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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

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”.

Propiedades de Fluidos

Régimen Laminar y Turbulento

Conservaciónde la energíaPérdida de carga

Mecánica de Fluidos

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).

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 - Darcy

Mecánica de Fluidos – Fricción

Mecánica de Fluidos

El problema se reduce a 3 variables:

Mecánica de Fluidos – Pressure loss

MÉT

OD

O A

NA

LÍT

ICO

Tuberías Materiales

Accesorios y Válvulas

Métodos de Unión

Sistemas de Tuberías – Intro

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

ASTM/ASME

• Base DIN• Proyecto Europa• Menores C. Seguridad

• Mayor Aplicación• Aplicación Mundial• Mayores C. Seguridad

Materiales

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 – Unión

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 Tuberías – Bridas

Sistemas de Tuberías - Accesorios

Sistemas de Tuberías - Válvulas

Criterios de Diseño

Cálculo por presión

Cálculo de Tuberías – Intro

Flexibilidad y Stress

Diseño de Soportes

ASME B31.1, “PowerPiping”:

Presión Interior, 104.1.2

Para t ≤ D/6:

Cálculo de Tuberías – Presión

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

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

P = Presión de diseño

D0= Diámetro exterior

A= Sum. tolerancias

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 sub-parte 3, parte D.

Charts CS= ASME II sub-parte 3, parte D.

Cálculo de Tuberías – Presión

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 diseñode procesos.

Arreglo de Tuberías

Arreglo de Tuberías

Cálculo de Tuberías – Flexibilidad

Cálculo de Tuberías – Flexibilidad

Esfuerzos Admisibles:

Dependiendo el tipo de esfuerzo, le corresponde unoadmisible.

→ Esfuerzo básico admisibleSh, Tabla A1, ap. A, B31.3

→ Esfuerzo cortanteadmisible: Sc: 80% x Sh

→ Esfuerzo admisible paracargas sostenidas:SL ≤ Sh

Cálculo de Tuberías – Flexibilidad

Clasificación:

→ Comerciales

→ Estructurales

Diseño de Soportes – Tipos

Soportes Rígidos:

Apoyo simple: soporta el peso muerto; se apoya en la parte baja.

Diseño de Soportes – Tipos

L

sDp

L

(a)

Protección Aislamiento:

Aislamiento de Tuberías

Tracing de Vapor:

Aislamiento de Tuberías

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