)(6)

(R) Requerimientos, (G): Guía.; (S): Especificación; I: Información

NOTAS:

1) Contiene requerimientos a ser utilizados por defecto si no existen otros más aplicables

2) No son requerimientos pero el usuario del Código es responsable por considerar su aplicación.

3) Requerimientos solamente aplicables para servicio de alta presión. 4) Contiene ratings presión-temperatura, materiales, dimensiones y marcas de bridas de aluminio aleado.

5) Contiene requerimientos alternativos.

6) Contiene requerimientos administrativos. El Capítulo I contiene el alcance del Código y las definiciones aplicables. Los capítulos II a VI incluyen los requerimientos aplicables para el diseño, construcción, montaje, inspección y ensayo de sistemas para categoría de servicio normal. Dentro del Código es mencionado como "Código Base". Los capítulos I a VI constituyen la base del código y contienen los requisitos aplicables a tubería metálica cuyo fluido de servicio no sea Categoría M o Alta Presión. Todas las cláusulas de la base del código empiezan con la numeración 3XX. Las cláusulas del código son resumidas abajo: Capítulo I: Alcance y Definiciones cláusulas 300 a 300.4 Este capitulo contiene las declaraciones generales que han sido relacionadas sobre el intento y uso del código. Esta sección es usualmente mirada por encima aunque es esencial para entender la aplicación de los requisitos del código.



Capitulo II Cláusulas de Diseño 301 a 322 Este capítulo cubre las distintas Solicitaciones (Fuerzas) que deben considerarse y otras consideraciones que son aplicables en el de sistemas de tubería. Esta separado en seis partes.

Parte 1 Condiciones de Diseño y Criterio;

Parte 2 Presión de Diseño de los Componentes de Tubería;

Parte 3 Fluido de Servicio para los Componentes de tuberías;

Parte 4 Requisitos para las Juntas de Tubería según el fluido de servicio.

Parte 5 Flexibilidad y Soportes;

Parte 6 Sistemas;

Capítulo III Cláusulas para materiales 323.X

Capítulo IV Cláusulas para Estándares para Tubería 326.X

Capítulo V Fabricación, Ensamble, y Montaje cláusulas 327.X a 335.X

Capítulo VI Inspección, Examen, y Pruebas cláusulas 340.X a 346.X

Capítulo VII: Tubería No Metálica y Tubería recubierta con no metales.

Los requerimientos, aplicables a tubería no metálica y tubería recubierta con no metales están en el Capítulo VII. Las cláusulas en este capítulo comienzan todas con la letra "A" Estas cláusulas también son seguidas por el esquema numérico de la base del código Como un ejemplo la cláusula de la base del código 328 trata los requisitos de soldadura y la correspondiente cláusula del capítulo VII A328 trata sobre pegado de materiales plásticos. El capítulo VIII se aplica a sistemas para categoría de servicio clase M. El capítulo IX se aplica a sistemas para categoría de alta presión El capítulo X se aplica a sistemas para categoría de alta pureza. Antes de aplicar los requerimientos del Código, el inspector debe asegurarse que se haya definido la categoría de servicio.

El Código contiene requisitos aplicables a: diseño, materiales, componentes, fabricación, ensamble, montaje, inspección, examinación, y ensayos o pruebas de. No contiene requisitos aplicables a la etapa de operación y mantenimiento ni al abandono de plantas. El Código aplica a todos los fluidos incluyendo: Químicos en bruto, intermedios y terminados; Productos del petróleo; Gas, vapor, aire y agua; Sólidos fluidificados; y Refrigerantes Excepto cuando sea específicamente excluido en el código, el código cubre toda la tubería



dentro de los límites de la propiedad de las plantas dedicadas al proceso o manejo de productos químicos, del petróleo, o relacionados.

Tubería para Equipos paquetizados.

La tubería que interconecta las piezas o las etapas de los equipos paquetizados deberá estar de acuerdo con el B3 1.3. Exclusiones

El código excluye lo siguiente:

Presión manométrica Interna > 0 pero <105 kPa (15 psi) siempre y cuando: El fluido no sea inflamable, no sea tóxico, y no dañe los tejidos humanos La temperatura de diseño sea desde -29ºC (-2OºF) a 186ºC (366ºF) Las calderas de potencia de acuerdo con el ASME BPVC Sección I y la tubería

externa requiere el uso del B3 1.1 Tubos, cabezales de tubos, tubos pasantes, y colectores de hornos, los cuales son

internos a la cubierta del horno. Recipientes a Presión, intercambiadores de calor, bombas, compresores, y otros

equipos para el manejo o proceso de fluidos. Plomería, alcantarillado, y desagües. Sistemas de protección contra el fuego construidos de acuerdo con los requisitos

de las compañías aseguradoras u otros estándares de ingeniería para la protección del fuego.

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A continuación se resumen algunas de las definiciones contenidas en el Código que pueden ser utilizadas durante el desarrollo de los temas abarcados por el curso.

El propietario es el responsable asignar la categoría de servicio en función del fluido y condiciones de operación. El apéndice M contiene un flujograma que es una guía para la selección de los requisitos aplicables a partir de las condiciones de diseño. Los tipos de servicio son: Fluido de Servicio Normal Fluido de Servicio Categoría D Fluido de Servicio Categoría M Fluido de Servicio Alta Presión.



Fluido de Servicio Alta Pureza. Además los servicios bajo condiciones cíclicas severas, también se consideran especialmente. El propietario de una instalación tiene la responsabilidad global por el cumplimiento con el ASME b31.3, y por establecer los requisitos para el diseño, construcción, examen, inspección, y pruebas que serán gobernados enteramente por fluido manejado o proceso de la instalación de la cual la tubería es una parte. El propietario es también responsable por la designación de la tubería en ciertos fluidos de servicio. Los requisitos del ASME B31.3 para el diseño y la construcción incluyen requisitos del fluido de servicio, el cual afecta la selección y aplicación de los materiales, componentes, y juntas. Los requisitos del fluido de servicio incluyen prohibiciones, limitaciones, y condiciones, tales como límites de temperatura o requisitos de seguridad. Los requisitos del Código para un sistema de tubería son los más restrictivos de aquellos que apliquen a cualquiera de sus elementos.

FLUIDO DE SERVICIO NORMAL Un servicio al cual pertenece la mayoría de la tubería cubierta por el ASME B31.3, por ej. no sujeta a las reglas para la Categoría D, Categoría M, o fluido de servicio a Alta Presión, y no sujeto a condiciones cíclicas severas. Las reglas para Servicio Normal están contenidas en el ASME B31.3 Capítulos I al VI para sistemas de tubería metálicos, y en el Capítulo VII para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales. Todas las cláusulas en el Capítulo VII empiezan con un prefijo "A". FLUIDO DE SERVICIO CATEGORIA D Un servicio en el cual todas las siguientes condiciones aplican:

El fluido manejado no es inflamable, no es tóxico, y no daña los tejidos humanos; La presión de diseño manométrica no excede 150 psi; y La temperatura de diseño esta entre -200F (-290C) y 3660F (1860C).

Las reglas para el servicio categoría D se encuentran también en los Capítulos 1 a VI para sistemas de tubería metálicos y en el Capítulo VII para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales. FLUIDO DE SERVICIO CICLICO SEVERO

SE > 0,8SA y cantidad de ciclos > 7000. Los elementos de tubería para el Servicio de Fluido Normal pueden también ser usados bajo condiciones cíclicas severas a no ser que un requisito específico para condiciones cíclicas severas lo establezca.



FLUIDO DE SERVICIO CATEGORIA M Un servicio en el cual la exposición potencial del personal se juzga a ser significante y en cuyo caso la simple exposición a una muy pequeña cantidad de un fluido tóxico, causada por el escape, puede producir danos irreversibles serios a las personas cuando se respira o se tiene contacto corporal, aunque se tomen medidas restauradoras prontamente. Las reglas específicas para el servicio categoría M están contenidas en el ASME B31.3 Capitulo VIII y deberán ser usadas en conjunción con los Capítulos I al VI para sistemas de tubería metálicos y con el Capítulo VII para tubería no metálica/o recubierta con no metales, sin embargo las reglas del capítulo VIII toman precedencia sobre las reglas en el Capítulo la VII. Los párrafos en el Capítulo VIII están numerados con el prefijo "M" para tubería metálica y "MA" para tubería no metálica y tubería recubierta con no metales.

FLUIDO DE SERVICIO DE ALTA PRESIÓN El Capítulo IX del ASME B3 1.3, suministra las reglas alternativas para el diseño y la construcción de tubería designada por el propietario como Fluido de Servicio Alta Presión Estas reglas solamente se aplican cuando sean especificadas por el propietario, y solamente como un todo no parcialmente. Las reglas del Capítulo IX no son aplicables para un Fluido de Servicio Categoría M. Todos los párrafos en el Capítulo IX comienzan con el prefijo "K". Estos se usan en conjunción con los Capítulos 1 a VII como está definido en el Capítulo IX. Alta presión se considera cuando la presión excede la permitida por el rateo del ASME B 16.5 Clase 2500 para la temperatura de diseño especificada y el grupo del material. Sin embargo, no existe un límite de presión especificada para la aplicación de las reglas. El propietario tiene la opción de usar estas reglas aunque las presiones y temperaturas sean menores a aquellas definidas. Estas reglas aplican únicamente como un todo. Las reglas para Tubería de Alta Presión no son aplicables para el Fluido de Servicio Categoría M. FLUIDO DE ALTA PUREZA

Es un servicio que requiere métodos alternativos de fabricación, examinación y ensayo no cubiertos en el resto del código, con la intención de producir un nivel controlado de limpieza. El término también aplica a términos como alta pureza, ultra alta pureza, higiénico o aséptico.



Resumen de Condiciones de servicio:

FLUIDO DE SERVICIO

CARACTERISTICAS

CAPITULOS APLICABLES

Servicio normal

Servicio distinto a D, M o alta presión. La mayoría de los servicios.

Capítulo I a VII

Categoría D No inflamable, No tóxico, no peligroso para humanos.

presión de diseño < 150psi (1035 kPa) tº de diseño entre -200F (-290C) y 3660F (1860C).

Capítulo I a VII ( con modificaciones)

Categoría M

Pequeña exposición al fluido en caso de fugas, puede causar daños irreversibles a las personas

Capítulo VIII

Alta presión

> PN 420 (Clase 2500)

Capítulo IX

Alta Pureza

Servicio que requiere métodos alternativos de fabricación, examinación y ensayo no cubiertos en el resto del código, con la intención de producir un nivel controlado de limpieza.

Capítulo X

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