DISEÑO DE SISTEMAS DE TUBERÍAS (PIPING SYSTEMS)

Transcripción

1 DISEÑO DE SISTEMAS DE TUBERÍAS (PIPING SYSTEMS) Mecánica de fluidos, Materiales, Sistemas de Tuberías, Cálculos por presión, Cálculos por flexibilidad, Selección de Soportes. Curso Presencial

2 Introducción El punto de almacenamiento se encuentra distante de los puntos de utilización. La gran mayoría actúa como conductos a presión, a excepción de los desagües. Sistema de Tuberías: Conjunto de conductos cerrados destinados al transporte de fluidos, a una presión y temp. dada.

3 Mecánica de Fluidos Propiedades de Fluidos Régimen Laminar y Turbulento Pérdida de carga Conservación de la energía

4 Mecánica de Fluidos Regímenes Tipos de regímenes: Laminar: si la velocidad media es pequeña, las láminas de fluido líneas rectas (Fig. A). Crítico: a medida que V, en cierto punto las láminas se rompen en forma brusca y difusa. Turbulento: a velocidades mayores, los filamentos se dispersan de manera indeterminada a través de toda la corriente (Fig. B).

5 Mecánica de Fluidos - Darcy Ecuación general del flujo de fluidos Darcy: Para tuberías verticales o inclinadas debemos combinar ésta fórmula con la de Bernoulli. Existen otras ecuaciones: flujo laminar (Hagen-Poiseuille), flujo turbulento (Hazen Williams y la ecuación de Manning).

6 Mecánica de Fluidos Fricción

7 Mecánica de Fluidos El problema se reduce a 3 variables:

8 Mecánica de Fluidos Pressure loss MÉTODO ANALÍTICO

9 Sistemas de Tuberías Intro Tuberías Materiales Métodos de Unión Accesorios y Válvulas

10 Sistemas de Tuberías Tuberías Tubería cécula (pipe): Se utiliza en el 90% de aplicaciones industriales. Se especifica de acuerdo al nominal (no coincidente con el diámetro exterior) y el espesor de pared.

11 Materiales EN / ISO / DIN Materiales Base DIN Proyecto Europa Menores C. Seguridad ASTM/ASME Mayor Aplicación Aplicación Mundial Mayores C. Seguridad

12 Sistemas de Tuberías Unión Uniones butt weld : Es la más usada. Desde Ø2 o mayores. Toda la gama de presiones y temperatura. Extremos de tubos y accesorios biselados (BE). Requiere de mano de obra especializada. Dependiendo de E, hay que radiografiar las soldaduras. Son las más costosas.

13 Sistemas de Tuberías Bridas Tipos de bridas estándar: Brida con cuello Welding neck : es de gran resistencia por su diseño y muy empleada. Es el tipo más caro porque requiere más material. Brida deslizante, Slip-on : no se utiliza para grandes presiones, se une a la tubería con una soldadura externa y otra interna. Es más económica que la anterior.

14 Sistemas de Tuberías Bridas

15 Sistemas de Tuberías - Accesorios

16 Sistemas de Tuberías - Válvulas

17 Cálculo de Tuberías Intro Criterios de Diseño Cálculo por presión Diseño de Soportes Flexibilidad y Stress

18 Cálculo de Tuberías Presión ASME B31.1, Power Piping : Presión Interior, Para t D/6: P = Presión de diseño D 0 = Diámetro exterior A= Sum. tolerancias tm= espesor requerido. SE= Esfuerzo admisible combinado con la eficiencia de junta. Tabla apéndice A del código. E= Factor de junta, tabla Y= Coef. adimensional dep. de la temperatura. tabla A. Si D/t < 6

19 Cálculo de Tuberías Presión Presión Exterior: -UG-28: -Verificación espesor: A) Ratios D/t 10: 1) Estimar t, calcular L/D y D/t 2) Encontrar A (Figura G) 3) Encontrar B (Charts CS) 4) Calcular la presión admisible exterior: t= espesor envolvente D= Diámetro exterior L= Distancia soportes Figura G= ASME II subparte 3, parte D. Charts CS= ASME II subparte 3, parte D.

20 Arreglo de Tuberías Consideraciones: Verificar requerimientos del proceso. Flujo por gravedad, no admite pozos de aire.

21 Arreglo de Tuberías Para desarrollar un Plot Plan se necesita: Lista de equipos. Diagrama de flujo de procesos. Tamaño de equipos. Materiales de construcción. Datos de diseño de procesos.

22 Arreglo de Tuberías

23 Cálculo de Tuberías Flexibilidad

24 Cálculo de Tuberías Flexibilidad

25 Cálculo de Tuberías Flexibilidad Esfuerzos Admisibles: Dependiendo el tipo de esfuerzo, le corresponde uno admisible. Esfuerzo básico admisible Sh, Tabla A1, ap. A, B31.3 Esfuerzo cortante admisible: Sc: 80% x Sh Esfuerzo admisible para cargas sostenidas: SL Sh

26 Diseño de Soportes Tipos Clasificación: Comerciales Estructurales

27 Diseño de Soportes Tipos Soportes Rígidos: Apoyo simple: soporta el peso muerto; se apoya en la parte baja. Dp s (a) L L

28 Aislamiento de Tuberías Protección Aislamiento:

29 Aislamiento de Tuberías Tracing de Vapor:

30 GRACIAS!