PROYECTO: FASE ACTIVIDAD DISCIPLINAINCREMENTO DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE CRUDO EN MORICHAL INGENIERIA BÁSICA DEFINIR MECÁNICA - TUBERÍAS CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS REV FECHA DESCRIPCIÓN ELABORADOPOR E. Guzmán / E. Guarecuco E. Guzmán / E. Guarecuco E. Guzmán / E. Guarecuco REVISADOPOR APROBADOR POR FIIRMA DE APROBACIÓN 0 B A Oct.10 Sep.10 Jul.10 Emisión Final Incorporación de Comentarios Emisión para Comentarios PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH, S.A. J. Chirinos / B. Jurado J. Chirinos / L. Guaita B. Jurado J. Chirinos / L. Guaita B. Jurado 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 L. Guaita DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS ÍNDICE DE CONTENIDO 1. 2. 3. 3.1 3.2 4. 4.1 4.2 4.3 5. 6. 6.1 7. 7.1 7.2 8. 9. 10. 11. OBJETIVO ALCANCE ........................................................................................................................................... 3 ........................................................................................................................................... 3 NORMAS Y CÓDIGOS DE DISEÑO APLICABLES Y DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA .............. 3 CÓDIGOS Y NORMAS ............................................................................................................................. 4 DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA .................................................................................................... 5 ALCANCE DE LOS ANÁLISIS DE ESFUERZOS ..................................................................................... 5 DEFINICIÓN DE NIVELES DE VERIFICACIÓN....................................................................................... 5 CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA LOS ANÁLISIS:.............................................................................. 8 NOTA DE CÁLCULO................................................................................................................................. 8 PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS ............................................................................................................. 9 OBJETIVO DE LOS ANÁLISIS ............................................................................................................... 10 CONDICIONES DE DISEÑO Y ESFUERZOS ADMISIBLES ................................................................. 10 ANÁLISIS DE ESFUERZOS DE SISTEMAS DE TUBERÍAS................................................................. 11 ESFUERZOS Y DEFORMACIONES ...................................................................................................... 13 FLEXIBILIDAD Y DEFORMACIONES .................................................................................................... 14 VERIFICACIÓN DE REACCIONES EN LOS EQUIPOS ........................................................................ 18 VERIFICACION DE ESTABILIDAD......................................................................................................... 20 VERIFICACIÓN DE CASOS DE CARGAS ............................................................................................. 20 ANEXOS ......................................................................................................................................... 22 PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH, S.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.10 Página 2 de 27 Excepciones a este documento se permitirán cuando sean de naturaleza local o menor. Ellos cubren líneas criticas y no-criticas. Tales excepciones se mostraran en los documentos del proyecto relacionados con esta especificación. 3.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. Códigos. criterios de aceptación. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. regla o regulación es especificado. así como los requerimientos técnicos para el análisis de esfuerzos en los sistemas de tuberías para el proyecto “Incremento de Capacidad de Almacenamiento de Crudo en Morichal”. el análisis se hará conforme a tal especificación y a las secciones de este documento si ellas no entran en conflicto. NORMAS Y CÓDIGOS DE DISEÑO APLICABLES Y DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA Todos los diseños. selección de materiales y fabricación de tuberías deberán ser realizados de acuerdo a la última revisión de las Especificaciones PDVSA. condiciones de carga. al igual que los códigos y estándares aquí indicados. códigos y ordenanzas) que son de aplicación serán señaladas en las especificaciones de trabajos del proyecto.10 Página 3 de 27 . cuando otro código. estado. flexibilidad de las tuberías. o cuando se refiera a diseño de equipo no usual o condiciones de operación no usuales. requerimientos de código. Normas y Estándares Locales e Internacionales aquí listados. El análisis de esfuerzos de los sistemas de tuberías será conforme a los requerimientos de este documento. sin embargo. soportes factores ambientales y restricciones en las tuberías. S. cargas permitidas sobre equipos. Otras excepciones y adiciones incluyendo cualesquiera sean las leyes o regulaciones (Ej. OBJETIVO Establecer los criterios de análisis de esfuerzos por la disciplina de Mecánica Tuberías utilizados para desarrollar la Ingeniería Básica del proyecto "Incremento de Capacidad de Almacenamiento de Crudo en Morichal". Ciudad.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS 1. 2. ALCANCE Este documento contiene los criterios generales de diseño. En el desarrollo del documento sólo se hará referencia a la norma por el ente que la emite y su código.A . VIII American Petroleum Institute (API) RP 520 “Recommended practice for the Design and Installation of PressureRelieving System in Refinery” “Centrifugal Pumps for General Refinery Service” “Welded Steel Tank for Oil Storage” Positive Displacement Pumps STD 610 STD 650 STD 676 Welding Research Council (WRC) Bulletins 107/297 “Local Stresses in Pressure Vessel” Petróleos de Venezuela (PDVSA) HG-251 ”Criterios de Diseño de Soportes para Tuberías” (PDVSA) 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.4 “Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids” (2006) “Boiler and Pressure Vessel Code” Sec. Códigos y Estándares citados. Se utilizará la última edición de las siguientes normas o especificaciones: 3. Cualquier desviación será discutida y sometida a consideración de la Gerencia de PDVSA para su aprobación definitiva. S. se usara el criterio más restrictivo. Normas.1 Códigos y normas American Society of Mechanical Engineers (ASME) B31.10 Página 4 de 27 PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.3.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS En caso de presentarse alguna contradicción durante el diseño entre las Especificaciones. Ej. ASME B31. 051321033BM11651 051321003BP11402 ”Bases y Criterios de Diseño” (DITECH . El análisis a realizar será un análisis estático. ALCANCE DE LOS ANÁLISIS DE ESFUERZOS Los análisis de flexibilidad efectuados deberán estar en concordancia con lo especificado en el código ASME B31. ”Bases y Criterios de Diseño” (DITECH .204 ”Espaciamiento máximo sugerido entre guías para tuberías verticales para recipientes verticales.1 Definición de Niveles de Verificación Los niveles de verificación y los métodos de análisis se definen a continuación: PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.Mecánica Tuberías).4. Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) 1756-1-2001 “Edificaciones Sismorresistentes” 3.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS HG-252 ”Criterios de Diseño de Esfuerzo en Sistemas de Tuberías” (PDVSA). 10606. por lo que no se considerarán fenómenos estrictamente dinámicos como vibraciones y golpe de Ariete.Procesos).2 Documentación de referencia • • 4. Un diagnóstico de acuerdo a los criterios especificados en la tabla 1. S.1. 4. será realizado para determinar el grado de criticidad del sistema de tuberías y así establecer la precisión de los métodos de cálculo a ser adoptados para verificar la confiabilidad y seguridad del sistema de tuberías.206 ”Espaciamiento sugerido entre guías para tuberías sobre bastidor horizontal” (PDVSA). metros” (PDVSA) 10606.1.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.10 Página 5 de 27 . Si el sistema de tubería presenta requerimientos especiales las líneas serán evaluadas con base en el Nivel 3.10 Página 6 de 27 . Nivel 3: Análisis detallado Se realizará análisis detallado por computadora para cumplir la exigencia de los códigos de tubería aplicables. Se mantendrá en archivo electrónico las respectivas notas y memorias de cálculos de los análisis realizados. Este procedimiento será restringido a líneas similares a otras.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. o por el método de Cantiliver (viga en voladizo) usados dentro del rango para el cual su precisión es conocida. TABLA 1: CRITERIOS PARA DETERMINAR CRITICIDAD DE LÍNEAS CONDICION DIAMETRO DE LA TUBERIA TEMPERATURA MAXIMA DE LA TUBERIA ( C° ) Ambiente & Menos 90 I 150 I 260 I 350 I Mas A Tubería conectada a equipos No Críticos Tubería conectada a Equipos Rotativos Tubería conectada a Tanques de Almacenamiento Ø ≤ 3″ <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−>I<−−−−− Nivel 2 −−−−−−−> 3″< Ø ≤ 12″ <−−−−− Nivel 1 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−>I<−− Nivel 3 −−> Ø > 12″ <−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−> Ø ≤ 4″ Ø > 4″ Ø < 10″ Ø ≥ 10″ <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−−−−−−−−− Nivel 1 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−− Nivel 2 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> B C PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. o a las que posean una flexibilidad adecuada.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Nivel 1: Análisis Visual Procedimientos aproximados de inspección visual o análisis realizados por medio de gráficas. Nivel 2: Análisis Simplificado El análisis simplificado se basa en cálculos cortos por computadora en configuración conservativa. S. ) Tubería Criogenica Tubería conectada a equipos reciprocantes (bombas y compresores* ) Heater-Transfer Line-Compressor Turbine Tubería enterrada Tuberías que no entran en las clasificaciones anteriores Ø ≤ 3″ <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−>I<−−−−− Nivel 2 −−−−−−−> 3″< Ø ≤ 12″ <−−−−− Nivel 1 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−>I<−− Nivel 3 −−> Ø > 12″ <−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−> Todos los Ø <−−−−− Nivel 2 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> Ø ≥ 3″ 2″ ≤ Ø < 12″ Ø ≥ 12″ Ø≥2″ <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−− Nivel 2 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> Nivel 2 para rangos de temperatura desde ambiente hasta – 45°C Nivel 3 para – 46°C y menos <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−− Nivel 2 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> E F G H J Ø ≤ 3″ Ø > 3″ K L Ø ≤ 3″ Ø > 3″ <−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> <−−−−− Nivel 2 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−> Todos los Ø <−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−> Ø ≤ 6″ <−−−−−−−−−−−− Nivel 1 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−> 6″< Ø ≤ 12″ <−−−−− Nivel 1 −−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−−−−>I<−− Nivel 3 −−> Ø > 12″ <−−−−−−−−−−−− Nivel 2 −−−−−−−−−−−−>I<−−−−−−−−−−−−−−− Nivel 3 −−−−−−−−−−−−−−−> M (*) El análisis dinámico debe ser realizado por otros. S.3.1 “Branch Connections” b.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. Se tendrá atención particular al cumplimiento de los requerimientos del Código ASME B31. Líneas sometidas a sobre-presión serán evaluadas por el analista de esfuerzos para definir su criterio de cálculo. DITECH no cuenta con las herramientas necesarias para le realización de este tipo de estudios. c. Notas: a. Este diagrama no exime de realizar análisis de esfuerzos a cualquier otra línea con condiciones severas o particulares que ameriten análisis de esfuerzos.4 sección 404. Líneas mayores a 36” serán revisadas por el analista de esfuerzos para requerimientos especiales.10 Página 7 de 27 .DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS TABLA 1: CRITERIOS PARA DETERMINAR CRITICIDAD DE LÍNEAS (continuación) CONDICION DIAMETRO DE LA TUBERIA TEMPERATURA MAXIMA DE LA TUBERIA ( C° ) Ambiente & Menos 90 I 150 I 260 I 350 I Mas D Tubería de Acero Inoxidable Tubería conectada a Juntas de Expansión Tubería de No-metálica y Non-Ferrosa Tubería para alta presión (≥ clase 600 lb. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. S. siempre y cuando.A .10 Página 8 de 27 PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. turbinas. • • 4. principios conservativos sean usados para la flexibilidad del sistema. En la memoria de cálculo de flexibilidad se anexarán los reportes de todos los sistemas de estudio definidos. La información mínima contenida en cada reporte será: • • Consideraciones y Premisas. 4.2) para realizar los análisis computacionales. e. gráficas y monografías para configuraciones simples y repetitivas así como en configuraciones de sistemas equivalentes a otras que hayan sido verificadas. El más estricto requerimiento aplica a cualquier línea que se considere valida para varios tipos de conexión simultánea. 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. usando sistemas computarizados en todos los casos considerados complejos y críticos. se elaborará un reporte de nota de cálculo. Tablas. para todas las tuberías conectadas a máquinas rotativas (bombas.3 Nota de Cálculo Al finalizar cada cálculo formal de flexibilidad. Datos y condiciones básicas de diseño y operación. Los sistemas de tubería se analizaran por métodos simplificados.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS d.2 Criterios de selección para los análisis: Las verificaciones de flexibilidad serán realizadas por medio de: • Análisis estructural detallado. Se utilizará el programa CAESAR II (Versión 5. Análisis estructural simplificado por medio de procedimientos de cálculo para configuraciones cuya validez pueda ser demostrada. aproximados o detallados de acuerdo con la definición de niveles de verificación. y se respaldarán los cálculos computacionales finales en un disco común. compresores) y a hornos o calderas. Trazado en isométrico completo del sistema de tubería analizado. S. PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS Las fases del análisis de esfuerzos en tuberías se desarrollaran de la siguiente forma: • Definición de la geometría de la línea con sus soportes debidamente posicionados. cargas máximas. Verificación de esfuerzos y deformaciones producidas por cargas auto-limitantes tales como cargas térmicas. Fuerzas y momentos admisibles en boquillas de equipos. Verificación de reacciones en las boquillas de los equipos y conexiones. Definición de las restricciones Verificación de esfuerzos y deformaciones producidas por cargas permanentes sostenidas (no autolimitantes). Verificación de estabilidad elástica.10 Página 9 de 27 • • • • • • PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.) y el reporte de cargas en boquillas asociadas al cálculo. Anexos: Reportes del CAESAR (input data. etc. 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. verificación del boletín F de la norma API 610 si aplica.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS • • • • • • • Documentos asociados. selección de soportes tipo resorte. Casos de esfuerzo calculados en los elementos del sistema de tubería. 5. Verificación de cargas ocasionales. esfuerzos máximos. listado de líneas y equipos asociados al cálculo.A . Selección y posición de los soportes y sus tipos. Posición de los anclajes y desplazamientos. a. Evitar que la expansión y/o contracción térmica de las tuberías cause interferencia entre tuberías adyacentes o entre tuberías.3 (Esfuerzo Admisible y otros limites de Esfuerzo) del código ASME B31.4. • • • • • • 6.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS 6. Los esfuerzos admisibles debido a cargas actuantes sobre la tubería. Para las líneas sin restricciones el esfuerzo admisible SA no debe exceder el 72% del límite mínimo elástico de la tubería 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. el análisis de esfuerzos verificará las siguientes condiciones: • Mantener los esfuerzos en las tuberías por debajo de los admisibles a la temperatura de diseño. como se indica en el Listado Mecánico de Líneas.A . El esfuerzo admisible de acuerdo al punto 419.4 para las líneas de baja restricción no será superior al 90% del límite elástico mínimo de la tubería.1 Condiciones de diseño y esfuerzos admisibles Las condiciones de diseño son aquellas definidas por la temperatura y presión de diseño de la línea. durante las fases descritas en las especificaciones de diseño.6. Garantizar estabilidad contra cualquier condición externa de presión y/o carga. Evitar la deformación excesiva o la formación de bolsillos en las tuberías que requieren inclinaciones para drenaje.4 (b) de la norma ASME B 31. OBJETIVO DE LOS ANÁLISIS Dentro de su alcance. Garantizar la estabilidad elástica del sistema de tubería Evitar reacciones excesivas en restricciones y anclajes Mantener las cargas sobre los equipos conectados a la tubería dentro de los valores admisibles de acuerdo al código aplicable.10 Página 10 de 27 PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. estructuras y equipos. se definirán de acuerdo con el parágrafo 402. S. no superará el 80% del límite elástico de la tubería. El estudio de los esfuerzos se realizará bajo la norma ASME B31.4 del código ASME B31. se tendrá en cuenta la eficiencia de las soldaduras (E) para determinar la presión mecánica y será definida numéricamente de acuerdo con la tabla 402. las cargas vivas y muertas. y los producidos por cargas puntuales (ocasionales). S.10 Página 11 de 27 . punto 402. 7.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.4.4.6.3 (Factores de las Juntas Soldadas en forma Espiral y Longitudinal. la suma de los esfuerzos longitudinales producidos por la presión. la suma de las dimensiones longitudinal.2. c. E) del código ASME B31. de acuerdo a los siguientes casos: PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.4. Esto para esfuerzos por expansión térmica. No es necesario tener en cuenta viento y terremoto que se produzcan al mismo tiempo.6.3. ANÁLISIS DE ESFUERZOS DE SISTEMAS DE TUBERÍAS Se utilizará el sistema internacional de unidades. En los cálculos de esfuerzo admisible. De acuerdo con el parágrafo 402.4) no debe exceder el valor del esfuerzo admisible especificado por SA del párrafo anterior Según lo indicado en la norma ASME B 31. - b. Para esfuerzos por cargas en sostenido.4.4. la presión en condiciones de operación por aumentos repentinos u otras variaciones en las operaciones normales del sistema no puede exceder la presión interna de diseño en cualquier punto del sistema de tuberías y equipos en más de un 10%.3. No se considerará la eficiencia de las soldaduras (E) en la verificación de esfuerzos causados por cargas auto-limitantes y no auto-limitantes. las tensiones debido al peso de la tubería.4 c de la norma ASME B31. a excepción de los diámetros en pulgadas. la presión y cargas externas (punto 419.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS de acuerdo al punto 419. como el sismo.4 (c) de ésta norma. el primero para condiciones de operación y el segundo con las condiciones de diseño.4. En el caso de los sistemas con válvulas de alivio. en caso de no contar con esta información y ser necesario el cálculo de la misma. o En caso de sismo.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS • Prueba Hidrostática: Este caso será estudiado según los parámetros establecidos en el ASME B31. se incluyen los casos de las bombas en espera.X. Si hay presencia de bombas. se verifican los esfuerzos de la suma del caso sustentación en condiciones de diseño y la fuerza que se presenta por la apertura de la válvula. se debe tener en cuenta que el desplazamiento máximo podría ser menor para prever el choque con estructuras u otras tuberías. • • • • • o Se deben verificar los sistemas asociados a válvulas de alivio. Expansión diseño: Se define en condiciones de diseño. La máxima expansión térmica esperada no debe sobrepasar los 5. S. empleando una analogía estática del evento dinámico estudiado. el primero en condiciones de normales de operación y otro caso en condiciones de diseño. por separado y en ambos sentidos. y el sismo en las direcciones horizontales (+X. se debe tomar un factor de impacto de 2. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. Operación: Se incluye dos casos de operación del sistema.10 Página 12 de 27 . Sin embargo. +Z.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.91 pulg (150 mm). se estudia el esfuerzo de la suma del caso sustentación en condiciones de operación. Se considera el valor de la fuerza de reacción en las válvulas de alivio indicado en las hojas de datos de cada una. Carga Sostenida: Definir dos casos.-Z). Expansión operación: Se define en condiciones de operación. Casos Ocasionales: se estudian los esfuerzos del sistema sometido a los efectos de sismo y apertura de válvula de alivio. y otras cargas de sustentación. 1. Se verificarán los espesores y acoples de las tuberías con el fin de garantizar un adecuado nivel de esfuerzos y deformaciones debidos a la acción de las cargas. serán verificados.1 Esfuerzos y deformaciones Los esfuerzos debidos a cargas sostenidas (no auto-limitantes) tanto permanentes como ocasionales. S. 7.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS La máxima deflexión esperada no debe sobrepasar los 15 mm. el peso de la tubería y el fluido interno bajo las condiciones previstas.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. 2. principalmente por medio de una adecuada selección y configuración de los soportes. e igualmente permitir una evaluación cualitativa para la compensación de cualquier efecto. cargas sísmicas. Verificación de cargas ocasionales Las cargas sostenidas ocasionales a las cuales la tubería puede ser sometida serán tenidas en cuenta en la verificación de esfuerzos y deformaciones. Verificación de Condiciones Prueba En la verificación de esfuerzos bajo las condiciones de prueba (hidráulica o neumática) las cargas eventuales no serán tenidas en cuenta. 3. Verificación de cargas permanentes Las cargas sostenidas permanentes que se consideran en la verificación de esfuerzos y deformaciones longitudinales son el efecto de la presión (interna o externa). Las cargas ocasionales (si aplican) incluyen cargas de viento. como se indica en la norma PDVSA HG-251 ”Criterios de Diseño de Soportes para Tuberías”. cargas causadas por la apertura de válvulas de seguridad y cargas eventuales de mantenimiento (si aplica): Se hará un análisis cuidadoso para evaluar cuál de estas cargas actúa sobre la tubería.10 Página 13 de 27 . Los espesores PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. y de los movimientos a los cuales son sometidas por los equipos conectados (cargas auto-limitantes). condiciones de prueba (hidráulica o neumática) y condiciones anormales de operación (limpieza con vapor. Para este proyecto se tiene una TMIN: 23°C (73. definiciones y propiedades de los materiales metálicos (y en particular los esfuerzos admisibles) son afectados. Para líneas inclinadas.9 veces el Esfuerzo de Fluencia (Yield Strength) 4. rastreo de líneas. 7. el criterio para combinar esfuerzos y determinar las reacciones es el indicado en el código ASME B31.10 Página 14 de 27 . Condiciones de Cálculo 1. Hasta donde los conceptos. Definiendo: o TMIN como la menor temperatura media diaria registrada en el sitio para tuberías sin aislamiento bajo ninguna condición de carga. la deflexión máxima será ½ de la diferencia en elevación entre los dos soportes. operación. Se asumirá un esfuerzo admisible equivalente a 0.2 Flexibilidad y deformaciones Para verificar la flexibilidad de las tuberías se analizarán los esfuerzos y reacciones derivados de los cambios en temperatura a los cuales son sometidas en las diferentes fases de operación.4. descarga de tubería) 2.4 ºF) PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. Los cálculos de Flexibilidad serán realizados teniendo en cuenta cualquier fase significante en las siguientes condiciones de línea: diseño.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS nominales de pared serán considerados para dicho cálculo. para cada una de las condiciones anteriores será asumida igual a la temperatura del fluido.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. S. Verificación de deformación La deflexión máxima entre dos soportes consecutivos debida a cargas permanentes no excederá 1/250 de la distancia entre los soportes. La temperatura de pared Tp. TMIN ∆T || • • ✸→ T TMIN TMAX TP Servicio Ambiente TMIN ≤ Tp ≤ TMAX ∆T = TMAX . o La diferencia de temperatura ∆T a ser considerada en el análisis de flexibilidad para cada una de las condiciones indicadas en a) se determinará según lo indicado en la TABLA 2. El coeficiente de expansión promedio para cada una de las condiciones anteriores se determinará de acuerdo con la posición efectiva de dicho intervalo de temperatura ∆T.TMAX ∆T || • • ✸→ T TP TMIN TMAX PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.TMIN ∆T || • • ✸→ T TMIN TP TMAX Servicio Frío Tp < TMIN ∆T = Tp .A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. bajo ninguna condición de carga (Donde no se dispone de datos específicos. 3.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS o TMAX (TMAX > TMIN) como la máxima temperatura de pared para tubería sin aislamiento sometida a radiación solar.10 Página 15 de 27 . se asumirá TMAX = 45°C(113ºF)). S. TABLA 2 .DIFERENCIA DE TEMPERATURA ∆T CASO TEMPERATURA DE PARED DIFERENCIA DE TEMPERATURA REPRESENTACIÓN GRÁFICA Servicio Caliente TP > TMAX ∆T = TP . Los análisis de flexibilidad se realizarán con referencia a los diámetros externos y los espesores nominales de la tubería. la dilatación térmica unitaria totalidad. los cálculos de flexibilidad tendrán en cuenta todos los movimientos lineales y angulares previstos en el equipo a los cuales se conecta la línea. La fricción en los puntos de apoyo no se tendrá en cuenta para el cálculo de esfuerzos térmicos. S. Las verificaciones de expansión y flexibilidad para un sistema de tuberías. serán considerados infinitamente rígidos.4 Asentamiento Para el tanque de almacenamiento se considera un asentamiento no mayor a 15 mm. serán ubicados en el sistema de tubería y estarán diseñados para satisfacer las siguientes condiciones: PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. será considerado como se indica en el Código ASME B 31. En los casos donde cada derivación del sistema de tubería presente diferentes condiciones de temperatura.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. Verificación de esfuerzos térmicos 1. 2. bridas. Además de la dilatación térmica unitaria para la misma línea ( ∆T). En los cálculos de flexibilidad. 8. 6. Los esfuerzos térmicos SE.10 Página 16 de 27 ∆T se usa en su . teniendo en cuenta los respectivos movimientos lineal y angular a los cuales es sometida. cada una de estas será analizada y dará su correspondiente dilatación térmica ∆T. 5. Soportes de tubería Los Soportes y restricciones de tubería. Las válvulas. serán evaluados y combinados según ASME B31. filtros y otros elementos para los cuales no se pueden realizar evaluaciones de flexibilidad.4 punto 419. 7.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS 4. ½ de la diferencia de elevación entre soportes. Evitar esfuerzos indebidos en las boquillas de equipos y máquinas conectados. Evitar deformaciones indebidas de las tuberías y el pandeo de las que requieran pendientes de drenaje.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS o Mantener los esfuerzos en la tubería por debajo de los valores admisibles a la temperatura de diseño de acuerdo con lo establecido en el Código del proyecto. se realizará en campo.1. se definirá un soporte mecánico especial o soporte civil especial. La soportería de las tuberías “small bore” de clasificación N/A. se tomó como base el documento PDVSA No. o o o o o o o Espaciamiento máximo en tuberías o Soportes simples en horizontal: El espaciamiento máximo de soportes simples en horizontal. debidamente calculada utilizando fórmulas estándar de construcción.A . no excederá 1/250 de la distancia entre soportes o. Prevenir que la expansión y contracción térmica causen interferencia entre tuberías o entre tuberías y estructuras. S. En todos los casos la máxima deflexión vertical entre dos soportes adyacentes. debe ser conforme al Anexo I Soportes tipo guía en horizontal: Para el espaciamiento máximo de guías en horizontal. en el caso de líneas inclinadas. Asegurar la estabilidad elástica de la tubería.10 Página 17 de 27 o PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. 10606.206 ”Espaciamiento sugerido entre guías para tuberías sobre bastidor horizontal” (Ver Anexo III). Cuando un soporte presente cargas superiores a las admisibles por el estándar de soportes. 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. Para los casos en los cuales esta información no esté disponible.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. S.3 De acuerdo con la normativa COVENIN 1756-1-2001 “Edificaciones Sismorresistentes” la región corresponde a la zona sísmica 4 representar un peligro sísmico “Intermedio”.3. y otras fuerzas externas que actúen sobre la tubería (peso. Sin embargo en los siguientes casos se puede seguir lo especificado en los estándares de fabricación: Equipos con partes rotativas La reacción en las boquillas para equipos con partes rotativas (bombas. Las cargas máximas permitidas en las boquillas de los equipos deben ser conforme a las recomendaciones del fabricante. turbinas y compresores) deberá ser menor a los valores admisibles establecidos por el fabricante. El coeficiente de la aceleración horizontal para ésta zona es: 0. El efecto de fricción se basará en los siguientes factores de fricción: o o o Metal – Concreto 0.1 Las reacciones serán calculadas usando lo módulos de elasticidad a la temperatura de referencia de cálculo. viento) y los movimientos a los cuales la tubería este sometida por los equipos conectados.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Sismo El efecto sísmico será considerado en el estudio de análisis de esfuerzos según lo indicado en la norma ASME B 31. punto 402.10 Página 18 de 27 . se PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.3 Acero – Inoxidable – PTFE: 0. VERIFICACIÓN DE REACCIONES EN LOS EQUIPOS Las reacciones en los equipos serán calculadas considerando la expansión térmica de las tuberías.4 Acero – Acero 0. del Mapa de Zonificación Sísmica con Fines de Ingeniería (2001).25g 8. fricción.4. serán menores que las reacciones admisible en las boquillas aceptadas por el fabricante del equipo o en su defecto por el departamento mecánico. en ningún caso entrarán en conflicto con los valores especificados por los estándares que rigen dichos equipos. se cumplirá con los criterios aplicables de WRC 107/297. El estudio será realizado bajo condiciones de operación. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. Si la geometría de la boquilla o del recipiente está fuera de los límites del WRC 107/297. S. Las bombas centrifugas si fuesen construidas según API 610. se verificarán las cargas de acuerdo con los valores de admisibles suministrados por el fabricante.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS utilizarán como valores admisibles los valores establecidos en los códigos y estándares correspondientes a cada equipo.10 Página 19 de 27 . Si alguna de las boquillas estudiadas. Tanques La flexibilidad y el esfuerzo de las en las boquillas de los tanque serán calculadas de acuerdo al API 650 Apéndice P. La rigidez local en las uniones boquilla / carcaza de recipientes a presión será considerada en el cálculo de las cargas actuantes en las boquillas. Las cargas que actúan en las boquillas de los recipientes a presión. como se ha establecido en las especificaciones de diseño. se aplicarán otros métodos de cálculo de la rigidez y esfuerzo (p Ej. Estos valores serán evaluados bajo condiciones de operación y considerando los casos de carga asociados a bombas en espera (empleando temperatura promedio para la bomba fuera de operación). Dichos valores definidos en la etapa de diseño de los equipos. Análisis de Elementos Finitos FEA). se estudiarán las cargas máximas en las boquillas de acuerdo a lo indicado en esta norma. las cargas obtenidas del análisis serán reportadas al fabricante para su aprobación. En caso de que la bomba no sea API 610. Recipientes a presión Si no se encuentra disponible la información de rigidez y reacciones admisibles en la boquilla. no cumple con las premisas para la evaluación con los boletines antes nombrados. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Para el diseño será considerado lo siguiente: movimiento Radial. VERIFICACIÓN DE CASOS DE CARGAS Los siguientes son los casos de carga típicos a estudiar para los análisis de flexibilidad conforme aplique de acuerdo a los criterios establecidos en este documento.1. D se refiere al Diámetro externo de la tubería. la tubería requerirá protección adicional por lo que se recomienda la colocación de conchas de refuerzo en los puntos de apoyo para toda la tubería. 9.1 (Pressure Design of Components – Straight Pipe) del código ASME B31. VERIFICACION DE ESTABILIDAD La estabilidad de una tubería sometida a presión interna y externa debe garantizarse de acuerdo con el parágrafo 404.6 (Use of High D/t Ratio) se verificará la estabilidad de las tuberías contra ovulación.4 10. t el espesor de pared calculado con la presión interna de acuerdo al párrafo 404.2 del ASME B31. abolladura y/o aplastamiento en las secciones de la tubería con máximo momento de flexión. como la evaluación de los efectos de radicación solar en tubería. la evaluación de condiciones de limpieza de vapor (en caso que aplique su estudio) y los casos de bombas en espera. De acuerdo al ASME B31.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. S. pandeo.4. Si se tiene una relación D/t mayor a 100. rotación hacia abajo y el movimiento vertical de la boquilla del tanque.4 parágrafo 402. Algunos casos más específicos. serán incluidos para el análisis que corresponda.10 Página 20 de 27 . 10 Página 21 de 27 .A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. Z) (1) Esfuerzos / Restricciones Esfuerzos / Restricciones Esfuerzos / Restricciones Esfuerzos / Restricciones Prueba Hidrostática Operación 1 Operación 2 Operación 1 y Sismo en +X Operación 1 y Sismo en -X Operación 1 y Sismo en +Z Operación 1 y Sismo en -Z Sustentación 1 Sustentación 2 Fuerza de válvula de alivio Sismo en dirección +X Sismo en dirección -X Sismo en dirección +Z Sismo en dirección -Z Expansión Expansión Sustentación 1 y Fuerza de apertura de válvula de alivio Sustentación1 y Sismo en +X Sustentación 1 y Sismo en -X Sustentación 1 y Sismo en +Z Sustentación 1 y Sismo en -Z Condición de operación Condición de diseño Reacción por apertura Desplazamiento (+Y) (1) Desplazamiento (+Y) (1) Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Condición de operación (L2-L8) Condición de diseño (L3-L9) (L8 + L10) (L8 + L11) (L8 + L12) (L8 + L13) (L8 + L14) Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Los desplazamientos “X” y “Z” son horizontales y “Y” es en vertical PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. Z) (1) Esfuerzos Restricciones Desplazamiento (X.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Caso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 (1) Tipo HYD OPE OPE OPE OPE OPE OPE SUS SUS OCC OCC OCC OCC OCC EXP EXP OCC OCC OCC OCC OCC Detalle Condición de prueba Condición de operación Condición de diseño Revisión Esfuerzo / Desplazamientos/ Restricciones Esfuerzos Restricciones Desplazamiento (X. S. A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. S. ANEXOS • • Anexo 1: Espaciamiento máximo de soportes simples en horizontal.10 Página 22 de 27 .DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS 11. Anexo 2: Espaciamiento máximo sugerido entre guías para tuberías horizontales PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. S.10 Página 23 de 27 .A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS ANEXO 1: Espaciamiento máximo de soportes simples en horizontal PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH. 9 6.0 14.6 10.2 12.9 6.7 3.6 11.9 7.8 10.1 – Espaciamiento máximo entre soportes para tubería de acero al carbono (m) Sin Aislante 2.2 14. (in) SHC. (in) SHC.2 4.7 13. Std N.7 12.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS Tabla I.A .10 Página 24 de 27 N.2 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.1 11.4 12.5 10.2 10.9 2.7 11.3 6.5 8.0 12.8 12.2 11.4 2.4 5.9 1.5 12.1 13.0 4.9 3.3 4.D.9 9.4 13.4 1/2 XS XXS Std 8 XS XXS 3/4 XS XXS Std 10 Std XS Std XS Std XS Std XS Std XS Std XS Std XS Std XS Std XS 12 1 XS XXS Std 14 1 1/2 XS XXS Std 16 18 2 XS XXS Std 20 3 XS XXS Std 22 24 4 XS XXS Std 30 6 XS XXS PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.7 13.9 2.4 13.3 11.5 11. S.8 1.2 7.0 3.3 2.5 4.1 4.9 9.4 3.6 Con Aislante 1.4 14.0 8.9 11.0 5.5 12.4 2.5 5.7 11.9 11.7 7.9 2.4 6.9 11.8 7.5 5.2 10.6 4.6 6.0 12.7 13.5 9.3 2.8 6.1 5.1 13.2 2.8 15.7 10.P.6 5.7 9.1 9.3 2.7 13.6 7. Std Sin Aislante 10.3 Con Aislante 8.9 10.D.P.3 12.0 4.4 3.4 9. 10 Página 25 de 27 .4 22.2 22.P.8 23. Std XS Sin Aislante 21.4 23.3 21. DITECH Nº: PQ-TUB-014-1. S. PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.2 22.8 24.6 21. (in) 32 SCH.1 21.D.5 22.6 23.2 24.8 22.7 22.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct.0 22.1 23.0 22.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS N.3 34 Std XS 36 Std XS 38 Std XS 40 Std XS 42 Std XS REF.0 23.6 22.9 23 24. ”Procedimiento de Análisis de Flexibilidad en Tuberías”.5 Con Asilante 21.2 23. Notas: (1) El espaciamiento definido para tubería de ∅ > 30” de diámetro es solo referencial. estos valores debe calcularse y validarse por al analista de flexibilidad. S.10 Página 26 de 27 .DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS ANEXO 2: Espaciamiento máximo sugerido entre guías para tuberías horizontales PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. 10 Página 27 de 27 . PROYECTOS MAYORES E y P FAJA DEL ORINOCO Estudios y Proyectos DITECH.DOCUMENTO: CRITERIOS DE ANALISIS DE ESFUERZOS ESPACIAMIENTO MÁXIMO SUGERIDO ENTRE GUÍAS PARA TUBERÍAS HORIZONTALES La siguiente tabla muestra la longitud máxima recomendada entre guías para tramos rectos de tubería horizontal. estos valores debe calcularse y validarse por al analista de flexibilidad. El espaciamiento definido para tubería de ∅ > 30” de diámetro es solo referencial.A 051321033BM11750 1250-13-000-JSD-1300-001 Revisión Fecha 0 Oct. S. Diámetro nominal (in) 1 1½ 2 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 26 32-40 Espaciamiento (m) 6 8 12 14 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Notas: (1) (2) No se deben instalar guías en las zonas cercanas a cambios de dirección sin previa autorización del ingeniero analista de flexibilidad.