TUBERAS Y CALDERASINTRODUCCINUna central termoelctrica de tipo vapor es una instalacin industrial en la que la energa qumica del combustible se transforma en energa calorfica para producir vapor, este se conduce a la turbina donde su energa cintica se convierte en energa mecnica, la que se transmite al generador, para producir energa elctrica. Para que se cumpla este proceso es necesario el uso de una caldera, la cual es la que dar origen al vapor de agua, y as este tendr la potencia para mover las turbinas.

TIPOS DE CALDERASLa mayor seguridad de lascalderas detubos de aguase reconoci hace mas de cien aos, y estas en general han desplazado a las de tipo de tubos de humos excepto en casos especiales, como los diseos de calderas unitarias pequeas y las de calor de desecho para aplicaciones de presin media y baja.Lascalderas detubos de aguase encuentran como 5000 lb., hasta tan alta como 9 000 000 lb. de vapor hora.Al coordinar los diversos componentes; calderas, hogares, quemadores de combustible, ventiladores y controles, los fabricantes de calderas han producido una amplia serie de unidades generadoras de vapor, estandarizadas y econmicas, con capacidades hasta de 550 000 lb. de vapor hora, que queman combustoleo o gas natural.Lacaldera del tipo de dos domosque viene en capacidades hasta de 1 200 000 lb. de vapor por hora, este tipo de caldera sirve de diseo modular para la mayora de las calderas.Las calderas que utilizan bancos de tubos directamente conectados a los domos de vapor y de agua estn limitadas, en general, a una presin mxima del vapor de 1650 lb/pulg2 , ya que el amplio espaciamiento entre los tubos requerido para mantener una eficiencia de la absorcin del calor.Se utilizan diseos de calderas para uso general, de presin y temperatura altas con capacidades que van desde 500 000 hasta 9 000 000 lb de vapor por hora pero en general pueden clasificarse comocalderas del tipo radiante.En estas se genera poco vapor, o nada, por superficies absorbentes de calor por conveccin, ya que casi todo el vapor se genera en los tubos que forman las paredes que cubren el hogar del calor irradiado hacia estos tubos procedentes de los gases calientes de la combustin, este tipo de caldera se alimenta con gas o combustoleo, o con ambos.Las calderas de tipo domo, de circulacin natural o forzada se restringen a una presin mxima de alrededor de 2600 lb/pulg2 , en la salida del sobrecalentador, debido a las caractersticas de circulacin y de separacin de vapor. Sin embargo, las calderas de tipo flujo forzado y paso nico no se restringen a nivel alguno de presin por los limites de circulacin.En calderas de flujo forzado y paso nico, el agua generalmente fluye del economizador a los tubos de las paredes del hogar, de ah se dirige hacia los tubos de cubierta de paso de conveccin de gas y hacia el sobrecalentador primario. Por lo comn, la transicin hacia la fase vapor se inicia en los circuitos del hogar y, dependiendo de las condiciones de operacin y del diseo, se completa en la cubierta de paso del gas de conveccin o en el sobrecalentador primario. El vapor que procede del sobrecalentador primario pasa al secundario. Se cuenta tambin con uno o ms recalentadores para volver a calentar el vapor a baja presin.ESQUEMA DE UNA CENTRAL CARBOELECTRICA.

PARTES QUE CONFORMAN UNA CALDERAALIMENTADORESCasi cualquier carbn mineral puede quemarse con xito en algn tipo de alimentador; Adems, los materiales de desecho y subproductos, como el coque desmenuzado, los desechos de madera, la corteza, los residuos agrcolas como el bagazo y los desechos municipales que pueden quemarse como combustible bsico o como auxiliar.El rea requerida para la parrilla, para un tipo y una capacidad dados de u alimentador, se determina por la rapidez mxima permisible de quemado por pie cuadrado, establecida por experiencia. El limite practico de salida de vapor, en calderas con alimentacin mecnica del combustible es cerca de 400 000 lb/h.PULVERIZADORESLa combustin de carbn pulverizado rara vez se aplica en calderas de menos de 100 000 lb de vapor por hora, ya que le uso de los alimentadores es mas econmico para esas capacidades. En la mayor parte de las instalaciones se aplica el sistema de inyeccin directa, en el que el carbn y el aire pasan directamente de los pulverizadores a los quemadores, y la rapidez deseada de combustin se regula por la rapidez de pulverizacin. Algunos tipos de pulverizadores de inyeccin directa tienen la capacidad para moler 100 toneladas por hora.El pulverizador proporciona la mezcla activa necesaria para secar el porcentaje de materia voltil en el combustible tiene la relacin directa con la temperatura recomendada del aire primario para la combustin.QUEMADORESEl propsito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rpido y la combustin completa. En los quemadores de carbn pulverizado, una parte del 15 al 25% del aire, llamada aire primario, se mezcla inicialmente con el combustible para obtener un encendido rpido y actuar como un medio de transporte del combustible. La porcin restante o aire secundario se introduce a travs de registros en la caja de viento.El quemador de tipo circular esta diseado para quemar carbn mineral y puede equiparse para quemar cualquier combinacin de los tres combustibles principales, si se toman se toman las precauciones adecuadas para evitar la formacin de coque en el elemento carbn, si se esta quemando combustoleo y carbn mineral. Este diseo tiene una capacidad hasta de 165 millones de Btu/h para el carbn, y ms elevada para combustoleo o gas.TUVIERAISElhombreha ido adquiriendo y mejorando el legado de sus antecesores, perfeccionando sustcnicas, y acrecentando as cada vez ms sudemandapor conseguir una mejorcalidad de vida. Fue as, como surgieron los tubos, quienes, organizados ensistemas, perduran en eltiempocomo el medio detransportede fluidos.En nuestrotrabajonos hemos propuesto adquirir conocimientos descriptivos de los sistemas de tuberas, as como tambin, de los accesorios que lo conforman.La eleccin de una tubera es una actividad muy compleja que depende de losmaterialesdeconstruccin, espesor de la pared del tubo, cargas y tipo de instalacin.Eldiseode una tubera se basa en ciertasnormasde diseos estandarizadas, investigadores, ingenieros deproyectose ingenieros de campo en reas de aplicacin especficasLas discrepancias de estas normas se relacionan con las condiciones de diseo, elclculode los esfuerzos y los factores admisibles. Es importante destacar tambin, losprincipiosfundamentales delmantenimientode tuberas, punto ms importante a tener en cuenta en cualquierprocesoindustrial

TUBERAS Y ACCESORIOSLas conducciones forzadas o tuberas apresinson aqullas que funcionan a plena seccin y en las que elmovimientodel lquido se debe a la presin reinante en el interior, pudiendo presentar, por tanto, pendientes y contra pendientes.Una tubera es un conjunto de tubos y accesorios unidos mediante juntas para formar una conduccin cerrada.Encambio, un tubo es un elemento de seccin circular. Diferencias entre tubos y tuberas:

TubosTuberas

Pared delgadaPared gruesa

En rollos de muchos metros de longitudDimetro relativamente grande, longitud entre 6 y 12 metros

No se pueden enroscarPueden enroscarse

Paredes lisasPared rugosa

Fabricados por extrusin o moldeoFabricados porsoldadura, moldeo o taladro

Los tubos y tuberas en elmercadose clasifican en:Tubos metlicos ferrososOHierrodulceOAceroinoxidableO DurironTubos metlicos no ferrososO AluminioOAleacionesdecobre-latn y bronceO EstaoO MagnesioTubos paraserviciosespecialesO VidrioOCementoO Hormign O PVCLos accesorios pueden ser: Piezas especiales: Unidades que posibilitan los empalmes, cambios dedireccin(codos), derivaciones, variaciones de seccin, etc. Dispositivos auxiliares: Aparatos que protegen y facilitan el buen funcionamiento de lared. Los ms importantes son lasvlvulasy las ventosas.Las juntas son unidades que seEMPLEANpara unir tubos entre s y con los accesorios.Una red dedistribucines un conjunto de tuberas principales, secundarias, terciarias, etc.Capitulo 2CAERAS Y ACCESORIOSCAOS CON COSTURALa caera con costura (soldada) se fabrica a partir de laminas angostas(flejes) en unprocesocontinuo. El fleje es empujado longitudinalmente por una serie de rodillos laterales que lo van doblando gradualmente, hasta tomar la forma cilndrica, en que los bordes del fleje quedan topndose. Estos bordes, se unen mediante un proceso de soldadura continua, cuyacalidades controlada simultneamente.La soldadura puede ser autgena o con aporte de material. En el primer caso se puede recurrir a la soldadura porresistenciaelctrica ERW o a una soldadura por corriente inducida por alta frecuencia HFI . en el segundo caso se recurre a una soldadura al arco sumergido SAW, la que es especialmente apta para espesores mayores de paredLa caera ya soldada es sometida a una eliminacin del exceso de soldadura por el exterior e interior. A veces el cordn de soldadura es forjado en fro para lograr unaestructuracristalina y propiedades similares al resto de la caera. Luego se corta a la medida. Opcionalmente, la caera puede ser sometida a tratamientos trmicos, decapado y acabado de superficie.Flujograma de laproduccinde caeras con costuraEl siguientediagramailustra sobre los pasos necesarios para llegar a producir una caera a partir de una bobina de acero.1- La primera etapa del proceso consiste en cortar longitudinalmente las bobinas al ancho necesario para fabricar cada dimetro de caera. Los flejes obtenidos son llevados a la maquina formadora de tubo.2- En la maquina mediante una serie de rodillos, el fleje se va conformando paso a paso, desde su forma plana original hasta llegar con sus bordes casi tocndose a la forma cilndrica. En esta etapa queda listo para ser soldado longitudinalmente.3- El proceso de soldadura utilizado es elctrico y de alta frecuencia. La corriente requerida para realizar la soldadura es transmitida inductiva o conductivamente, dependiendo del dimetro y la coalescencia final se produce elcolorgenerado por la resistencia del metal al paso de la corriente elctrica con la aplicacin depresin. Luego de soldada la caera, se elimina la rebaba de soldadura sobrante en el exterior. La caera que a sido axial soldada y desbarbada se enfra rpidamente conaguaoaceitesoluble.4- En el tren calibrador la caera es pasado por rodillos adicionales que la calibran a la medida que exigen lasnormasy la endurecen, eliminando las eventuales distorsiones ocurridas durante el calentamiento. Una vez calibrada, la caera se somete altestno destructivo (EDDY CURRENT), proceso automtico que permite detectar fallas en la soldadura. Superada esta inspeccin, la caera pasa por el carro portador, donde mediantesealeselctricas se corta elproductode forma continua a la medida deseada.5- La caera que ha terminado su proceso en la tobera es llevada al equipo biselador donde se le hace un bisel en ambos extremos. Esto permitir posteriormente unir dos caeras por soldadura. Si se requieren caeras con extremos planos estos se logran haciendo un refrenado luego del corte.6- La caera biselada es llevada a la probadora de caera, en la que se efecta una pruebahidrostticaa la presin de prueba especificada por la norma, bajo la cual se esta fabricando la caera.

CAOS SIN COSTURAEs fabricada porprocedimientostotalmente diferentes. Bsicamente se comienza por fabricar un cuerpo cilndrico hueco mediante laaccinde un mandril sobre una porcin cilndrica del acero previamente calentado al rojo, alojado dentro de un molde, hasta perforarlo. Luego este cuerpo hueco, siempre al rojo, es estirado empujndolo y con un mandril en su interior, a travs de un orificio de menor dimetro. Alternativamente puede ser sometido a la accin exterior, en caliente, de rodillos rotantes excntricos que reducen el dimetro de la caera que avanza y rota sobre su eje, mientras que en su interior se mantiene el mandril para ajustar el dimetro interno.Tambin puede usarse un proceso de extrusin en caliente.Para ciertos casos se opta porprocesosde estirado o de pilgering en fro, los que conducen a obtener un mejor acabado superficial y una mayor precisin de las medidas y propiedades mecnicas mejores. Es necesario incluir etapas de enderezado para asegurar la linealidad de las caeras. Luego se corta a la dimensin deseada. Opcionalmente se incluyen etapas de tratamientos trmicos y de decapadoACCESORIOSAccesorios para tuberas.Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante unprocedimientodeterminado forman las lneas estructurales de tuberas de una planta de proceso.Tipos:Entre los tipos de accesorios ms comunes se puede mencionar: Bridas Codos Tes Reducciones Cuellos o acoples Vlvulas Empacaduras Tornillos y niplesCaractersticas generales:Entre las caractersticas se encuentran: tipo, tamao, aleacin, resistencia, espesor y dimensin.Dimetros: Es la medida de un accesorio o dimetro nominal mediante el cual se identifica al mismo y depende de las especificacionestcnicasexigidas.Resistencia: Es la capacidad de tensin en libras o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en plena operatividad.Aleacin: Es el material o conjunto dematerialesdel cual esta echo un accesorio de tubera.Espesor: Es el grosor que posee la pared del accesorio de acuerdo a las normas y especificaciones establecidas.CARACTERSTICAS Y TIPO DE ACCESORIOS)r BridasSon accesorios para conectar tuberas con equipos (Bombas, intercambiadores decalor,calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, vlvulas, etc.) La unin se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubera y la otra al equipo o accesorio a ser conectado.La ventaja de las uniones bridadas radica en el hecho de que por estar unidas por esprragos, permite el rpido montaje y desmontaje a objeto de realizar reparaciones omantenimiento.Tipos de bridas y caractersticas:Brida con cuello: para soldar es utilizada con el fin de minimizar el nmero de soldaduras en pequeas piezas a la vez que contribuya a contrarrestar lacorrosinen la junta.Brida con boquilla para soldar.Brida deslizante: es la que tiene lapropiedadde deslizarse hacia cualquier extremo del tubo antes de ser soldada y se encuentra en el mercado con cara plana, cara levantada, borde y ranura, macho y hembra y de orificio requiere soldadura por ambos lados.Brida roscada: Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan en lneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presin y poca corrosin, no es adecuada para servicios que impliquen fatigas trmicas.Brida loca con tubo rebordeado: Es la brida que viene seccionada y su borde puede girar alrededor de cuello, lo que permite instalar los orificios para tornillos en cualquier posicin sin necesidad de nivelarlos.Brida ciega: Es una pieza completamente slida sin orificio para fluido, y se une a las tuberas mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual dimetro, cara y resistencia.Brida orificio: Son convertidas para cumplir sufuncincomo bridas de orificio, delgrupode las denominadas estndar, especficamente del tipo cuello soldable y deslizantes.Brida de cuello largo para soldar.Brida embutible: Tiene la propiedad de ser embutida hasta un tope interno que ella posee, con unatoleranciade separacin de 1/8'' y solo va soldada por el lado externo.Brida de reduccin.)r CodosSon accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la direccin del flujo de las lneas tantos grados como lo especifiquen los planos odibujosde tuberas.Tipos:Los codos estndar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricacin de piezas de tuberas y que son fundidos en una sola pieza con caractersticas especficas y son:Codos estndar de 45:

Curva Normal 45Para unir caos de un mismo dimetro a 45Medida NominalAZ

133615

204218

254622

306728

407932

508735

6010643

Codos estndar de 90:

Curva Normal 90Para unir caos de un mismo dimetro a 90Medida NominalAZ

134827

205834

256642

309152

4011063

5012270

6014986

Codos estndar de 180 :Caractersticas:Dimetro: Es el tamao o medida del orificio del codo entre sus paredes los cuales existen desde '' hasta 120"". Tambin existen codos de reduccin.Angulo: Es la existente entre ambos extremos del codo y sus grados dependen del giro o desplazamiento que requiera la lnea.Radio: Es la dimensin que va desde el vrtice hacia uno de sus arcos. Segn sus radios los codos pueden ser:radiocorto, largo, de retorno y extralargo.Espesores: una normativa ocodificacindel fabricante determinada por el grosor de la pared del codo.Aleacin: Es el tipo de material o mezcla de materiales con el cual se elabora el codo, entre los ms importantes se encuentran: acero alcarbono, acero a % de cromo, acero inoxidable, galvanizado, etc.Dimensin: Es la medida del centro al extremo o cara del codo y la misma puede calcularse mediante formulas existentes.

Curva Normal con Rosca MachoPara conexin a accesorios roscados o a otras instalaciones existentes a 90

Codo HembraPara conexin a accesorios roscados o a otras instalaciones existentes a 90 con radio cortoMedida NominalABZ

13502928

20553332

)r EmpacadurasEs un accesorio utilizado para realizar sellados en juntas mecanizadas existentes en lneas deserviciooplantasen proceso.Tipos:Empacadura flexitlica: Este tipo de empacadura es de metal y de asientos espirometatilos. Ambas caractersticas se seleccionan para su instalacin de acuerdo con el tipo de fluido.Anillos de acero: Son las que se usan con brida que tienen ranuras para el empalme con el anillo de acero. Este tipo de juntas de bridas se usa en lneas de aceite de altatemperaturaque existen en un alambique, o espirales de un alambique de tubos. Este tipo de junta en bridas se usa en lneas de amoniaco.Empacadura de asbesto: Como su nombre lo indica son fabricadas de material de asbesto simple, comprimido o grafitado. Las empaquetaduras tipo de anillo se utilizan para bridas de cara alzada o levantada, de cara completa para bridas de cara lisa o bocas de inspeccin y/o pasahombres en torres, inspeccin de tanques y en cajas decondensadores, donde las temperaturas y presiones sean bajas.Empacaduras de cartn: Son las que se usan en cajas de condensadores, donde la temperatura y la presin sean bajas. Este tipo puede usarse en huecos de inspeccin cuando el tanque va a llenarse con agua.Empacaduras de goma: Son las que se usan en bridas machos y hembras que estn en servicio con amoniaco o enfriamiento de cera.Empacadura completa: Son las que generalmente se usan en uniones con brida, particularmente con bridas de superficie plana, y la placa de superficie en el extremo de agua de algunos enfriadores y condensadores.Empacadura de metal: Son fabricadas en acero al carbono, segn ASTM, A-307, A-193. en aleaciones de acero inoxidable, A-193. tambin son fabricadas segn las normas AISI en aleaciones de acero inoxidable A-304, A-316.Empacaduras grafitadas: Son de gran resistencia al calor (altas temperaturas) se fabrican tipo anillo y espiro metlicas de acero con asiento grafitado, son de granutilidaden juntas bridadas con fluido de vapor.)r TesSon accesorios que se fabrican de diferentes tipos de materiales, aleaciones, dimetros y schedulle y se utiliza para efectuar fabricacin en lneas de tubera.

Te Normal. Para derivar una lnea a 90 con el mismo dimetro y sin interrumpir el trayecto original.Medida NominalABZ1Z2

1338381717

2046462222

2551512727

3099996060

401071075050

601261266363

Tipos:Dimetros iguales o te de recta. Reductora con dos orificios de igual dimetro y uno desigual.Caractersticas:Dimetro: las tes existen en dimetros desde '' " hasta 72'' " en el tipo Fabricacin.Espesor: Este factor depende del espesor del tubo o accesorio a la cual va instalada y ellos existen desde el espesor fabricacin hasta el doble extrapesado.Aleacin: Las ms usadas en la fabricacin son: acero al carbono, acero inoxidable, galvanizado, etc.Juntas: Para instalar las tes en lneas de tubera se puede hacer, mediante procedimiento de rosca embutible-soldable o soldable a tope.Dimensin: Es la medida del centro a cualquiera de las bocas de la te.)r ReduccinSon accesorios de forma cnica, fabricadas de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir elvolumendel fluido a travs de las lneas de tuberas.

Para conectar caeras de diferentes dimetrosTipos:Estandar concntrica: Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido aumentando suvelocidad, manteniendo su eje.Estandar excntrica: Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido en la lnea aumentando su velocidad perdiendo su eje.Caractersticas:Dimetro: Es la medida del accesorio o dimetro nominal mediante el cual se identifica al mismo, y varia desde '' " x 3/8'' " hasta dimetros mayores.Espesor: Representa el grosor de las paredes de la reduccin va a depender de los tubos o accesorios a la cual va a ser instalada. Existen desde el espesor estndar hasta el doble extrapesado.Aleacin: Es la mezcla utilizada en la fabricacin de reducciones, siendo las ms usuales:al carbono, acero al % de cromo, acero inoxidable, etc.Junta: Es el tipo de instalacin a travs de juntas roscables, embutibles soldables y soldables a tope.Dimensin: Es la medida de boca a boca de la reduccin Concntrica y excntrica.)r VlvulasVlvula de compuerta:Las vlvulas de compuerta para procesos suelen tener compuertas de cua con un ngulo incluso de lO entre los asientos. El cierre se logra al mover una cua cnica o un par de discos entre los asientos (Fig.Las caractersticas de estrangulacin de las vlvulas de compuerta son muy deficientes y ocurrir una severa vibracin del disco si la cada de presin a travs de los asientos es muy grande.

Vlvula de retencin:Una vlvula de retencin con componente de sacrificio deja pasar uno o ms lquidos, pero corta el paso a uno indeseado.Una vlvula de retencin, instalada al revs en un tubo se mantiene abierta con un alambre o una placa de sacrificio que se disuelve con rapidez en el lquido indeseado. Cuando ocurre una mezcla de lquidos, se disuelve el componente de sacrificio, permite que se cierre la vlvula de retencin y se impidala contaminacincorriente abajo.Un componente de sacrificio se disuelve en el liquido indeseado, cierra la vlvula de retencin y corta el flujo. En donde pueden ocurrirmezclas, esta vlvula brinda un margen deseguridadadicional.

Vlvulade retencin horizontal convertida a VRCSVlvula de asientos o globo:El uso principal de la vlvula de globo es para estrangulacin porque puede producir una cada repetible de presin en una amplia gama de presiones y temperaturas. Sin embargo, tiene baja capacidad y duracin limitada del asiento debido a la turbulencia. Su mantenimiento es costoso porque el sellamiento es de metal con metal, aunque ya hay asientos de materiales elastomricos. Estas limitaciones explican por qu son inadecuadas para servicio con pastas aguadas.

La vlvula de globo tiene ciertas limitaciones:1) Limitacin del tamao, por lo general a 16 in;2) Menor capacidad comparada con una vlvula con vstago visible de igual tamao, como las de bola o mariposa y, a veces,3) Mayorcosto, en especial en los tamaos grandes.Aunque la vlvula de globo seguir teniendo muchas aplicaciones, quiz resulte ms acertada la eleccin de vlvulas de bola o de mariposa, por su mayor capacidad,construccinms sencilla y compacta, menor peso y un costo ms bajo.Captulo 3DISEO DE TUBERASConsideraciones generales y criterios de diseoEldiseode unsistemade tuberas consiste en el diseo de sus tuberas, brida y su tortillera, empacaduras, vlvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor juntas de expansin. Tambin incluye el diseo de los elementos de soporte, tales como zapatas, resortes y colgantes, pero no incluye el deestructuraspara fijar los soportes, tales como fundaciones, armaduras o prticos de acero.Normas de diseoLas normas ms utilizadas en elanlisisdesistemasde tuberas son las normas conjuntas del American Estndar Institute y la American Society of Mechanical Engineers ANSI/ASME B31.1, B31.3, etc. Algunas a saber: B31.1. (1989) Power Piping B31.3 (1990) Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping B31.4 (1989) Liquid Transportation System for Hydrocarbons, PetroleumGas, Andhydroys Anmonia and Alcohols B31.5 (1987) Refrigeration Piping B31.8 (1989) Gas Transmisin and Distribution Piping System B31.9 (1988) Building Services Piping B31.11 (1986) Slurry Transportation Piping SystemCargas de diseo para tuberasUn sistema de tuberas constituye una estructura especial irregular y ciertos esfuerzos pueden ser introducidos inicialmente durante la fase de construccin y montaje. Tambin ocurren esfuerzos debido a circunstancias operacionales. A continuacin se resumen las posibles cargas tpicas que deben considerarse en el diseo de tuberas.)r Cargas por la presin de diseoEs la carga debido a la presin en la condicin ms severa, interna o externa a la temperatura coincidente con esa condicin durante la operacin normal.)r Cargas por pesoa. Peso muerto incluyendo tubera, accesorios, aislamiento, etc. b. Cargas vivas impuestas por el flujo de prueba o de procesoc. Efectos locales debido a las reacciones en los soportes)r Cargas dinmicasa. Cargas por efecto del viento, ejercidas sobre el sistema de tuberas expuesto al vientob. Cargas ssmicas que debern ser consideradas para aquellos sistemas ubicados en reas conprobabilidadde movimientos ssmicosc. Cargas por impacto uondasde presin, tales como los efectos del golpe de ariete, cadas bruscas de presin o descarga de fluidosd. Vibraciones excesivas inducidas por pulsaciones de presin, por variaciones en las caractersticas del fluido, por resonancia causada por excitaciones de maquinarias o del viento.Efectos de la expansin y/o contraccin trmicaa. Cargas trmicas y de friccin inducidas por la restriccin almovimientode expansin trmica de la tuberab. Cargas inducidas por un gradiente trmico severo o diferencia en las caractersticas de expansin (diferentes materiales)Presin de diseoLa presin de diseo no ser menor que la presin a las condiciones ms severas de presin y temperatura coincidentes, externa o internamente, que se espere en operacin normal.La condicin ms severa de presin y temperatura coincidente, es aquella condicin que resulte en el mayor espesor requerido y en la clasificacin ("rating") ms alta de los componentes del sistema de tuberas.Se debe excluir la prdida involuntaria de presin, externa o interna, que cause mxima diferencia de presin.Temperatura de diseoLa temperatura de diseo es la temperatura del metal que representa la condicin ms severa de presin y temperatura coincidentes. Los requisitos para determinar la temperatura del metal de diseo para tuberas son como sigue:Para componentes de tubera con aislamiento externo, la temperatura del metal para diseo ser la mxima temperatura de diseo del fluido contenido.Para componentes de tubera sin aislamiento externo y sin revestimiento interno, con fluidos a temperaturas de 32 F (0 C) y mayores, la temperatura del metal para diseo ser la mxima temperatura de diseo del fluido reducida, segn los porcentajes de la tabla 4.RestriccionesPara restringir o limitar el movimiento de sistemas de tuberas debido a expansin trmica.Las restricciones se clasifican en:a. Anclajes: Para fijar completamente la tubera en ciertos puntos.b. Topes: Para prevenir el movimiento longitudinal de la tubera permitindole rotar. c. Guas: Para permitir desplazamientos en una direccin especfica.d. Amortiguadores: Para limitar el movimiento de la tubera debido a fuerzas diferentes al peso y a la expansin trmica.e. Clasificacin de los Amortiguadores o Snubbers:f. Controladores de vibraciones: Para prevenir o disminuir vibraciones.g. Amortiguadores hidrulicos o mecnicos: Para suprimir el movimiento debido aterremotos, golpes de ariete, sin restringir la expansin trmica.Procedimiento de diseo de tuberasLa lista siguientemuestralos pasos que deben completarse en el diseo mecnico de cualquier sistema de tuberas:a. Establecimiento de las condiciones de diseo incluyendo presin, temperaturas y otras condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos ssmicos, choques de fluido, gradientes trmicos y nmero de ciclos de varias cargas.b. Determinacin del dimetro de la tubera, el cual depende fundamentalmente de las condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presin del fluido.c.Seleccinde los materiales de la tubera con base en corrosin, fragilizacin y resistencia.d. Seleccin de las clases de "rating" de bridas y vlvulas.e.Clculodel espesor mnimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de diseo, de manera que la tubera sea capaz de soportar los esfuerzos tangenciales producidos por la presin del fluido.f. Establecimiento de una configuracin aceptable de soportes para el sistema de tuberas.g. Anlisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la tubera por los distintos tipos de carga estn dentro delos valoresadmisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los equipos no sobrepasen losvaloreslmites, satisfaciendo as los criterios delcdigoaEMPLEAR.Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es capaz de resistir las cargas sometidas (efectos de la gravedad) o las cargas ocasionales (sismosy vientos), se dispone de los siguientesrecursos:a. Reubicacin de soportesb. Modificacin del tipo de soporte en puntos especficos c. Utilizacin de soportes flexiblesd. Modificacin parcial del recorrido de la lnea en zonas especficas e. Utilizacin de lazos de expansinf. Presentado en froEl anlisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los esfuerzos en la tubera, los esfuerzos en componentes locales del sistema y las fuerzas y momentos en los puntos terminales, estn dentro de lmites aceptables, en todas las fases de operacin normal y anormal, durante toda la vida de la planta.Captulo 4ASPECTOS A TENER EN CUENTA1-SoldaduraLos requisitos del cdigo respecto a la fabricacin son ms detallados para la soldadura que para otrosmtodosde unin, ya que la soldadura no slo se utiliza para unir dos tuberas extremo a extremo, sino que sirve tambin para fabricar accesorios que reemplazan a los accesorios sin costura, como codos y juntas de solapa de punta redonda. Los requisitos del cdigo para el proceso de soldado son esencialmente los mismos que se establecieron en la subseccin sobre recipientes a presin (por ejemplo los requisitos de la seccin IX del ASME Boiler and Pressure Vessel Code) excepto que los procesos de soldado no se restringen, el agrupamiento del material (nmero P) debe estar de acuerdo con el apndice A y las posiciones de la soldadura corresponder a la posicin de la tubera. El cdigo permite tambin que un fabricante acepte operadores de soldadura calificados por otraempresa, sin que exista un procesamiento de recalificacin cuando el proceso de soldado sea el mismo o uno equivalente. En la tabla siguiente se incluyen procedimientos de calificacin que pueden incluir un requisito parapruebasde resistencia a baja temperatura.2-PresionesPresin de prueba en fbrica o presin de fbrica (PF): es aquella presin sobre la que se timbran y clasifican los tubos comerciales, que habrn de superar en fbrica sin romperse ni acusar falta de estanqueidad.Presin nominal (PN): Aqulla por la que se conoce comercialmente y que sirve para tipificar, clasificar y timbrar los tubos. Es un nmero convencional que coincide con la presin detrabajoa 20 C en tuberas deplstico(PVC y PE).Presin de rotura (PR): Aqulla a la cual se rompe la tubera.Presin deTRABAJO(PT): Mxima presin a la que se recomienda que trabaje el tubo, ya que es la mxima presin interna a la que puede estar sometido un tubo en servicio a la temperatura de utilizacin. Constituida por la presin de servicio ms las sobrepresiones accidentales que pudieran producirse, como por ejemplo las debidas al golpe de ariete.Presin de servicio (PS): Presin a la que efectivamente se haceTRABAJARla tubera. Siempre debe ser menor o igual que la presin de trabajo.

Consideramos una seccin de tubera, que estar sometida a la presin hidrulica reinante en su interior, como representa la figura.Deber existirequilibrioentre las fuerzas de traccin y el empuje esttico total que acta sobre la mitad del tubo en direccin normal al plano diametral.

Igualando ambos esfuerzos:

Segn la presin que pueden soportar (PR), los tubos se clasifican en:

3-CorrosinEn lo particular, la corrosin es probablemente el problema ms grande para el mantenimiento de lasredesde tubera. , es causada generalmente por eloxgenoatmosfrico disuelto enel aguay el proceso corrosivo se detiene solamente cuando el oxgeno es eliminado del agua, o si se consume por el proceso oxidante al ser atacado el metal. Entre los materiales anticorrosivos ms viejos, quedan comprendidos los tubos de asbesto-cemento, acero inoxidable, hierro vaciado y la tubera revestida.En loscircuitosde vapor y agua en las plantas defuerza, penetraairedisuelto (oxgeno) con el agua tratada y a travs de fugas, hasta las secciones que trabajan bajo vaco en el sistema. Una de lassolucionesaceptadas generalmente para retardar la corrosin, es reducir al mnimo todas estas fugas, manteniendo en buenestadotodas las uniones, juntas y empaquetaduras; y enseguida, desairear el agua dealimentacinen un calentador de diseo correcto. Uno de los componentes qumicos utilizado es el sulfito de sodio para eliminar los ltimos residuos de oxgeno. La corrosin de las lneas del condensado en los sistemas de calefaccin es producida frecuentemente por las infiltraciones de aire hacia adentro de la tubera (por los respiraderos, vlvulas de seguridad y por las juntas), en aquellas partes en donde el sistema trabaja al vaco.As como existen corrosiones internas, tambin se deben tener en cuenta la corrosin externa. Puede ser rpida en sitios en donde la tubera "suda" con frecuencia, es decir, en donde se forma roco u otraclasede humedad y particularmente si la superficie mojada queda expuesta en forma repetida al contacto congasessulfurosos o que contengancidos. Como medida de prevencin, debe evitarse, en primer lugar, la formacin de roco, o sellar la tubera si la humedad proviene de goteo.La tubera envuelta en cisco o enterrada se corroe con mucha frecuencia, especialmente si elsueloes hmedo o cido. Una proteccin prctica consiste en un recubrimiento impermeable, por lo general de material asfltico o algn impermeabilizante similar aplicado directamente a la tubera, o bien sobre una envoltura en espiral de tejido fuerte. Habitualmente se cambia de inmediato cualquier tramo de tubo que presente picaduras o rajaduras ocasionadas por la corrosin, o por cualesquier otras causas. En caso de que esto no sea posible a consecuencia delTRABAJO, se pueden aplicar parches de emergencia, como los que se ilustran en la figura siguiente, para evitar unparoimprevisto. Estemtodose puede aplicar a tuberas de hierro vaciado o de acero.

Reparaciones de emergencia de desperfectos en tuberas. (1) Para sellar una rajadura en la tubera. Se aplica cemento frrico y se tapa con una lmina de metal sujetndola fuertemente. (2) Abrazaderas para un casquillo en media-caa, entresacado de tubo del dimetro mayor prximo, con sello de cemento o junta de material blando. (3) Para una unin de tubera, en caso de emergencia, se introduce la tubera en un casquillo de tubo de mayor dimetro, retacando el hueco entre tubo y casquillo con cemento frrico.4-Doblado y formacinLa tubera puede doblarse en cualquier radio para el cual la superficie del arco de la curvatura est libre de grietas y pandeos. Est permitido elempleode doblecesESTRIADOSo corrugados. El doblado puede efectuarse mediante cualquier mtodo en fro o caliente, siempre que se cumplan las caractersticas del material que se est doblando y el radio de la tubera doblada est dentro.Algunos materiales requieren un tratamiento trmico una vez que ya se han doblado, lo que depender de la severidad del doblado. En el cdigo se explican detalladamente los requisitos que deben cumplirse para este tratamiento. Los componentes de la tubera se pueden formar por cualquier mtodo de prensado en fro o caliente, rolado, forjado, formado con martillo, estirado, fileteado o cualquier otro. El espesor despus del formado no ser menor que el estipulado en el diseo. Existen reglas especiales para la verificacin del formado y presin de diseo de los traslapes ensanchados en forma de campana. El doblado y formado en caliente se realizar dentro del intervalo de temperaturas congruentes con las caractersticas del material, elEMPLEOfinal de la tubera y el tratamiento trmico posterior a estos procesos.Eldesarrollode losmediosde fabricacin para tubera doblada con radio coincidente con los codos largos de radio comercial soldados a tope y las solapas metlicas ensanchadas en forma de campana (Van Stone), son tcnicas muy importantes para reducir loscostosde la tubera soldada. Estas tcnicas evitan tanto el costo de los extremos de punta redonda o en forma de L como el de la operacin de soldado requerida para unir el accesorio a la tubera.5-Costos de sistemas de tuberasLa tubera de una planta de proceso qumico puede llegar a representar hasta el 25% del costo de la instalacin. El costo de instalacin de sistemas de tubera vara ampliamente, dependiendo del material de construccin y de la complejidad del sistema. UnESTUDIOde costos de tubera muestra que la seleccin del material ms barato para una tubera recta simple no ser ms econmica que una instalacin compleja donde existe gran cantidad de tramos cortos, accesorios y vlvulas. Laeconomadepende tambin, en gran parte, del tamao de la tubera y de la tcnica utilizada en sumanufactura. Los mtodos de fabricacin, como el doblado a dimensiones estndar de codos de radio largo y maquinado de juntas de solapa, influyen mucho en el costo de fabricacin de la tubera a partir de materiales dctiles, adecuados a esa tcnica. Es posible alcanzar reducciones en costos hasta de un 35% utilizando tcnicas avanzadas en la manufactura e instalacin de tuberas.