Este documento proporciona criterios y recomendaciones para el dimensionamiento de tuberías que transportan diferentes tipos de líquidos y gases. Incluye velocidades recomendadas, caídas de presión máximas y diámetros de tubería para líneas de agua, hidrocarburos, productos químicos, vapor y gases. También proporciona consideraciones especiales para líquidos corrosivos, erosivos o con sólidos en suspensión. El objetivo es brindar pautas para el diseño seguro y eficiente de sistemas de tuber
2. 2
VELOCIDAD RECOMENDADA Y P MAXIMA PARA LIQUIDOS Y LINEAS DE
ACERO AL CARBON.
LINEAS DE LIQUIDO EN PROCESO Y EQUIPO DE SERVICIO.
TIPO DE SERVICIO VELOCIDAD
( ft/s)
P MAXIMO
(psi/100 ft)
1.-Recomendación general 5-15 4.0
2.- Flujo laminar 4-5
3.- Flujo turbulento
Densidad del liquido (lb/ft3)
100
50
20
5-8
6-10
10-15
4.- Succión de Bombas
Liquido ebullendo
Liquido no ebullendo
2-6
4-8
0.5
1.0
5.- Descarga de Bombas
0-250 GPM
250-700 GPM
700 GPM
6.8
8-10
10-15
6.0
4.0
2.0
6.- Salida de Fondos 4-6 0.6
7.- Bajante de rehervidor 1-4 0.15
8.- Liquido de condensador 3-6 0.5
9.- Liquido de chiller 4-6
10.- Líneas de refrigerante 2-4 0.4
11.- Flujo por gravedad 3-8 0.4
12.- Liquido alimentado a torres 4-6
3. 3
Líneas de Agua
a).- Servicio General
Diámetro (in)
1
2
4
6
8
10
12
16
20 y mayor
b).- Succión de Bomba y Drene
c).- Descarga de Bombas
d).- Alimentación a Rehervidor
e).- Líneas de Agua de Refinería
f).- Agua de Enfriamiento
g).- De condensador
2-16
2-3
3-4.5
5-7
7-9
8-10
10-12
10-14
10-15
10-16
4-7
5-10
8-15
2-5
12-15
3-5
2.0
2.5
2.0
13.- Succión de Bombas
(liquido subenfriado)
Diámetro (in)
2 o menor
3-8
10-20
20
1-2
2-4
3-6
6-8
0.1-1
0.1-1
0.1-2
0.1-2
14.- Descarga de Bombas
Diámetro (in)
2 o menor
3
10-20
20
1-4
5-8
8-10
10-15
1-4
1-3
1-3
1-2
15.- Bajante liquido de un rehervidor 1-4 0.15
16.- Líneas de refrigerantes 2-4 0.14
17.- Alimentación a enfriadores 6
18.- Residuo de fondos de una torre 4-6 0.6
19.- Alimentación a una torre frac. 4-6
20.- Salida de un condensador 3-5 0.5
4. 4
GASES Y VAPORES.
VELOCIDAD
(ft/s)
P 100
(psi)
P 0 PSIG 0.1
0 P 50 PSIG 0.15
50 P 150 PSIG 0.3
150 P 200 PSIG 0.6
200 P 500 PSIG 1.5
P 500 PSIG 2.0
Líneas de entrada a un condensador 25-100
Entrada a una turbina de gas 120-320 3.0
Succión de un compresor 0.5
Descarga de un compresor 100-250 1.0
Cabezales de distribución gral. 0.5
Vapor del domo de un fraccionador
P 10 PSIG
P 10 PSIG
125-200
125-200
0.1
0.5
AGUA.
Diámetro nominal
(in)
Velocidad
(ft/s)
P100
(psi)
Líneas de Drenes 2-0 menor 3-4
3-10 3-5
5. 5
VELOCIDAD MAXIMA RECOMENDADA PARA DIMENSIONAMIENTO
ESPECIAL DE LINEAS DE LIQUIDOS.
TIPO DE SERVICIO VELOCIDAD MAXIMA
(ft/s)
1.- Tubería de acero al carbón manejando:
Agua Fenólica
Acido Sulfúrico concentrado
Agua Salada
Solución cáustica
3
4
6
4
2. Tubería de acero inoxidable manejando:
CO2 Amina rica liquida 10
3.- Tubería de cemento o goal-tar-enamel-lined-pipe,
manejando:
Agua salada 15
4.- Tubería de plástico o tubería de rubber-lined,
manejando:
líquidos en general
líquidos con sólidos en suspensión
10
3 (Vel. min.)
6. 6
VELOCIDAD RECOMENDADA Y P MAXIMA PARA LINEAS DE VAPOR DE
ACERO AL CARBON.
LINEAS DE VAPOR EN PROCESO Y EQUIPO DE SERVICIO.
TIPO DE SERVICIO VEL.
RECOMENDADA
(ft/s)
P MAXIMA
Psi/100 ft
1.- Recomendación general nivel de
presión, psig
P 500
200 P 500
150 P 200
50 P 150
0 P 50
Subatmosferica
2.0
1.5
0.6
0.3
0.15
0.1
2.- Líneas de gas dentro de L.B. 0.5
3.- Tubería de succión de compresor 0.5
4.- Tubería de descarga de compresor 1.0
5.- Líneas de succión de refrigerante 15-35
6.- Líneas de descarga de refrigerante 35-60
7.- Tower over head
Presión ( P 50 PSIA)
Atmosférica
Vacío ( P 10 PSIA)
40-50
60-100
125-200
0.2-0.5
0.05-0.1
7. 7
LINEAS DE VAPOR DE AGUA.
TIPO DE SERVICIO VEL. RECOMENDADA
(ft/s)
P MAXIMA
psi/100ft
1.- Recomendación general
máxima : saturado
sobrecalentado
Presión de vapor de agua (Psig)
0-50
50-150
150-300
300
200
250
0.25
0.50
1.0
1.5
2.- Líneas de vapor de agua a alta
presión
Cortas (L 600 ft)
Largas (L 600 ft)
Short Leads
1.0
0.5
2.5
3.- Exhaust steam lines (P 1 atm)
Leads to exhaust header
0.5
1.5
4.- Líneas de alimentación a
bombas y maquinas reciprocantes 12.5-15
5.- Casa de maquinas de potencia
y tubería de proceso (saturado a
P 25 Psig)
100-170
6.- Boiler and turbine leads
(supercalentado a P 200 Psig)
115-330 3.0
8. 8
CRITERIOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIAS Y BOQUILLAS.
A.- LIQUIDO SUBENFRIADO.
A.1.- AGUA
A.1.1. SUCCION DE BOMBAS.
P100 = 0.1-1.0 PSI
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 1-2
3-10 2-4
10-20 3-6
20 6-8
A.1.2. DESCARGA DE BOMBAS.
P100 = 0.1-1.0 PSI
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 1-4
3-10 5-12
10-20 8-14
20 15
A.1.3. ALIMENTACION A CALDERAS.
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 1-4
3-10 5-12
10-20 8-14
20 15
A.1.4. DRENES.
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 3-4
3-10 3-5
9. 9
A.1.5 CAMBIADORES DE CALOR
a) Lado de tubos.
P100 = 0.2-1 Psi
Velocidad = 5-10 ft/s
b) Lado envolvente.
P100 = 0.2-1 Psi
Velocidad = V = (4000/)1/2, ft/s
A.1.6. FLUJO POR GRAVEDAD.
Velocidad 3-8 ft/s
A.1.7. CABEZALES DE AGUA DE ENFRIAMIENTO.
P100 = 0.5-2 Psi
Velocidad 15 ft/s
A.1.8. LINEAS A CABEZALES DE AGUA DE ENFRIAMIENTO.
P100 = 0.1-0.5 Psi
Velocidad 10 ft/s
A.2. HIDROCARBUROS LIQUIDOS.
A.2.1. SUCCION DE BOMBAS.
P100 = 0.1-1.0 Psi
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 1-2
3-10 2-4
10-20 3-6
20 6-8
A.2.2. DESCARGA DE BOMBAS.
P100 = 1-2 Psi
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 1-4
3-10 5-12
10-20 8-14
20 15
10. 10
A.2.3. CAMBIADORES DE CALOR.
a) Lado de tubos.
P100 = 0.2-1.0 Psi
Velocidad 5-10 ft/s
b) Lado envolvente.
P100 = 0.2-1.0 Psi
Velocidad = V = (4000/)1/2, ft/s
A.2.4. ALIMENTACION A TORRES SIN DISTRIBUIDOR.
P100 1 Psi
Velocidad 6 ft/s
A.2.5. RESIDUOS DE UNA TORRE (FONDOS).
P100 0.6 Psi
Velocidad 4-6 ft/s
A.2.6 BAJANTE DE UN REHERVIDOR.
P100 = 0.2 Psi
Velocidad 3-7 ft/s
A.2.7. FLUJO POR GRAVEDAD.
Velocidad 3-8 ft/s
A.2.8. DRENES
Velocidad 3-5 ft/s
A.2.9. LIQUIDO A CHILLER.
Velocidad 4-6 ft/s
11. 11
A.3. LIQUIDOS CORROSIVOS/EROSIVOS/ESPECIALES.
VEL. MAX.
(ft/s)
MATERIAL
RECOMENDADO
A.3.1. Dietanolamina o Monoetanolamina
A.3.2. Amoniaco 3.0 A
A.3.3. Benceno 6.0 A
A.3.4 Bromo 6.0 A
A.3.5. Cloruro de Calcio 4.0 V
A.3.6 Tetracloruro de Carbono 6.0 A
A.3.7. Cloro Seco 5.0 A
A.3.8. Cloroformo 6.0 C/A
A.3.9. Dicloruro de etileno 6.0 V
A.3.10 Etilen Glicol 6.0 RH
A.3.11. Cloruro de metil 6.0 A
A.3.12. Aceite Lubricante 6.0 A
A.3.13. Percloro etileno 6.0 A
A.3.14. Propilen glicol 5.0 A
A.3.15. Solución de Cloruro de Sodio 5.0 A
A.3.16 Dicloruro de Etileno 6.0 A
A.3.17 Hidróxido de Sodio
0-30%
30-50%
50-73%
6.0
5.0
4.0
AN
AN
AN
A.3.18. Estireno 6.0 A
A.3.19. Acido Sulfúrico
82-93%
93-100%
4.0
4.0
AI
FA
A.3.20. Tricloruro de Etileno 6.0 A
A.3.21. Cloruro de Vinilo 6.0 A
A.3.22. Agua fenólica 3.0 A
A.3.23. Agua Salada 6.0 A
A.3.24. Amina liquida rica en CO2 10.0 AI
A.3.25. Agua Salada 15.0 C/E
Material recomendado.
A Acero
V Vidrio
C/A Cobre
RH Recubierto de Hule
AN Acero Níquel
AI Acero Inoxidable
FA Fierro Colado Acero
C/E Cubierto con cemento o esmalte de Brea de Hulla
12. 12
A.3.26. DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR.
Caso: Fluidos corrosivos/erosivos en ausencia de mayor
información.
D = 1.457 ( W1/2 1/3 )
W = gasto masa, 1000 lb/s
= densidad del fluido, lb/ ft3
D = diámetro, in
A.4. LIQUIDOS CON SOLIDOS EN SUSPENSION.
A.4.1. SOLUCION DE CLORURO DE SODIO.
Velocidad 6-15 ft/s (Monel-Niquel)
A.4.2. AGUA (Salmuera).
Velocidad 5-8 ft/s (Acero)
A.4.3. EN GENERAL
V= 3 a 4Va
Va= velocidad de asentamiento calculada con las ecuaciones de
“Durano” y “Condolius”.
A.4.4. AGUAS RESIDUALES.
Velocidad Mínima 2 ft/s
Velocidad Máxima 10 ft/s
Velocidad Recomendada 3-4 ft/s
A.4.5. AGUAS PLUVIALES.
Velocidad Mínima 2.5 ft/s
Velocidad Máxima 3-4 ft/s
Vpluviales Vnegras
13. 13
A.4.6. AGUA-CARBON MINERAL.
Diam. de tubería
in
Vel.
Recomendada
ft/s
1 1.5
3 3.5
6 5.0
8 6.3
12 7.3
18 8.8
Concentraciones cerca del 25% en volumen.
Densidad relativa = 1.4
A.4.7. AGUA-GRAVA.
Diam. de tubería
in
Vel.
Recomendada
ft/s
1 3.0
3 7.0
6 10.0
8 13.0
12 15.0
18 17.5
Concentraciones cerca del 25% en volumen.
Densidad relativa = 2.6
A.4.8. AGUA-ARENA, CENIZAS, CAL.
(V1/g DS) (L/s-L) = 0.0251 (V1 DL M/L)0.775
Velocidad para mantener las partículas en suspensión.
(V1/g DS) (L/S-L) = 0.074 (V2 DL M/L)0.775
Velocidad cuando el gradiente de presión del lodo llega a ser idéntico para
un liquido con una densidad igual a la del lodo y la viscosidad igual a la
del agua.
Diámetro de tubería de 1-12 in. flujo horizontal tamaño de partícula
menores de 0.04 in.
14. 14
A.4.9. EN GENERAL.
VC = 1.35 2g Dt (S -L) / L)0.5
Velocidad a la cual empieza a depositarse las partículas (partículas
mayores de 0.08 in.)
B.- LIQUIDO SATURADO.
B.1. AGUA.
B.1.1. SUCCION DE BOMBAS.
P100 = 0.05 – 0.25 PSI
N VELOCIDAD (ft/s)
2 o menor 0.5-1.5
3-10 1.5-2.5
10-20 2.5-3.5
20 3.5-4.0
B.1.2. CONDENSADOS DE VAPOR.
P100 0.5 PSI
Velocidad 3-5 ft/s
B.1.3 CAMBIADORES DE CALOR.
a) Lado tubos.
P100 0.1-0.2 psi
Velocidad Max. (1000/)1/2 ft/s
C. VAPOR SATURADO
C.1. AGUA
C.1.1. CAMBIADORES DE CALOR.
a). Lado de tubos.
P100 (PSAT 50 PSIG) 0.5-1.5 PSI
P100 (PSAT 50 PSIG) 0.25-0.5 PSI
Velocidad (N 3”-6”) Max. 30 x Di ft/s
Velocidad (N 6”) Max. 200 ft/s
15. 15
b). Lado envolvente.
P100 0.1-0.4 psi
Velocidad Max. (4000/)1/2 ft/s
C.1.2. LINEA SUPERIOR DE UN COMPRESOR.
Velocidad 25-100 ft/s
C.1.3. DESCARGA VALVULA DE RELEVO.
Velocidad 0.5 Vc
C.1.4. TUBERIA EN GENERAL.
N Velocidad ft/s
2 o menor 45-100
3-4 50-110
6 60-120
8-10 65-125
12-14 70-130
16-18 75-135
20 80-140
D. VAPOR SOBRECALENTADO.
D.1. AGUA
D.1.1. CAMBIADORES DE CALOR.
a) Lado tubos
P100 (P Patm) 0.50-1.5 psi
P100 (P Patm) 0.02-0.5 psi
Velocidad Max. 250 ft/s
b) Lado envolvente.
P100 0.10-0.4 psi
Velocidad Max. (4000/)1/2
18. 18
E. LIQUIDO-VAPOR.
E.1. GENERAL.
Velocidad
ft/s
E.1.1. Líneas de Reboiler (riser) 35-45
E.1.2. Líneas a separadores sin malla 33 / (m)1/2
E.1.3. Líneas a separadores con malla 40 / (m)1/2
E.1.4. Líneas en general 37-75
E.1.5. Cambiadores de Calor 925t/Dmax
(Vel. impacto)
Flujo vertical 20
Notas: Se evitara trabajar en patrones de flujo como SLUG o PLUG.
t = Espesor de la tubería, in
D = Diámetro de la tubería, in
LIMITACIONES EN VELOCIDAD MAXIMA Y MINIMA.
E.a. Velocidad de impacto Vr = 925 t/D (max)
E.b. Velocidad de arrastra V = 0.611 (L-v / v)1/2 (min)
E.c. Velocidad de erosión V = 160 / (m)1/2 (max)
Donde:
m = Densidad promedio de la mezcla
= (WL + WV) / ((WL / L) +(WV /V)) lb / ft3
WL = Flujo de liquido, lb/h
WV = Flujo de vapor, lb/h
L = Densidad liquida, lb/ft3
V = Densidad vapor, lb/ft3
19. 19
E.d. Velocidad para evitar flujo mist. V = 100 / (m)1/2 (max)
Se evitara este patrón de flujo si la línea va a cualquier equipo de
separación.
G. GAS-SOLIDO.
G.1.1. AIRE-SOLIDO (EN GENERAL)
Densidad aparente
(lb/ft3)
Velocidad del aire necesaria
ft/s
10 48
15 60
20 68
25 77
30 84
35 91
40 97
45 103
50 108
55 113
60 119
65 124
70 128
75 133
80 137
85 142
90 145
95 150
100 153
105 157
110 162
120 165
175
20. 20
G.1.2. AIRE-SOLIDO.
Vc.s. = 270 (s / s-62.3) Ds0.40
Velocidad mínima de acarreo
Diámetro de partículas menores de 0.32in
Densidad menor de 165 lb/ft3
G.1.3. AIRE –SOLIDO.
Vs = V’ a (1-1.41 Ds0.3 (s / 62.3)0.3)
V’ a = Ga / a = Velocidad sup. del gas
Diámetro de partícula 0.014 in. – 0.33in.
Diámetro de tubería 2 y 3 in. de vidrio.
G.1.4. AIRE-SOLIDO.
Vc.v = 910 (s / s+62.3) Ds0.60
Flujo vertical
Velocidad mínima de acarreo
H. CASOS ESPECIALES.
H.5.1. LIQUIDOS VISCOSOS EN TUBERIAS.
1) 100 cp
1”
2”
4”
8”
Velocidad
(ft/s)
0.3-0.6
0.5-0.8
0.8-1.2
1.3-1.8
21. 21
2) 10 cp
Velocidad 1 + 0.5 Di ft/s
Donde:
Di = in.
H.5.2. LIQUIDOS VISCOSOS EN SUCCION DE BOMBAS.
10 cp
Velocidad 0.2 + 0.05 Di ft/s
H.5.3. LIQUIDOS VISCOSOS EN DESCARGA DE BOMBAS.
10 cp
Velocidad 0.5 + 0.1 Di ft/s
H.5.4. ALIMENTACION A FILTROS.
Velocidad 3-7 ft/s
22. 22
CRITERIOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIAS.
DIAM. NOMINAL VEL (FT/SEG) P 100 PSI
LIQUIDOS EN
GENERAL
Succión de Bombas
(liquido saturado) 2” o menor 0.5-1.5 0.05-0.25
3”-8” 1.5-2.5 0.05-0.25
10”-20” 2.5-3.5 0.05-0.50
20” 3.5-4 0.05-0.50
Succión de Bombas
(liquido Subenfriado) 2” o menor 1-2 01-1
3” –8” 2-4 0.1-1
10”-20” 3-6 0.1-2
20” 6-8 0.1-2
Descarga de Bombas 2” o menor 1-4 1-4
3” 5-8 1-3
10”-20” 8-10 1-3
20” 10-15 1-2
Bajante liquido de un
Rehervidor 1-4 0.15
Líneas de Refrigerante 2-4 0.14
Alimentación a
Enfriadores 6
Residuo de Fondos de
una Torre 4-6 0.6
Alimentación a Torre
Fraccionadora 4-6
Salida de un
Condensador 3-5 0.5
GASES Y
VAPORES
P 0 psig 0.1
0 P 50 psig 0.15
50 P 150 psig 0.3
150 P 200 psig 0.6
200 P 500 psig 1.5
P 500 psig 2.0
Líneas de entrada a
un Condensador 25-100
Entrada a una Turbina
de gas 120-320 3
Succión de un
compresor 0.5
Descarga de un
23. 23
Compresor 100-250 1.0
Cabezales de
distribución general 0.5
VAPOR DEL
DOMO DE UN
FRACCIONADOR
P 10 psig 125-200 0.1
P 10 psig 125-200 0.5
AGUA
Líneas de Drenes 2” o menor 3-4
3”-10” 3-5
Alimentación a
calderas
2”o menor 3-4
3” –8” 5-8
10”-20” 8-10
20” 10-15
Agua de Enfriamiento
(cabezales Grandes) 15 0.5-2
Ramales y cabezales
Chicos 6
VAPOR DE AGUA
0 P 50 psig 0.25
50 P 150 psig 0.50
150 P 300 psig 1.0
300 P 500 psig 1.5
P 500 psig
Líneas de mas de
600 ft 0.5
Líneas de menos de
600 ft 1.0
Ramales pequeños 2.5
Entrada a Turbinas 120-320 3
Entrada a Maquinas y
Bombas reciprocantes 15
Líneas de vapor de
descarga (P 1 atm) 0.5
Vapor Saturado 3” o menor 90
4” 120
6” 180
6” 200
24. 24
Vapor Sobrecalentado 3” o menor 90
4” 120
6” 180
6” 250
GASES Y
VAPORES
Gas Combustible 0.5% P del Quemador
Ramales y cabezales
de descarga /vapor de
agua) 1.5
Acetileno 67
Aire (0-30 psig) 67
Amoniaco 100
Bromo 34
Cloro 34-84
Cloroformo 34
Etileno 100
Hidrogeno 67
Acido Clorhídrico 67
Cloruro de Metil 67
Gas natural 100
Oxigeno Temperatura
Ambiente 30
Oxigeno Temperatura
Baja 67
Bióxido de Azufre 67
LIQUIDOS CORROSIVOS Y/O EROSIVOS.
Dietanolamina o Monoetanolamina 3 A
Amoniaco 6 A
Benceno 6 A
Bromo 4 V
Cloruro de calcio 4 A
Tetracloruro de Carbono 6 A
Cloro Seco 5 A
Cloroformo 6 C/A
Dicloruro de etileno 6 V
Etilen Glicol 6 RH
Cloruro de Metil 6 A
Aceite lubricante 6 A
Percloro Etileno 6 A
Propilen Glicol 5 A
25. 25
Solución de Cloruro de Sodio 5 A
Hidróxido de Sodio
0-30% 6 AN
30-50% 5 AN
50-73% 4 AN
Estireno 6 A
Acido Sulfúrico
82-93% 4 AI
93-100% 4 FA
Tricloruro de Etileno 6 A
Cloruro de Vinilo 6 A
Agua fenólica 3 A
Agua Salada 6 A
Amina Rica en CO2 3 A
Agua Salada 15 C/E
Azufre Fundido 1 P100max = 1.5
Materiales Recomendados:
A ACERO
V VIDRIO
C/A COBRE O ACERO
RH RECUBRIMIENTO DE HULE
AN ACERO-NIQUEL
AI ACERO INOXIDABLE
FA FIERRO COLADO-ACERO
C/E RECUBRIMIENTO CON CEMENTO O ESMALTE DE BREA DE HULLA
En ausencia de mayor información se puede efectuar un dimensionamiento
preliminar de la siguiente manera:
3/1
2/1
457.1
W
D
Donde:
W = Gasto masa 1000 lb/h
= densidad del fluido lb/ft3
D= Diámetro in.
26. 26
Líneas de vapor Vel. ft/seg
Líneas de Reboiler (Riser) 35-45
Líneas a separadores sin malla 33 / (m)0.5
Líneas a separadores con malla 40 / (m)0.5
Líneas en general 35-75
Limitaciones en Velocidad máxima y mínima.
Velocidad de impacto (máxima)
d
t
925
Velocidad de arrastre (mínima)
5.0
611.0
VP
VL
(flujo vertical ascendente)
Velocidad de erosión 5.0
160
m
Velocidad para evitar flujo disperso (evitar este flujo si la línea va a cualquier
equipo de separación)
5.0
100
m
m = densidad promedio mezcla (lb/ft3)
Wl = Flujo del liquido lb/h
Wv = Flujo de vapor lb/h
L = Densidad de liquido lb/ft3
V = Densidad del vapor lb/ft3
v
w
l
w
ww
m
vl
vl