diseño de sistemas de tuberias

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

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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”.

Mecánica de Fluidos Propiedades de Fluidos

Régimen Laminar y Turbulento

Pérdida de carga

Conservación de la energía

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).

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).

Mecánica de Fluidos – Fricción

Mecรกnica de Fluidos El problema se reduce a 3 variables:

MÉTODO ANALÍTICO

Mecánica de Fluidos – Pressure loss

Sistemas de Tuberías – Intro

Tuberías

Métodos de Unión

Materiales

Accesorios y Válvulas

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.

Materiales EN / ISO / DIN

Materiales

• Base DIN • Proyecto Europa • Menores C. Seguridad

ASTM/ASME

• Mayor Aplicación • Aplicación Mundial • Mayores C. Seguridad

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.

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.

Sistemas de Tuberías – Bridas

Sistemas de TuberĂ­as - Accesorios

Sistemas de Tuberías - Válvulas

Cálculo de Tuberías – Intro

Criterios de Diseño

Cálculo por presión

Diseño de Soportes

Flexibilidad y Stress

Cálculo de Tuberías – Presión ASME B31.1, “Power Piping”: Presión Interior, 104.1.2 Para t ≤ D/6:

tm= espesor requerido.

SE= Esfuerzo admisible combinado con la eficiencia de junta. Tabla apéndice A del código.

E= Factor de junta, tabla 102.4.3

P = Presión de diseño D0= Diámetro exterior A= Sum. tolerancias

Y= Coef. adimensional dep. de la temperatura. tabla 104.1.2A. Si D/t < 6

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)

t= espesor envolvente

3) Encontrar “B” (Charts CS)

D= Diámetro exterior

4) Calcular la presión admisible exterior:

L= Distancia soportes Figura G= ASME II subparte 3, parte D. Charts CS= ASME II subparte 3, parte D.

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

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.

Arreglo de TuberĂ­as

Cálculo de Tuberías – Flexibilidad

Cálculo de Tuberías – Flexibilidad

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

Diseño de Soportes – Tipos Clasificación: → Comerciales → Estructurales

Diseño de Soportes – Tipos Soportes Rígidos: Apoyo simple: soporta el peso muerto; se apoya en la parte baja.

Dp

s

(a)

L L

Aislamiento de Tuberías Protección Aislamiento:

Aislamiento de TuberĂ­as Tracing de Vapor:

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