B31.3 tuberias de proceso

1
Diseño de Tuberías de Proceso para
Facilidades, Refinerías, Plantas
Petroquímicas e Industrias
Presentado por:
Ing. Fernando Dávila T., MBA
Instructor Internacional
davilatorresf@asme.org
2015 11
Normas ASME de Tuberías
B31.1 Power Piping
B31.3 Process Piping
B31.4 Pipeline Transportation Systems for
Liquid Hydrocarbons and Other Liquids
B31.5 Refrigeration Piping
B31.8 Gas Transmission and Distribution
Piping Systems
B31.8S Managing System Integrity of Gas
Pipelines
22

2
B31.9 Building Services Piping
B31.11 Slurry Transportation Piping
Systems
B31.12 Hydrogen Piping and Pipelines
B31.Q Pipeline Personnel Qualification
B31.E Standard for the Seismic Design and
Retrofit of Above-Ground Piping Systems
33
B31.G Manual for Determining the
Remaining Strength of Corroded Pipelines
B31.J Standard Test Method for
Determining Stress Intensification Factors
B31.T Standard Toughness Requirements
for Piping
44

3
Otras Normas ASME
BPE-1 Bioprocessing Equipment
PVHO-1 Pressure Vessels for Human
Occupancy
HPS High Pressure Systems
BPVC Section V Non-destructive
Testing
BPVC Section IX Welding and
Brazing Qualifications
55
Otros Códigos
AWS D10.10 Heating Practices for Pipe
and Tubing
AWS D10.11 Root Pass Welding for
Pipe
AWS D10.12 Pipe Welding
AWS D10.18 Pipe Welding SS
API Spec.5L Specification for Line
Pipe
66

4
Otros Códigos
ASTM E273-10 Standard Practice for
Ultrasonic Testing of
the Weld Zone of
Welded Pipe and
Tubing
EN ISO 17635 Non-destructive Testing of
Welds
EN 13480-5 Metallic Industrial Piping,
Part 5: Inspection and
Testing
77
Otros Códigos
ISO/WD 15649 Petroleum and Gas
Industries - Piping
NFPA 24 Private Fire Service Mains
NFPA 58 Liquefied Petroleum Gas
Code
NFPA 59A Production, Storage, and
Handling of Liquefied
Natural Gas
88

5
99
Sistemas de Tuberías
Tuberías
Accesorios (codos, reducciones, conexiones
a ramales, etc.)
Bridas, empaques, espárragos
Válvulas
Soportes de tubería
1010
La ASME B31.3
Suministra los requisitos para:
- Materiales de tuberías y accesorios
- Diseño
- Ensamblaje
- Erección
- Examen
- Inspección
- Fabricación
- Pruebas

6
1111
La ASME B31.3
Se aplica en plantas de proceso incluyendo:
- Refinerías
- Plantas de papel
- Plantas químicas
- Plantas de semiconductores
- Plantas farmacéuticas
- Fábricas textiles
- Plantas criogénicas
1212
La ASME B31.3
El alcance de la B31.3 son todas las tuberías
con sus componentes, para todos los fluidos:
Materia prima, intermedios, y productos químicos
terminados
Productos del petróleo
Gas, vapor, aire, y agua
Sólidos disueltos en un fluido
Refrigerantes
Fluidos criogénicos

7
1313
La ASME B31.3
Interconexiones dentro de equipos en
paquete
Exclusiones especificadas en el alcance:
1. Sistemas de tuberías con presión mayor a 0 psi y menor
a 15 psi (105 kPa), asegurando que el fluido manipulado
no es toxico, no es inflamable, y no afecta a los
humanos al contacto y su temperatura de diseño está
entre – 20ºF y 366ºF (-29ºC y 186ºC).
2. Calderos de potencia de acuerdo al Código BPV Section
I y tuberías externas a los calderos que se requiere
cumpla con la B31.1;
1414
La ASME B31.3
3. Tubos, cabezales de tubos, cruces, y múltiples de
calentadores de fuego, que son internos en el cuerpo del
calentador.
4. Recipientes de presión, intercambiadores de calor,
bombas, compresores, y otros equipos de fluidos o de
proceso, incluyendo las tuberías internas y las
conexiones a tuberías externas.

8
1515
La ASME B31.3
También se excluyen:
- Sistemas de protección contra incendios
- Sistemas sanitarios y de aguas lluvias
- Plomería
- Tuberías de transporte (B31.4, B31.8, y
B31.11)
- Tuberías de calderos (Sección I, BPVC)
1616
La ASME B31.3
Son opcionales:
Tuberías de vapor de un caldero que no
estén incluidas en el ASME BPVC, Section I
Tuberías de refrigeración que son parte de
un sistema compacto

9
1717
La ASME B31.3
Apéndice Título
A Esfuerzos Permisibles y Factores de Calidad para Tubería Metálica y Materiales de Pernos
B Tablas de Esfuerzos y de Presión Admisible para No-metálicos
C Propiedades Físicas de Materiales de Tuberías
D Factoresde Flexibilidad y de Intensificación de Esfuerzos
E Estándares de Referencia
F Consideraciones de Precaución
G Salvaguardas
H Cálculos de Muestra para Refuerzos de Ramales
J Nomenclatura
K Esfuerzos Admisibles para Tubería de Alta Presión
L Bridas de Aleaciones de Aluminio para Tubería
M Guía para Clasificar los Servicios de Tubería
N Aplicación de la ASME B31.3Internacionalmente
P Reglas Alternativas para Evaluar el Rango de Esfuerzos
Q Programa de Sistema de Calidad
S Ejemplos de Análisis de Esfuerzos de Sistemas de Tuberías
V Variaciones Permisibles en Servicio de Temperatura Elevada
X Juntas de Expansión Metálica de Fuelle
Z Preparación de Consultas Técnicas
1818
La ASME B31.3
La ASME B31.3 suministra el mínimo de
requisitos para seguridad.
No es un manual de diseño
Es aplicable sólo con tubería nueva.
Tubería que ha estado en servicio no está en
el alcance del Código.
Utilice el API 570, Piping Inspection Code,
para tubería que ha sido puesta ya en
servicio

10
1919
La ASME B31.3
Poco peligro
Categoría D
Servicio de
Fluidos
Normales
Servicio de
Fluidos
Peligrosos
Categoría M
2020
La ASME B31.3
“Servicio de Fluidos Categoría D:
1. el fluido manejado no es inflamable, no es tóxico,
y no afecta a la piel humana como se define en el
para. 300.2
2. la presión manométrica de diseño no excederá
1035 kPa (150 psi)
3. la temperatura de diseño va desde -29ºC (-20ºF)
hasta 186ºC (366ºF)”

11
2121
La ASME B31.3
Servicio de Fluido Categoría M :“un
servicio de fluidos en el cual el peligro
potencial para el personal expuesto se
considera significativo y en el cual una
simple exposición a una muy pequeña
cantidad de un fluido tóxico, causada por
una fuga, puede producir daños serios e
irreversibles al personal en la respiración o
en contacto con el cuerpo incluso cuando se
toman medidas inmediatas de recuperación”
2222
La ASME B31.3
Servicio de Fluido Normal: “un servicio de
fluidos que corresponde a la mayoría de
tuberías cubiertas por este Código, y que no
están dentro de las reglas para Categoría D,
Categoría M, temperatura elevada, o
Servicio de Fluidos de Alta Presión”
Servicio de Fluidos de Alta Temperatura:
“un servicio de fluidos en el cual la
temperatura de metal de la tubería tiene una
temperatura de diseño o de operación igual o
mayor que Tcr como se define”.

12
2323
La ASME B31.3
Servicio de Fluidos de Alta Presión: “un
servicio de fluidos para el cual el propietario
especifica el uso del Chapter IX for piping
design and construction”.
Servicio de Fluidos de Alta Pureza:
“sistemas de tuberías definidas para otros
propósitos como de alta pureza, ultra-alta
pureza, sanitaria, o aséptica”.
2424
Organización de la ASME B31.3

13
2525
Organización de la ASME B31.3Fluido a ser
clasificado
Fluido de Alta Presión
definido porel dueño?
El fluido es
tóxico?
Es el fluido inflamable? Puede haber exposición
al fluido, por una fuga,
afectaa la piel?
Revise los criterios de
la Col. 3. Se aplica las
condiciones para un
fluido de Categoría M?
Es tóxico
el fluido?
Una simple exposición, causada por
una fuga de una pequeña cantidad
de fluido podría producir serios
daños irreversibles como se define
bajo Servicio de Fluidos de
Categoría M?
Diseño y construcción
conforme a las reglas
dadas en el Capítulo
IX para Fluidos de
Alta Presión
La presión manométrica de diseño es de 1035
kPa (150 psi) o menos con temperatura de
diseño entre -29ºC y 186ºC (-20ºF y 366ºF),
inclusive?
Considerando experiencia,
condiciones de servicio, y ubicación,
si se diseña en base al Código o el
Capítulo VII se protegerá suficiente
al personal de una exposición a una
cantidad muy pequeña del fluido en
el ambiente?
El Código no da
provisiones para este
Servicio de Fluido
El Código Base (Cap. I – VI)
aplica a tubería metálica;
Capítulo VII es para no metálicos
cono sin revestimiento
Podríahaber
condiciones cíclicas
severas que se prevean
en el diseño?
El Código Base (Cap. I – VI)
aplica a tubería metálica;
Capítulo VII es para no metálicos
cono sin revestimiento
Servicio de Fluido Categoría
M, sujeta a designaciónpor el
dueño
Reglas de Diseño y
construcciónpara
Servicio Normal
Ha sido designado por
el dueño el Servicio de
CategoríaD?
Diseño y construcción
porCapítulo VIII para
Servicio de CategoríaM
Se puede usar
elementos de tubería
limitados a Servicio
CategoríaD.
Si no se puede prevenir condiciones cíclicas severas por
diseño,entonces:
a) Cumpla requisitos especiales para tubería metálica
b) El código no da provisiones para tubería no metálica
Guía para Clasificar Servicios de Fluidos
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
NOTAS:
1. Vea los Párrafos 300(b)(1), 300(d)(4) y (5), y 300(e) para saber las decisiones que debe tomar el dueño. Otras decisiones son responsabilidad del diseñador; párrafo 300(b)(2).
2. El término “servicio de fluido” está definido en el párrafo 300,2,
3. Las condiciones cíclicasseveras están definidas en el párrafo 300,2, Requisitos se encuentran en Capítulo II, Partes 3 y 4, y en párrafos 323,4,2 y 241,4,3,
2626
La ASME B31.3
ASME B31.3 suministra los requisitos
mínimos de seguridad
No es un manual de diseño
Se usa solo con tubería nueva
Tubería existente que ha estado en servicio
no está dentro del alcance del Código
Considere a API 570, Piping Inspection
Code, para tubería que ha sido puesta en
servicio

14
2727
La ASME B31.3
La ASME B31.3 no da directivas para
operación o mantenimiento de sistemas de
tubería.
Los requerimientos del Código son
suficientes para un diseño adecuadamente
seguro.
Puede haber elementos que no están
aprobados ni prohibidos, pueden ser
utilizados si se prueba que califican.
2828
La ASME B31.3
En casos especiales se pueden aplicar
requisitos mas rigurosos
Métodos mas rigurosos de análisis pueden
ser utilizados cuando el caso lo amerite,
como elementos finitos, pero deberán
justificarse.
Se pueden también usar otros tratamientos
térmicos, se puede recalificar elementos, y
las temperaturas de esfuerzos admisibles
pueden ser excedidas.

15
2929
Esfuerzos en las Tuberías
3030
Condiciones y Criterios de Diseño
Las condiciones de diseño de la ASME B31.3 son
específicas para sistemas presurizados
Hay que definir las presiones, temperaturas, y fuerzas
aplicables al diseño de la tubería.
Siempre se utiliza la condición mas desfavorable que
prevalezca, a no ser que se den dos o mas condiciones
extremas al mismo tiempo.
Para determinar la presión de diseño, todas las condiciones
de presión interna deben considerarse.
Se debe incluir la expansión térmica de fluidos atrapados
en el interior, variaciones, y fallas de los aparatos de
control.

16
3131
La determinación de la presión de diseño puede verse
afectada por los medios utilizados para proteger la tubería
por sobre presión.
Para establecer la temperatura de diseño nos interesa la
temperatura del metal.
Esta no coincide necesariamente con la temperatura de
proceso.
Se debe considerar también las temperaturas ambientales,
radiación solar, y temperatura máxima del sistema de
calentamiento.
La temperatura del metal se calcula o se mide por
muestreo.
3232
Para establecer la temperatura mínima, se debe considerar
la temperatura mas baja que se puede tener bajo cualquier
condición en servicio.
Se necesita determinar la temperatura mínima de diseño
para establecer los rangos de las pruebas de impacto
requeridos por la ASME B31.3.
La tubería debe ser diseñada para contener la máxima
presión posible de forma segura.
Para los controles de alivio de presión por expansión
térmica, se puede establecer un rango del 120% sin
necesidad de aprobación o justificación.
Se puede permitir válvulas de bloqueo en las líneas que
conectan a las válvulas de alivio, bajo ciertas limitaciones

17
Esfuerzos de Diseño
1. El valor menor de un tercio del Mínimo Esfuerzo de Tensión
Especificado a temperatura de proceso y un tercio del
esfuerzo de tensión a temperatura ambiente.
2. El menor de dos tercios del Esfuerzo Mínimo de Fluencia
Especificado y dos tercios del esfuerzo de fluencia a
temperatura ambiente.
3. Con aceros inoxidables austeníticos y aleaciones de níquel, el
menor de dos tercios del Esfuerzo de Fluencia Mínimo
Especificado y 90% del esfuerzo de fluencia a temperatura
ambiente.
4. 100% del esfuerzo promedio para una rata de deformación de
0.01% por 1,000 h.
5. 67% del esfuerzo promedio de ruptura al final de 100,000 h.
3333
Esfuerzos de Diseño
6. 80% del esfuerzo mínimo para ruptura al final de 100,000 h.
7. Para materiales de grado estructural, el esfuerzo permisible
básico será de 0.92 veces el valor mas bajo determinado.
El esfuerzo de fluencia a temperatura de proceso se usa Sy Ry
y el esfuerzo de tensión a temperatura ambiente se toma
como 1.1STRT (Ry es el radio de la temperatura promedio
dependiente del valor de la tendencia de la curva del esfuerzo
de tensión al esfuerzo de tensión a temperatura ambiente, RT
es el radio de la temperatura promedio dependiente del valor
de la inclinación de la curva de esfuerzo de fluencia al
esfuerzo de fluencia a temperatura ambiente)
3434

18
3535
Diseño por presión
Las ecuaciones del Código suministran el espesor mínimo
requerido para limitar la membrana, y en algunos casos
los esfuerzos de doblado en los componentes, a los
esfuerzos permitidos apropiados.
Las tolerancias por corrosión, erosión, o por resistencia
mecánica deben ser añadidas al espesor calculado.
Las tolerancias mecánicas incluyen las reducciones físicas
de espesor por roscados o ranuras.
Las tolerancias de corrosión o erosión se basan en la
erosión o corrosión anticipada calculada para toda la vida
de la tubería.
Las tolerancias de fabricación se dan en las
especificaciones.
3636
La tolerancia mas común en las paredes de tubería recta
es la de 12.5%.
Esto significa que el espesor de la pared en cualquier sitio
alrededor del tubo, no puede ser menor que el 87.5% del
espesor nominal de pared.
Se debe tener en cuenta cuál es la tolerancia que gobierna,
si la del peso (10%) o la de espesor de pared (12.5%).

19
Esfuerzos Permisibles de Diseño
3737
3838

20
3939
4040

21
4141
4242

22
4343
4444

23
4545
4646

24
4747
4848

25
4949
5050
Materiales
El capítulo III de la Norma fija y establece las
calificaciones requeridas y limitaciones para el
uso de materiales en tuberías de facilidades.
Son fundamentales las propiedades mecánicas de
los materiales.
Se debe cuidar las limitaciones de tensión y
temperatura.
Los criterios de selección para duración en
servicio continuo no se encuentra dentro del
alcance del Código. Es criterio y responsabilidad
del diseñador

26
5151
Los requisitos de Materiales son:
Materiales listados.
Materiales no listados.
Materiales desconocidos.
Materiales reciclados.
5252
Materiales aceptados
El apéndice “A”: contiene materiales listados
y está formado por las siguientes tablas:
A-1: Tensiones admisibles básicas a
tracción.(Función tº)
A-1A: Factores de calidad de fundición (Ec)
A-1B: Factores de calidad para juntas
soldadas (Ej)
A-2: Valores de tensión de diseño para pernos

27
5353
Tabla A-1: Clasificación por composición
química, tipo de aleación o material
Hierro fundido.
Acero al carbono.
Acero de baja y media aleación.
Acero inoxidable.
Cobre y aleaciones de cobre.
5454
Tabla A-1: Clasificación por composición
química, tipo de aleación o material
Níquel y aleaciones de níquel.
Titanio y aleaciones de titanio.
Zirconio y aleaciones de Zirconio.
Aluminio y aleaciones de aluminio.

28
5555
En cada Grupo, se clasifican por la
Forma
Tubos.
Tubos estructurales.
Chapas y láminas
Chapas y láminas estructurales
Forjados y accesorios.
Fundiciones
Redondos y barras
5656
Para cada material la tabla A-1
contiene además:
Proceso de fabricación: (Forjado, fundido,
soldado, etc.)
Forma del producto
Especificación, tipo, grado, clase, etc. Número
UNS.
Composición nominal.
Número P

29
5757
Para cada material la tabla A-1
contiene además:
Tensión mínima: Fluencia y Rotura
Factores de calidad:
Información necesaria para Impacto
Condición de tratamiento térmico.
Máxima tensión admisible:(Función de la
temperatura)
5858
El espesor mínimo se calcula con la
siguiente fórmula:
tm = t + c
Donde:
c = suma de todas las tolerancias: mecánicas,
corrosión, erosión.
t = espesor de diseño por presión
tm= espesor mínimo requerido incluyendo
tolerancias

30
5959
Para tubería con t < D/6 :
Donde:
D = diámetro exterior (no nominal).
E = factor de calidad de junta (Tabla)
P = presión interna de diseño
S = valor de esfuerzo admisible
Y = coeficiente (tabla)
W = factor de reducción de esfuerzos de la junta
soldada (1.0 hasta 950º F, 0.5 a 1,500º F)
t =t =
PDPD
2(SEW+PY2(SEW+PY))
6060

31
6161
6262

32
6363
Para tubería con t < D/6 también:
Donde:
W = factor de reducción por junta soldada
d = diámetro interno
c = tolerancias de espesor
t =
P(d+2c)
2[SEW - P(1-Y)]
6464
Para tubería con t < D/6 :
Donde:
D = diámetro exterior (no nominal).
d = diámetro interior de la tubería
c = suma de tolerancias mecánicas (roscas
o canales) más las tolerancias de corrosión y
erosión
Y = coeficiente (tabla)
Y =
d + 2c
D + d +2c

33
6565
Diseño por Presión
Para t ≥ D/6 ó para P/SE > 0.385, el cálculo
del espesor de pared para tuberías requiere
de consideraciones especiales o factores
tales como teoría de fallas, efectos de
fatiga, y esfuerzos térmicos.
6666

34
6767
6868
En tubería recta bajo presión externa se siguen los
lineamientos del BPV Code, Section VIII, Division 1,
utilizando como longitud de diseño L la longitud del eje
central entre secciones.
En segmentos curvados, el mínimo espesor tm de un tramo
curvado se determina por la siguiente fórmula:
t =
PD
2[(SEW/I) +PY)]

35
6969
Donde los “intrados” (radio de doblado
interno)
I =
4(R1/D) - 1
[4(R1/D) - 2)]
7070
Donde los “extrados” (radio de doblado
externo)
En el lado del doblado o de la corona, en la
línea de centros I = 1.0
I =
4(R1/D) + 1
4(R1/D) + 2)]

36
7171
ACCESORIOS, CODOS,
CURVAS, INTERSECIONES
Curva inducida
7272
Curvas hechas por varios sectores de
tubo.
α = 2θ

37
Curva por Sectores
7373
7474
En curvas hechas por varios sectores de
tubo, la presión interna máxima permitida
deberá ser menor que la que se calcule con
las siguientes fórmulas. Estas ecuaciones
no son aplicables cuando θ exceda 22.5
grados.

38
7575
En curvas de un sector:
1. La máxima presión interna con un
ángulo θ no mayor de 22.5 grados
debe ser calculada con la fórmula
(4a).
2. Si el ángulo θ es mayor a 22.5
grados, se debe calcular con:
7676
El espesor de la pared de tubo T
usado en estas fórmulas debe
extenderse una distancia no menor a
M desde el ángulo interno de unión
de los sectores donde M = el valor
mayor de 2.5 (r2T)0.5 ó tan θ (R1 – r2).
La longitud del acople al final del
sector se puede incluir en la distancia
M.

39
7777
Para cumplir con este Código, el
valor de R1 no debe ser menor que:
R1 = ++
Donde A tiene los siguientes valores
empíricos:
A
tan θ
D
2
7878
(T – c), mm A
≤ 13 25
13 < (T –c) < 22 2(T-c)
≥≥ 22 [2(T-c)/3]+30
(T – c), plg A
≤ 0.5 1.0
0.5 < (T –c) < 0.88 2(T-c)
≥≥ 0.88 [2(T-c)/3]+1.17

40
7979
Ramales
8080
Ramales
Conexiones de ramales:
Un ramal corta un agujero en la tubería
El material removido ya no está disponible
para soportar las fuerzas internas de
presión
El concepto de reemplazo de área se utiliza
para los ramales que no cumplen con las
normas o con ciertos diseños
El metal removido debe ser reemplazado
por metal extra en el área del ramal

41
8181
Ramales
Conexiones de ramales, reglas:
Dh/Th < 100 y Db/Dh < 1.0
Para tubería donde Dh/Th ≥ 100, el
diámetro Db < Dhi/2
El ángulo β debe ser al menos 45 grados
El eje del ramal debe intersectar el eje
principal
8282
Ramales

42
8383
Ramales
8484
Ramales
d1 = longitud efectiva removida para el ramal
d1 = [Db – 2(Tb – c)]/sen β
d2 = “medio ancho” de la zona de refuerzo
d2 = d1
d2 = (Tb – c) + (Th – c) + d1/2
El que sea mas grande pero no mayor a Dh
L4 = altura de la zona de refuerzo
L4 = 2.5 (Th – c)
L4 = 2.5 (Tb – c) + Tr, la que sea menor.

43
8585
Ramales
Tb = espesor de la tubería del ramal (medido o
mínimo de especificaciones de compra)
excepto para accesorios de conexión de
derivaciones. Para tales conexiones el valor
de Tb para ser usado en el cálculo de L4, d2,
y A3, es el espesor del refuerzo (mínimo
por especificación de compra)
considerando que el espesor del refuerzo es
uniforme y se extiende al menos hasta el
límite L4
8686
Ramales
Tr = espesor mínimo del anillo de refuerzo o
montura hecha con tubería (utilice el
espesor nominal se es hecha de una placa).
Tr = 0, si no hay anillo de refuerzo o montura
t = espesor de diseño de la tubería
β = ángulo menor entre los ejes del ramal y del
principal.

44
8787
Ramales
El área de refuerzo A1 requerida para una
conexión de derivación bajo presión interna
es
A1 = thd1(2 – senβ)
A1 es la mitad del área calculada si el ramal
esta sujeto a presión externa, utilizando th
como el espesor requerido para la presión
externa
8888
Ramales
El área disponible para el refuerzo está
definida como
A2 + A3 + A4 ≥ A1
Todas estas áreas están dentro de la zona de
refuerzo y así se definen a continuación.
A2 es el área resultante del exceso de la
pared del tubo madre:
A2 = (2d2 – d1)(Th-th-c)

45
8989
Ramales
A3 es el área resultante del exceso de espesor
de la tubería del ramal:
A3 = 2L4(Tb – tb – c)/sen β
A4 es el área de otros metales suministrados
por las soldaduras y el refuerzo debidamente
ajustado.
9090
Ramales
La zona de refuerzo es un paralelogramo
cuya longitud se extiende una distancia de d2
a cada lado de la línea de centro del tubo
ramal y cuyo ancho inicia en la parte interna
del tubo madre (en condición corroída) y se
extiende dentro de la superficie externa de la
tubería principal una distancia perpendicular
L4

46
9191
Ramales
Múltiples Ramales:
• Cuando los ramales están muy cercanos o
juntos, y su zona de refuerzo puede
superponerse, la distancia entre los centros
de las aperturas deberá ser al menos 11/2
veces el diámetro promedio, y el área de
refuerzo entre cualquiera de dos ramales
deberá ser no menos del 50% del total
requerido.
9292
Ramales
Refuerzos Añadidos:
• El refuerzo añadido en forma de anillo o
montura debe tener un ancho constante, no
debe haber diferencias apreciables.
• El material utilizado puede ser diferente al
de la tubería, pero debe ser compatible e
cuanto a soldabilidad, requisitos de
tratamiento térmico, corrosión galvánica,
expansión térmica, etc.

47
9393
Ramales
Refuerzos Añadidos:
• Si el esfuerzo admisible del refuerzo es
menor que la de la tubería, el área calculada
debe reducirse proporcionalmente a los
valores de esfuerzos para determinar el
aporte al área A4.
• No se puede dar mayor valor si se utiliza un
material con mayor esfuerzo admisible.
9494
Ramales
Consideraciones adicionales de diseño:
A más de las cargas de presión, se deben
considerar los esfuerzos por movimiento,
expansión y contracción térmica, cargas
vivas o muertas.
Se debe evitar el realizar ramales soldados
directamente sobre la tubería matriz.

48
9595
Ramales
9696
Ramales
Butt-welded Insert weldoletLatrolet
SweepoletWeldolet
Weldolet

49
9797
Ramales
Brazolet Coupolet
ElboletNipolet Sockolet
Thredolet
9898
Diseño de Bridas y Placas

50
9999
100100

51
101101
RATINGS FOR GROUP (PARA GRUPO) 1.4
Forgings (Forjados) Plates (Chapas) (1)
C-Si A 515 Gr 60 (1)
C-Mn-Si A 350 Gr LF1,Cl. 1 (1) A 515 Gr 60 (1)
For tº>800º F See ASME B 16.5
Para tº>800º F Ver ASME B 16.5
WORKING PRESSURES BY CLASSES (PRESIONES DE TRABAJO POR CLASE), psig
Class
tº ºF 150 300 400 600 900 1500 2500
-20-200 235 620 825 1235 1850 3085 5145
200 215 560 750 1125 1685 2810 4680
300 210 550 730 1095 1640 2735 4560
400 200 530 705 1060 1585 2645 4405
500 170 500 665 995 1495 2490 4150
600 140 455 610 915 1370 2285 3805
650 125 450 600 895 1345 2245 3740
700 110 450 600 895 1345 2245 3740
750 95 445 590 885 1325 2210 3685
800 80 370 495 740 1110 1850 3085
850 65 270 355 535 805 1340 2230
900 50 170 230 345 515 860 1430
950 35 105 140 205 310 515 860
1000 20 50 70 105 155 260 430
102102

52
103103
Bridas y Tapas Ciegas:
Cuando no son bridas o tapas estándar, se
pueden diseñar de acuerdo con la fórmula.
El espesor mínimo será:
tm = t + c
El espesor mínimo de una tapa ciega se debe
calcular con la fórmula:
3P
16SEW
tm = dg + c√
104104
Bridas y Tapas Ciegas:
dg = diámetro interior del empaque
E = factor de calidad (tablas)
P = presión de diseño
S = Esfuerzos admisibles (de tablas)
c = suma de tolerancias
W = factor de reducción por junta soldada

53
105105
106106

54
107107
108108
(ft-lbs)

55
109109
(ft-lbs)
110110

56
111111
112112

57
113113
Los componentes listados se pueden usar
para servicio normal.
Los componentes no listados deben ser
calificados.
Las bridas slip-on (deslizables) deben
evitarse, o no usar si se esperan temperaturas
altas y no tienen aislamiento.
114114
Las bridas slip-on deben ser doblemente
soldadas cuando el servicio esperado es:
Sujeto a erosión, corrosión, o cargas cíclicas
Inflamable, tóxico, o irritante
Bajo condiciones cíclicas severas
A temperaturas bajas, menores a – 150º F (-
101º C)

58
115115
Las bridas para condiciones cíclicas severas
deben ser de tipo welding neck ó tendrán que
tener salvaguardas.
Las caras de las bridas deben ser adecuadas
al servicio, al tipo de empaque, y al tipo de
espárragos usados.
Los empaques deben ser adecuados a la
presión, al tipo de cara de brida, y a los
espárragos usados.
Bridas, Placas, Caras de Bridas, y
Empaquetaduras
116116
En uniones con bridas de diferentes clases de
presión, la presión de la junta será la
correspondiente a la brida de menor
capacidad, igualmente el torque de ajuste de
los espárragos será para la brida de menor
capacidad.
Si se usan uniones de una brida metálica con
una no metálica, se prefiere que sean de cara
plana totalmente, y los rangos de presión y
ajuste serán los de la brida no metálica.

59
117117
Falla por Extrusión
Falla por Fractura
118118
Falla por Extrusión
Falla por Fractura
Falla por Corrosión

60
119119
Diseño de Tapas
Tapas o cubiertas de cierre:
Se puede utilizar elementos adecuados a la
presión de la línea como tapas hembras o
macho estándar, o bridas ciegas certificadas.
Para otras tapas, de diámetros mayores o
especiales, se debe seguir las reglas del
Código BPV, Sección VIII, División 1, y
calculadas con:
tm = t + c
120120
Diseño de Tapas
tm = t + c; t = PD/2(SEW + PY)
tm = espesor mínimo requerido incluyendo
tolerancias
t = espesor calculado para la presión de diseño, de
acuerdo al tipo de tapa, donde:
E = factor de calidad (de tablas)
S = valor de esfuerzo para el material (tablas)
c = suma de tolerancias
t =t =
PDPD
2(SEW+PY2(SEW+PY))

61
121121
Diseño de Tapas
Tipo de Tapa Presión en lado
Cóncavo
Presión en lado
Convexo
Elipsoidal UG-32(d) UG-33(d)
Toriesférica UG-32(e) UG-33(e)
Hemisférica UG-32(f) UG-33©
Cónica (no
transición)
UG-32(g) UG-33(f)
Toricónica UG-32(h) UG-33(f)
Plana (presión en
cada lado)
UG-34 UG-34
122122
Diseño de Tapas
Tipo de Tapa Presión en lado
Cóncavo
Presión en lado
Convexo
Elipsoidal t = PD/(2SE − 0.2P)
P = 2SEt/(D + 0.2t) UG-33(d)
Toriesférica t = 0.885PL/(SE − 0.1P)
P = SEt(0.885L + 0.1t)
UG-33(e)
Hemisférica t = PL/(2SE − 0.2P)
P = 2SEt/(L + 0.2t) UG-33©
Cónica (no
transición)
t = PD/(2 cos α(SE − 0.6P))
P = 2SEt cos α/(D + 1.2t
cos α)
UG-33(f)
Toricónica t = PL/(2SE − 0.2P)
P = 2SEt/(L + 0.2t) L=
Di/2cosα
UG-33(f)
Plana (presión en
cada lado)
t = d√CP / SE
UG-34

62
123123
Requisitos Específicos:
Tubería exclusivamente a ser usada para servicio de fluidos
Categoría D (baja peligrosidad):
API 5L, con soldadura de horno
ASTM A 53, tipo F
ASTM A 134 hecho de planchas diferentes a ASTM A 285
Aceros de bajas y medias aleaciones:
ASTM A 333, sin costura
ASTM A 335, A 369
ASTM A 426, A 671, A 672, A 691, Ej ≥0.90
Tubería
124124
Requisitos Específicos:
Tubería que requiere salvaguardas: Cuando se utiliza
tubería de acero al carbono de los siguientes tipos en fluidos
distintos a los de Categoría D, se necesita salvaguardas.
Tubería ASTM A 134 fabricada con plancha ASTM A 285
Tubería ASTM A 139
Para condiciones cíclicas severas, sólo se puede usar las
siguientes tuberías de acero al carbono:
API 5L Grado A, B, sin costura, SAW, costuras rectas, Ej ≥
0.95
API 5L, Grado X42, X46, X52, X56, X60, sin costura
ASTM A 53, A 333, sin costura
Tubería

63
125125
Requisitos Específicos: Para condiciones cíclicas
severas, sólo se puede usar las siguientes
tuberías de acero al carbono (continuación):
ASTM A 106, A 369, A 524.
ASTM A 381, A 671, A 672, A 691, Ej ≥ 0.90
Aceros inoxidables:
ASTM A 268, A 312, sin costura
ASTM A 376, A 430
ASTM A 358, Ej ≥0.90
ASTM A 451, Ec ≥0.90
Tubería
126126
Requisitos Específicos (Aceros inoxidables):
Cobre y aleaciones de cobre: ASTM B 42, B 466
Níquel y aleaciones: ASTM B 161, B 165, B 167, B 407
Aleaciones de aluminio: ASTM B 210, B 241, templadas 0 y
H112
Para condiciones cíclicas severas:
Se pueden usar accesorios forjados
Los conformados con factor Ej ≥ 0.90
Fundidos, con factor Ec ≥ 0.90
No se puede usar los que correspondan al MSS SP-43 “tipo C”
Tubería

64
127127
Deben ser para las mismas condiciones de servicio que la
tubería
Curvas corrugadas deben ser calificadas
Curvas hechas con dobleces o corrugadas, no se pueden usar
para condiciones cíclicas severas.
Curvas por sectores se pueden usar para servicio normal de
fluidos
Para categoría D de fluidos la curva debe tener una sola junta
con un ángulo mayor a 45º o debe ser soldado de acuerdo a lo
establecido anteriormente.
Un codo por secciones para condiciones cíclicas severas debe
ser soldado de acuerdo a lo establecido en la norma y debe tener
un ángulo α ≤ 22.5º
Codos
128128
Estas especificaciones sirven también para
filtros, trampas, y separadores.
Válvulas listadas son aceptables para servicio
normal.
Una válvula con bonete (tapa) asegurada al
cuerpo con menos de cuatro pernos, o por un
perno U, puede ser utilizada sólo para
servicio categoría D.
Válvulas

65
129129
No se deben usar bajo condicione cíclicas
severas.
Se debe prever que no se separe la junta.
Si el fluido es tóxico o irritante, se necesitan
salvaguardas.
Se debe cuidar el sellado de las juntas
expandidas cuando estén sujetas a vibración,
expansión o contracción diferencial, o cargas
mecánicas.
Juntas Expandidas
130130
Requisitos de Servicio de Fluidos para
Uniones de Tuberías
Juntas de unión soldadas.
Juntas de unión con bridas.
Juntas de unión roscadas.
Juntas de unión expandidas o laminadas.
Juntas de unión por compresión, expandida y sin expandir.
Juntas de unión calafateadas.
Juntas de unión por brazing y soldering.
Juntas de unión deslizantes y otras.

66
131131
Juntas de unión soldadas
Soldadas a tope.
Socket weld.
Soldaduras de sello.
Fileteadas
132132
Flexibilidad
La flexibilidad sirve y se calcula para prevenir
expansiones térmicas, contracciones,
movimientos de soportes que puedan ser causa
de:
Falla de tubería o soportes por sobre
esfuerzos o fatiga
Fugas en uniones
Esfuerzos o deformaciones en tubería y
válvulas, o en equipos.

67
133133
Flexibilidad
134134
Flexibilidad
Esfuerzos de desplazamiento:
Desplazamientos térmicos.
Flexibilidad restringida
Desplazamientos impuestos por fuerzas
externas
Deformaciones por desplazamiento total.
Esfuerzos longitudinales SL, son la suma de
los esfuerzos longitudinales en cualquier
componente de un sistema de tubería

68
135135
Flexibilidad
136136
Flexibilidad

69
137137
Flexibilidad
Deformaciones por desplazamiento:
Comportamiento elástico.
Esfuerzos por comportamiento
desbalanceado.
Tubería pequeña en serie con grande
Reducción de tamaño o espesor de pared
Expansión o contracción desviada
Variación de material o temperaturas en la línea
138138
Flexibilidad
Resorte en frío:
Se produce por deformación intencional
durante el ensamble para producir un
esfuerzo y desplazamiento inicial
calculado.
Es muy útil pero debe tenerse cuidado de
no extremar las condiciones iniciales.
La vida útil de una tubería depende mas del
rango de variación de esfuerzos que de su
magnitud

70
139139
Flexibilidad
Datos de expansión térmica:
Valores del rango de esfuerzos
Valores de las reacciones
El módulo de elasticidad referencial a 70º F
(21º C), Ea, y el módulo de elasticidad a
máxima o mínima temperatura, Em, se
toman de tablas.
El radio de Poisson se toma como 0.3 para
todas las temperaturas de todos los metales.
140140
Flexibilidad
Esfuerzos Permisibles:
El rango admisible de esfuerzos de
desplazamiento SA y otros esfuerzos deben
ser especificados para todos los sistemas
con deflexión y/o torsión.
Los factores de intensificación de esfuerzos
se toman de tablas y provienen de pruebas
de fatiga o componentes representativos
referenciales.

71
141141
Flexibilidad
Dimensiones:
Para el cálculo de flexibilidad se utiliza
siempre el diámetro exterior de tuberías y
accesorios, y el espesor nominal.
Los factores de intensificación de esfuerzos
i y el factor de flexibilidad k se toman de
tablas, en ausencia de datos para válvulas,
filtros, etc., se puede estimar los factores
con componentes de geometría similar.
142142
Flexibilidad
No se necesita un análisis si:
El sistema de tuberías reemplaza o duplica
un sistema conocido y probado.
Si el sistema puede ser juzgado
adecuadamente por comparación con otro
sistema previamente analizado.
Es de tamaño uniforme, no tiene mas de
dos puntos de fijado, no tiene restricciones
intermedias y cumple con la fórmula
empírica.

72
143143
Flexibilidad
Se necesita un análisis si:
Si no está dentro de los criterios de
excepción.
Se puede utilizar un método simplificado o
aproximado si ha sido demostrada su
precisión dentro del rango de aplicación.
Un análisis comprensivo debe tomar en
cuenta los factores de intensificación de
esfuerzos para los componentes que no
sean tubos rectos.
144144
Flexibilidad
Esfuerzos de Flexibilidad:
Los rangos de doblado y torsión deben calcularse usando
Ea para determinar el rango de esfuerzo de
desplazamiento calculado SE que no debe ser mayor que
el rango de esfuerzo admisible SA
SE = √ Sb
2 + 4St
2
Sb = esfuerzo de flexión resultante
St = esfuerzo de torsión = Mt/2Z
Mt = momento torsional
Z = módulo de sección del tubo

73
145145
Flexibilidad
El esfuerzo resultante de flexión Sb para ser usado con
codos, curvas seccionadas, y ramales completos debe ser
calculado con la siguiente fórmula y gráficos:
√ (iiMi)2 + (ioMo)2
Z
Sb = esfuerzo resultante de flexión
ii = factor de intensificación de esfuerzo en el plano
io = factor de intensificación de esfuerzo fuera del plano
Sb =
146146
Flexibilidad
Z
Mi = momento de flexión en el plano
Mo = momento de flexión fuera del plano
Z = módulo de sección del tubo
Sb =

74
147147
Flexibilidad
148148
Flexibilidad

75
149149
Flexibilidad
El esfuerzo resultante de flexión Sb para ser
utilizado para conexiones de ramal reducidas
deberá ser calculado de acuerdo con las siguientes
ecuaciones y figuras de momentos.
Para el múltiple (piernas 1 y 2):
Z
Sb =
150150
Flexibilidad
Para el ramal (pierna 3):
Ze
Sb = esfuerzo de flexión resultante
Ze = módulo de sección efectivo para el
ramal, = πr2
2Ts
r2 = radio medio de la sección recta del
ramal
Sb =

76
151151
Flexibilidad
Ze
Ts = espesor efectivo de la pared del ramal,
el menor de Th y (ii)(Tb)
Th = espesor del tubo sin refuerzos
Tb = espesor del tubo del ramal
io = factor de intensificación fuera del
plano, ii dentro del plano.
Sb =
152152
Como aumentar la flexibilidad de la
tubería
Mejorando los soportes
Añadiendo curvas
Con rizos
Desbalance
Juntas giratorias
Tubería corrugada
Juntas de expansión
Otros

77
153153
tubería
154154
tubería
Se debe colocar soportes fijos, anclajes, u
otros accesorios para resistir las fuerzas
producidas por la presión del fluido,
resistencia por fricción al movimiento, y
otras causas.

78
155155
tubería
La flexibilidad es proporcional al cubo de
la longitud de un tramo recto de tubería,
ramos largos son mas flexibles que los
cortos con codos.
Se puede conseguir flexibilidad con una
longitud de tubería perpendicular a la
dirección de la expansión térmica que debe
ser compensada.
156156
tubería
Movimiento axial Rotación
Lateral (ineficiente)

79
157157
tubería
Lateral (eficiente)
158158
tubería

80
159159
Soportes de Tubería
La ubicación y diseño de los elementos de
soporte se basan en cálculos simples y buen
juicio del ingeniero.
Si se requiere mayor refinamiento, los
esfuerzos, momentos y reacciones
determinados en este curso pueden servir
para definir los soportes.
160160
El diseño debe considerar todas las fuerzas
actuando en conjunto y que son transmitidas
al soporte:
Presión- temperatura.
Ambiente, fuerza mayor.
Peso de la tubería vacía, y con fluido.
Causas dinámicas.
Expansión térmica y contracción y otros.
Efectos cíclicos.

81
161161
Esfuerzos excesivos que superen los
permitidos.
Pérdida de hermeticidad en las juntas de
unión.
Empujes y momentos sobre los equipos.
Resonancia impuesta o vibración
inducida por el fluido.
Excesivos esfuerzos sobre los soportes
162162
Interferencias debidas a expansión
térmica y contracción.
Desacoplamiento no intencional de la
tubería de sus soportes.
Excesiva flexión o distorsión de la
tubería.
Excesivo flujo de calor a los miembros
de soporte.

82
163163
Anclajes y Guías
Soportes no extensibles
Soportes elásticos.
Soportes de Contrapeso.
Soportes Hidráulicos
Fijaciones Estructurales.
Soportes
164164

83
165165
Soportes
166166
Soportes

84
167167
Soportes
168168
Soportes

85
169169
Soportes
170170
Soportes

86
171171
Proceso de Fabricación de Tubería
Sin Costura
172172
Proceso de Fabricación de Tubería
Sin Costura

87
173173
Proceso de Fabricación de Tubería ERW
(Soldadura por Resistencia Eléctrica)
174174
Proceso de Fabricación de Tubería ERW
(Soldadura por Resistencia Eléctrica)

88
Fabricación de Tubería Inox.
175175
176176
Tubería no metálica o revestida
con no metales.
Adicionalmente el Apéndice B contiene
"Tablas de tensiones y presiones
admisibles para no metales"
Este punto no forma parte de este curso y
es tratado específicamente en el Código en
el capítulo VII "Tubería no metálica y
revestimiento no metálico"

89
177177
Limites de temperatura
El diseñador es responsable por la
verificación de que los materiales son aptos
para todo el rango de temperatura previsto.
Límite superior.
Límite inferior.
Límite de temperatura para materiales no
listados.
Verificación de aptitud para el servicio
178178
IMPACTO
La tabla 323.2.2 fija requerimientos de
tenacidad de metales para baja
temperatura.
La Tabla y Figura 323.2.2A indican la
mínima temperatura para la cual no se
requiere ensayo de impacto en función de
las curvas A, B, C y D.
La 323.2.2B indica la posibilidad de
reducción de la temperatura de diseño sin
requerir ensayo de impacto.

90
179179
IMPACTO
180180
Métodos de Ensayo y Criterios de
Aceptación
Las responsabilidades, cantidad de ensayos
y ubicación están indicadas en la tabla
323.3.1
El procedimiento de ensayo y equipamiento
está de acuerdo con ASTM A 370
Las probetas son Charpy V (0.394”)

91
181181
Aceptación
182182
Aceptación
La temperatura de ensayo se indica en el
Código.
Los criterios de aceptación de mínima
energía absorbida y expansión lateral se
fijan en el Código

92
183183
Métodos de Ensayo
184184
COMPONENTES DE
TUBERIA

93
185185
Válvulas
186186
Válvulas

94
187187
Válvulas
188188
Válvulas

95
189189
Válvulas
190190
Válvulas

96
191191
Válvulas
Válvulas
192192

97
193193
Válvulas
194194
Válvulas

98
195195
Válvulas
Válvulas
196196

99
197197
Válvulas
198198
Válvulas

100
199199
Válvulas
200200
Válvulas

101
201201
Válvulas
Válvulas
202202

102
203203
Válvulas
204204
Válvulas

103
205205
Válvulas
206206
Válvulas

104
207207
Válvulas
Válvulas
208208

105
209209
Válvulas
210210
Válvulas

106
211211
Válvulas
Válvulas
212212

107
213213
Válvulas
214214
Válvulas

108
215215
Válvulas
216216
Válvulas

109
217217
Válvulas
218218
Válvulas

110
219219
Bridas
220220
Bridas

111
221221
Bridas
222222
Bridas

112
223223
Bridas
224224
Bridas

113
225225
Bridas
226226
Bridas

114
227227
Bridas
228228
Bridas

115
229229
Ejemplos de accesorios de tubería
230230

116
231231
232232

117
233233
FABRICACION,
ENSAMBLE Y MONTAJE
234234
Requisitos de Soldaduras
Soldadura de metal de arco protegido
(SMAW)
Soldadura de arco de gas de tungsteno
(GTAW o TIG)
Soldadura de metal con arco de gas
(GMAW o MIG)
Soldadura de arco sumergido (SAW)
Soldadura de arco con núcleo de flux
(FCAW)

118
235235
Soldadura de metal de arco protegido
(SMAW)
236236
Soldadura de arco de gas de tungsteno
(GTAW o TIG)

119
237237
Soldadura de metal con arco de gas
(GMAW o MIG)
238238
Soldadura de arco sumergido (SAW)

120
239239
Soldadura de arco con núcleo de flux
(FCAW)
240240
Calificación de Soldaduras
a) La calificación de los procedimientos
de soldadura y de soldadores deberá
ser de acuerdo al Sección IX del BPVC
b) Cuando el metal base no resiste el
doblado de 180º requerido por la
Sección IX, se requiere una probeta
que resista el mismo doblado que el
metal base dentro de 5º de tolerancia

121
241241
c) Los requisitos de precalentamiento
especificados debe cumplirse.
d) Cuando se requiere la prueba de
impacto, ésta debe realizarse.
e) Si se usan insertos u otros anillos, su
conveniencia debe demostrarse con
calificación del procedimiento.
242242
f) Para reducir el numero de
procedimientos de calificación, se
asignan números P, y de Grupo,
basándose en la composición,
soldabilidad, y propiedades mecánicas,
lo que sea mas práctico.

122
243243
Procedimientos de calificación
Todas las soldaduras deberán cumplir con
las especificaciones del Procedimiento de
Soldadura (WPS).
El número P del material base es 1, 3, ó 4
Gr. No 1 (1 ¼ Cr max.), o 8; y no se
requiere pruebas de impacto.
Los metales base a ser unidos son del
mismo número P, excepto que P-Nos. 1, 3,
y 4 Gr. No. 1 pueden ser soldados entre
otros, como se permite en la Sección IX.
Formatos para Documentación
QW-482, Formato de Welding Procedure
Specification (WPS).
QW’483, Formato para Procedure
Qualification Record (PQR).
QW-484, Formato para Welder
Performance Qualification Record (WPQ).
QW-485, Formato de Demonstration Test
Record (DTR).
244244

123
245245
El material a soldarse no puede ser mayor a
¾” (19 mm) en espesor. No se requerirá
tratamiento térmico posterior.
La presión de diseño no excederá de la
clase 300 a temperatura de diseño, y el
rango de temperatura estará entre -20º F a
750º F.
El proceso de soldadura es SMAW, GTAW
o una combinación entre ellos.
246246
Los electrodos para el proceso SMAW
deberán ser:

124
247247
El fabricante o contratista son los
responsables por las Especificaciones
(WPS) y por la calificación (WQR).
Deberá haber por lo menos un soldador
calificado por pruebas de acuerdo a los
procedimientos para los materiales
utilizados, no se acepta calificación por
radiografía
248248
Anillos e Insertos

125
249249
Soldaduras
La limpieza interna y externa es primordial
Las superficies deben ser uniformes y
deben estar limpias de escoria.
Los biseles deben cumplir con el
procedimiento aprobado.
Si los filos son biselados para utilizar
insertos o anillos, no deben afectar el
espesor requerido.
250250
Soldaduras
Se permite corregir extremos de tuberías
del mismo tamaño para mejorar el
alineamiento si el espesor se mantiene.

126
251251
Soldaduras
252252
Soldaduras

127
253253
Soldaduras
254254
Soldaduras

128
255255
Soldaduras
256256
Soldaduras

129
257257
Soldaduras
258258
Soldaduras

130
259259
Soldaduras
260260
Soldaduras
La nomenclatura usada es:
tc = la menor de 0.7 Tb ó ¼”
Tb = espesor nominal del ramal
Th = espesor nominal del cabezal
Tr = espesor nominal del refuerzo o
montura
tmin = el menor de Tb ó Tr

131
261261
Soldaduras
262262
Soldaduras - Precalentamiento
Precalentamiento se utiliza conjuntamente
con el tratamiento térmico, para minimizar
los esfuerzos por la soldadura.
La necesidad de precalentamiento y la
temperatura se especifica en el diseño.
Los rangos mínimos de temperaturas de
precalentamiento para los materiales de
varios números P están tabulados.

132
263263
Si las temperaturas son muy bajas,
menores a 32º F (0º C), las
recomendaciones se convierten en
requisitos.
La temperatura debe ser verificada y
monitoreada por medios aceptables para
asegurarse de que las temperaturas
especificadas se cumplen
264264
La zona de precalentamiento debe
extenderse por lo menos 1” a cada lado del
eje de la suelda.
Si se sueldan materiales diferentes, se usará
la mayor temperatura recomendada.
Si se interrumpe el proceso de soldadura,
se debe controlar el enfriamiento y luego se
precalentará de acuerdo a procedimientos.

133
265265
266266
Soldaduras – Tratamiento Térmico
Sirve para aliviar o evitar los efectos
adversos de la alta y severa temperatura
durante la soldadura y para aliviar
esfuerzos creados por doblado y formado.
El tratamiento térmico deberá estar de
acuerdo con los procedimientos, tipo de
material, y espesor.
El diseño deberá especificar las
inspecciones y control de calidad.

134
267267
Pruebas de dureza se hacen para verificar la
efectividad del tratamiento térmico.
Los límites de dureza se aplican a la
soldadura, y a la zona afectada por el calor
(HAZ).
268268

135
269269
270270

136
271271
272272

137
273273
Ejemplo de Falla por Fragilidad
274274
Curvado y Formado
La tubería puede ser curvada y sus
componentes formados por medios fríos o
con ayuda de calor, de acuerdo a las
exigencias del servicio y del proceso de
curvado o formado.
La superficie deberá quedar libre de fisuras
y bucles.
El espesor no deberá ser menor que el de
diseño

138
275275
Curvado y Formado
La diferencia entre el máximo y mínimo
diámetro en cualquier sección recta, no
deberá exceder de 8% del diámetro
nominal para presión interna, y de 3% para
presión externa.
Curvado en frío se hará con temperaturas
bajo el rango de transformación.
Curvado en caliente se hará con
temperaturas sobre el rango de
transformación de acuerdo con el material
y el servicio.
276276
Curvado y Formado
Para formado o forjado la temperatura
deberá ser consistente con el material, el
servicio, y el tratamiento térmico
especificado.

139
277277
Ensamble y Montaje
Para alinear la tubería no se permite
distorsiones que puedan afectar con
esfuerzos sobre los equipos o sobre los
accesorios.
Resorte frío, antes de ensamblar
componentes con resorte frío se debe
verificar cuidadosamente las guías,
soportes y anclajes.
278278
Ensamble y Montaje
Las bridas deberán estar alineadas dentro
de una tolerancia de 1/16” en la cara plana,
y dentro de 1/8” entre los agujeros de los
espárragos.
Cualquier daño en las superficies de los
empaques deben ser reparados o la brida
deberá ser reemplazada.

140
279279
Ensamble y Montaje
Las juntas de expansión y otras especiales
deben montarse de acuerdo con las
instrucciones de los fabricantes.
280280
INSPECCION
EXAMINACION Y
PRUEBAS

141
281281
Inspección
El Código diferencia entre inspección y
examinación. Inspección aplica a las
funciones realizadas por el Inspector.
El Inspector está en la obligación de
realizar todos los exámenes y pruebas
necesarias para satisfacer los requisitos del
Código y de diseño, y realizar las
inspecciones de rigor a la tubería.
282282
Inspección
El inspector deberá tener acceso a todos los
lugares de trabajo. Tendrá el derecho de
auditar o examinar con cualquier método la
fabricación de la tubería en cualquier etapa.
El Inspector deberá ser calificado, y tener
una experiencia no menor a 10 años en
diseño, fabricación, o inspección de tubería
de presión.

142
283283
Examinación
Se aplica a funciones de control de calidad
realizadas por el fabricante, contratista o
montador.
Antes de cada operación inicial, cada
instalación de tubería, incluyendo sus
componentes debe ser examinada de
acuerdo a los requisitos establecidos.
284284
Examinación
El examen visual debe aplicarse a por lo
menos el 5% de la fabricación.
Para tener un factor E de 0.90 se debe
examinar el 100% de las soldaduras
longitudinales.
Se debe examinar por muestreo de todas las
juntas roscadas, empernadas, y otras.
Durante pruebas neumáticas se deben
examinar todas las juntas.

143
285285
Examinación
Se debe examinar por muestreo el
alineamiento, soportes, y resortes fríos
durante el montaje.
La tubería terminada debe examinarse por
evidencia de defectos que necesiten
reparación, reemplazo, u otras desviaciones
evidentes.
286286
Examinación
No menos del 5% de las soldaduras
circunferenciales debe ser examinada
totalmente con radiografías

144
287287
Examinación
288288
Examinación

145
289289
Examinación
290290
Examinación

146
291291
Examinación
292292
Pruebas
Las pruebas pueden ser de fugas, o
hidrostáticas.
Cuando no se puede realizar una prueba
hidrostática, se debe realizar una prueba
neumática, o una combinación de las dos.
Una prueba hidrostática puede dañar
revestimientos o aislamientos internos.
Puede contaminar una línea.

147
293293
Pruebas
La prueba neumática puede presentar un
peligro indebido por la posible fuga de
energía almacenada, o por la baja
temperatura del metal durante la prueba.
No se debe sobrepasar la resistencia de
fluencia durante las pruebas.
Se tiene que cuidar las sobre presiones por
expansión del fluido de prueba.
294294
Pruebas
La prueba debe realizarse con una prueba
neumática previa a no más de 25 psi.
La prueba debe durar por lo menos 10
minutos, para examinar todas las juntas y
conexiones.
Estas pruebas se realizan después de
cualquier tratamiento térmico.

148
295295
Pruebas
Los sub ensambles pueden probarse
separadamente.
Deben aislarse los equipos.
Tubería sujeta a presión externa debe
probarse internamente a 1.5 veces la
presión externa diferencial, pero no menos
de 15 psi.
296296
Pruebas
La prueba hidrostática debe realizarse con
agua, si no se tiene suficiente, puede
realizarse con otro fluido aceptable.
La prueba debe hacerse a 1.5 veces la
presión de diseño.
Cuando cambia la temperatura de prueba,
se debe calcular la presión de prueba con la
siguiente fórmula:

149
297297
Pruebas
1.5 P ST
S
Donde:
Pr = presión mínima de prueba
ST= esfuerzo a temperatura de prueba
S = esfuerzo a temperatura de diseño
Pr =
298298
TUBERIA NO
METALICA

150
299299
Generalidades
Tubería Termo-plástica, puede ser
suavizada y endurada repetidamente
incrementando o disminuyendo la
temperatura, tiempo máximo de vida útil:
100,000 horas.
La tubería de Resina Termo-fijada
Reforzada (RTR) puede ser tratada para
que llegue a ser insoluble o no inflamable.
300300
Generalidades
Tubería termo fijada RTR

151
301301
Generalidades
No se permiten tolerancias para variaciones
de presión y temperatura sobre las de
diseño.
Las condiciones mas severas de presión y
temperatura coincidentes determinan las
condiciones de diseño.
302302
Diseño
El diseñador debe considerar la
conveniencia o no de usar material no
metálico, y su fabricación considerando por
lo menos lo siguiente:
Esfuerzos al corte, tensión de compresión,
flexión, y módulo de elasticidad, a
temperatura de diseño.
Rata de deslizamiento a temperatura de
diseño

152
303303
Diseño
Esfuerzos de diseño y sus respaldos
Ductilidad y plasticidad
Propiedades de impacto y choque térmico
Limites de temperatura
Temperatura de transición: derretimiento y
vaporización
Porosidad y permeabilidad
304304
Diseño
Métodos de pruebas
Métodos de fabricar las juntas y su
eficiencia
Posibilidad de deterioración en servicio
El espesor mínimo de tramos rectos de
tubería se determinan con:
tm = t + c

153
305305
Diseño
Para tubería termo plástica bajo presión
interna:
PD
2S + P
Para tubería RTR Resina Termo fijada
Reforzada (laminada):
PD
2S + P
t =
t =
306306
Diseño
Para tubería RTR (filamento cortado) y
RPM Mortero Plástico Reforzado
(moldeado centrifugado):
PD
2SF + P
F = factor de servicio, que se utiliza sólo en
estos dos tipos de tubería
S = esfuerzos de diseño
t =

154
307307
Flexibilidad
Este tipo de tubería debe diseñarse para prevenir
la expansión o contracción térmica, expansión
por presión, o movimientos de tuberías que
pueden causar:
Falla de tubería o soportes por fatiga o
sobreesfuerzos
Fugas en las uniones
Esfuerzos o distorsiones por empuje o
momentos sobre la tubería
308308
Materiales
1. Termoplásticos:
No deben usarse con líquidos inflamables
sobre el suelo
Necesitan salvaguardas cuando se usan con
otros fluidos que no sean categoría D.
PVC y CPVC no se puede usar con gases o
aire comprimidos

155
309309
Materiales
2. Tubería de morteros plásticos reforzados
(RPM), deberá tener salvaguardas para otro
servicio que no sea D.
3. Resinas termo formadas reforzadas (RTR),
deberá tener salvaguardas para servicio con
fluidos tóxicos o inflamables.
4. Vidrio boro-silicato y porcelana, deben tener
salvaguardas para uso con tóxicos o
inflamables, o tengan cambios de
temperatura
310310
Materiales

156
311311
Materiales
312312
Materiales

157
313313
Pruebas Hidrostáticas
La prueba debe realizarse por lo menos
durante 1 hora a la presión PT:
(SS + SH)
D – T
Donde:
D = diámetro exterior de la tubería
T = espesor nominal de la tubería
SS = esfuerzo promedio de falla
SH = esfuerzo promedio hidrostático a largo
término
PT = 0.80 T
314314
Juntas

158
315315
Juntas
316316
Juntas
Tubería RTR

159
317317
Juntas
318318
Juntas

160
319319
TUBERIA CATEGORIA
“M”
Fluidos Extremadamente
Peligrosos
320320
Generalidades
Peligro potencial para el personal expuesto
Una exposición simple puede causar daños
irreversibles a la respiración o a la piel.
El fluido debe ser tóxico para estar
considerado en esta categoría
El H2S podría no ser considerado categoría
M
Fluidos tipo M pueden ser considerados en
servicio normal si están confinados en
sistemas de doble contención.

161
321321
Generalidades
Los requisitos son los mismos que para tuberías
de servicio normal, pero además:
El diseño, layout, y operación debe
conducirse con cargas mínimas de impacto
y alteraciones.
Deben evitarse o minimizar los efectos de
vibración, pulsación o resonancia.
No debe haber holguras en las variaciones
de presión-temperatura
322322
Generalidades
Las condiciones mas severas de presión-
temperatura coincidentes las determinan las
presiones y temperaturas de diseño.
Todas las juntas y fabricación deben ser
examinadas visualmente.
Una prueba sensible de fugas se requiere
adicional a las otras pruebas.

162
323323
Limitaciones
No se puede usar:
Curvas de segmentos no designadas como
accesorios, uniones fabricadas, conexiones
de ramal fabricadas con material no
metálico.
Válvulas y componentes especiales no
metálicos.
Bridas roscadas no metálicas
Juntas expandidas, roscadas, o pegadas
324324
TUBERIA DE ALTA
PRESION

163
325325
Definición
Tubería de alta presión se considera para
diseño y construcción a todas las líneas que
trabajan en exceso de Class 2500 (PN 420)
Criterios de Diseño
El diseñador debe considerar como
mínimo:
Resistencia de tensión, compresión, flexión, y
corte a temperatura de diseño
Resistencia a la fatiga
Esfuerzos de diseño
Ductilidad y resistencia
Posible deterioración de las propiedades
mecánicas en servicio
326326

164
Criterios de Diseño
Propiedades térmicas
Límites de temperatura
Resistencia a la corrosión y erosión
Métodos de fabricación
Métodos de exámenes y pruebas
Condiciones de prueba hidrostática
Imperfecciones de los bordes
327327
328328
Condiciones Ambientales sobre el
Diseño
Reducción de presión basada en el
enfriamiento del gas o vapor.
Aumento de presión debido al
calentamiento de fluido estático.
Condensación de humedad
Efectos dinámicos
Efecto del peso
Expansión y contracción térmica
Soportes, anclajes, y movimientos.

165
329329
Espesores Mínimos
D -2c0 - P
2 S
d + 2c1 P
2 S
Donde:
D = diámetro exterior
S = esfuerzo admisible de tablas
t = 1 - exp
t = exp - 1
330330
Espesores Mínimos
c = cI + c0
cI = suma de tolerancias internas de
corrosión, mecánicas, y erosión
c0 = suma de tolerancias externas,
mecánicas, corrosión, erosión,
incluyendo, excepto en ciertas
condiciones, la profundidad de la
rosca.
d = diámetro interior de la tubería
t = espesor de diseño por presión

166
331331
Espesores Mínimos
Alternativamente, la presión interna
manométrica de diseño puede ser calculada:
D – 2co
D – 2( T – cI )
d + 2 (T – co )
d + 2cI
P = S x ln
P = S x ln
332332
Espesores Mínimos
A temperaturas de diseño donde los esfuerzos
permisibles S están en negrilla el espesor t será
no menor a los siguientes valores:
D -2c0 -1.155P
2 S
d + 2c1 1.155P
2 S
t = 1 - exp
t = exp

172
343343
344344
Pruebas
Pruebas
Cada sistema debe ser probado
hidrostáticamente o neumáticamente
Cada suelda y componente de tubería
debe ser probado
Pruebas de presión para fugas, al 110%
de la presión de diseño, si se realizó una
prueba antes de instalar.

173
345345
346346
Inspecciones
Reexaminación
Generalmente debe ser mas extensiva y
mas precisa que para servicio normal de
fluidos.

174
TUBERIA DE ALTA PUREZA
347347
Juntas
348348

175
Juntas
349349
Juntas
350350

176
351351
352352

177
353353
354354
!Gracias por su atención !
Estoy a sus órdenes:
Ing. Fernando Dávila T., MBA
davilatorresf@asme.org
Marzo del 2015

B31.3 tuberias de proceso

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a B31.3 tuberias de proceso

Semelhante a B31.3 tuberias de proceso (20)

B31.3 tuberias de proceso