lstc-007

PDVSA N TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 18I

PDVSA, 1983

LSTC007 FUNDACIONES PARA INTERCAMBIADORESDE CALOR

APROBADA

Jos Gilarranz Eduardo SantamaraABR.91 ABR.91

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

ABR.910 8 J.S.

MANUAL DE INGENIERIA DE DISEO

ESPECIALISTAS

REVISION FECHAPROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

FUNDACIONES PARA INTERCAMBIADORESDE CALOR ABR.910

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.Men Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.1 Guas de Ingeniera PDVSA 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Procedimientos de Ingeniera PDVSA 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Normas Industriales 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 CONDICIONES DE DISEO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Cargas Verticales 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Cargas Horizontales 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Combinaciones de Cargas 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Esfuerzos de Diseo 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 PERNOS DE ANCLAJE 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 PLANCHAS DESLIZANTES 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 DISEO DE LOS PEDESTALES 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.1 Dimensionamiento 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Acero de Refuerzo 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 DISEO DE LAS ZAPATAS DE FUNDACION 7. . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Dimensionamiento 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Relacin de Estabilidad 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Esfuerzo Admisible del Suelo 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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1 ALCANCE1.1 Este procedimiento se refiere al anlisis y diseo de las fundaciones para

intercambiadores de calor y tiene por objetivo establecer los requerimientosmnimos para el diseo referido; sin embargo, en caso de contradiccin o conflictoentre lo aqu indicado y las especificaciones correspondientes de la filial dePDVSA, prevalecer lo indicado en las ltimas.

En ningn caso, dicho procedimiento intenta reemplazar o limitar el criterio delingeniero de diseo.

1.2 Los datos de altura o elevacin de los intercambiadores; as como su orientacin,sern suministrados por el coordinador o supervisor del Departamento deTuberas. Adicionalmente, el ingeniero estructural deber obtener, de los planosdel proveedor del equipo, los datos siguientes:

1.2.1 Separacin entre Soportes.

1.2.2 Ancho y longitud de los Soportes.

1.2.3 Pesos del Intercambiador.

1.2.4 Tamaos de los Pernos de Anclaje.1.2.5 Ubicacin de los orificios ovalados en los soportes para efectos de fuerzas

laterales.

1.2.6 Altura o Elevacin.

1.2.7 Temperatura Mxima y Mnima de Operacin.

1.3 Los parmetros de caractersticas del suelo de fundacin, esfuerzos permisibles,cargas y materiales, debern estar de acuerdo a lo indicado en lasespecificaciones de diseo.

2 REFERENCIAS

2.1 Guas de Ingeniera PDVSA90615.1.003 Diseo de Concreto90615.1.005 Columnas de Concreto Armado90615.1.008 Fundaciones para Recipientes Horizontales.90615.1.011 Estudios de Suelos en Tierra Firme.



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2.2 Procedimientos de Ingeniera PDVSALSTC001 Procedimientos para el Diseo de ConcretoJA-252 Diseo de Fundaciones.LSTC004 Fundaciones para Recipientes Horizontales.

2.3 Normas IndustrialesAISC American Institute of Steel Construction.ACI American Concrete Institute.COVENIN 1753 Estructuras de Concreto Armado. Anlisis y Diseo.COVENIN 1918 Estructuras de Acero para Edificaciones. Proyecto,

Fabricacin y Construccin.

3 CONDICIONES DE DISEO3.1 Cargas Verticales

3.1.1 Peso Vaco: Peso muerto del intercambiador (obtenido de los planos delproveedor) ms el peso de las tuberas y del aislamiento (normalmente se asumeigual al 20%).

3.1.2 Peso de Operacin: Peso vaco ms el peso del fluido de operacin.3.1.3 Estimacin de Pesos: Eventualmente y con objeto de acelerar el diseo de

fundaciones del equipo, se hace necesario que el ingeniero estime los pesos delintercambiador.

3.1.4 Distribucin de Cargas: Normalmente las cargas verticales se distribuyen en 60%y 40% actuando sobre el extremo que soporta la garganta y sobre el extremo quesoporta la carcasa o cubierta envolvente, respectivamente.

3.1.5 Peso de Prueba: Peso vaco ms el peso del agua necesaria para la pruebahidrosttica.

3.2 Cargas Horizontales3.2.1 Viento Transversal

a. La presin del viento sobre la superficie cilndrica del intercambiador, en elrea protegida del mismo, se considera como una fuerza cortante horizontalaplicada en el centro del intercambiador. Con la finalidad de consideraraproximadamente el efecto debido a todas las protuberancias del equipo,tales como: tuberas, pedestales, aislamiento, etc.; el rea protegida deberaumentarse mediante un factor de proyeccin. Dicho factor, el cual esfuncin del dimetro del intercambiador, se obtiene de la tabla siguiente:



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Dimetro del Intercambiador Factor de Carga por Viento610 mm (24) a 762 mm (30) 1,5914 mm (36) a 1219 mm (48) 1,371372 mm (54) a 1829 mm (72) 1,281981 mm (78) a 2438 mm (96) 1,202591 mm (102) y mayores 1,18

b. La conexin entre el asiento del intercambiador y el pedestal o soporte, seconsiderar como junta fija para los efectos de las cargas transversales.

3.2.2 Viento Longitudinala. La presin del viento sobre la superficie plana de los extremos del

intercambiador, se considera como una fuerza cortante horizontal aplicadaen el centro del intercambiador.

b. La presin del viento sobre la superficie plana de las caras expuestas deambos pedestales, se considera como una fuerza cortante horizontalaplicada en el centroide de las caras expuestas.

3.2.3 Fuerza de Extraccin del Haz de TubosPara el efecto de remocin del haz de tuberas, se asumir el valor indicado enlas especificaciones de diseo (PDVSA JB251) y dicha fuerza se consideraraplicada longitudinalmente en el centro del intercambiador.

3.2.4 Fuerzas Trmicas:Son las fuerzas originadas por la dilatacin del equipo entre los puntos de apoyoo soporte.a. Usualmente, se asume que la fuerza trmica es igual a la fuerza necesaria

para vencer la friccin esttica entre el soporte del intercambiador y laplancha deslizante. El valor de esta fuerza se asume igual a 0,3 veces elpeso de operacin por cada soporte, y se considera aplicadalongitudinalmente en el tope o parte superior del soporte.

b. La consideracin o no de la fuerza de friccin, debe decidirse en base alcriterio del ingeniero. En este sentido y a fin de determinar la existencia dedicha fuerza, se deber calcular la magnitud de la dilatacin del equipo entresoportes y calcular la fuerza necesaria para lograr una deflexin del soporteigual a la mitad de la dilatacin del intercambiador.

c. El menor valor de las fuerzas calculadas en los puntos (a) y (b) anteriores,deber usarse como la magnitud de la fuerza trmica.

3.2.5 La conexin entre el asiento del intercambiador y el pedestal o soporte seconsiderar como junta articulada para los efectos de las cargas longitudinales.



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3.2.6 No se consideran reducciones de las cargas horizontales por efecto de escudocontra el viento causado por otros equipos cercanos, excepto bajo condicionesextraordinarias o inusuales.

3.2.7 En zonas ssmicas, las fuerzas debidas al viento deben reemplazarse por lasfuerzas ssmicas, en caso de que stas resulten mayores.

3.2.8 A menos que se indique especficamente otra cosa, todas las fuerzasconsideradas debern dividirse equitativamente entre los dos pedestales osoportes.

3.3 Combinaciones de Cargas:3.3.1 Tanto las bases o zapatas de fundacin como los pedestales, debern disearse

para resistir las siguientes combinaciones de cargas.a. Peso vaco + viento transversalb. Peso de operacin + viento transversalc. Peso de operacin + viento longitudinald. Peso de operacin + fuerzas trmicase. Peso vaco + fuerza de extraccin del haz de tubos.

3.3.2 El diseo de las fundaciones para enfriadores de ventilacin por aire, no debeconsiderar las combinaciones de carga indicadas en los puntos (d) y (e)anteriores.

3.3.3 Cuando se juzgue conveniente, las fuerzas debidas a dilatacin de las tuberas,debern incluirse en las combinaciones de carga correspondientes.

3.4 Esfuerzos de Diseo3.4.1 Los esfuerzos admisibles del acero y del concreto, podrn incrementarse en un

tercio de sus valores, para todas las combinaciones de cargas horizontalesexcepto para la correspondiente a peso de operacin + fuerzas trmicas. Lasdimensiones as obtenidas no sern menores que las requeridas cuando no seconsideren cargas horizontales.

3.4.2 El esfuerzo admisible del suelo no podr ser incrementado para ningunacombinacin de carga, excepto para peso de operacin + fuerzas trmicas, amenos que se especifique otra cosa en las especificaciones de diseo.

3.4.3 La fuerza trmica es una fuerza interna que puede disminuirseconsiderablemente mediante la flexin de los asientos del intercambiador, larotacin de las zapatas de fundacin o los pedestales, o el deslizamiento de los



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asientos sobre los soportes. Sin embargo, en algunos casos donde se presentendesplazamientos considerables o condiciones desventajosas del suelo, esposible que el ingeniero de diseo no desee aumentar la presin de apoyoadmisible del suelo, quedando a su criterio o a las especificaciones del proyecto,el aumentar o no dicho parmetro.

4 PERNOS DE ANCLAJEUsualmente y para todos los pedestales de intercambiadores, se usarn pernosde anclaje, excepto para intercambiadores superpuestos. Estos pernos debenser chequeados por fuerza cortante.

5 PLANCHAS DESLIZANTES5.1 No se recomienda el uso de planchas deslizantes en aquellos casos en los que

la dilatacin total del equipo, calculado con la temperatura promedio de operacinde la carcasa y para el segmento comprendido entre los soportes, resulte igualo menor que 3,2 mm (1/8).

5.2 Asimismo, tampoco se recomienda su uso cuando la fuerza necesaria para lograrla deflexin del pedestal (prrafo 3.2.4) resulte menor que la fuerza de friccin.

5.3 En general y para el resto de los casos, se debern utilizar planchas deslizantes,las cuales sern normalmente de acero. Cuando se trate de intercambiadorespesados y donde se estimen grandes desplazamientos, puede ser necesaria lautilizacin de planchas deslizantes de bajo coeficiente de friccin, tales como lasde lubrite, tefln, etc.

6 DISEO DE LOS PEDESTALES6.1 Dimensionamiento

Las dimensiones usuales de los pedestales son iguales a las correspondientesal asiento del intercambiador ms 102 mm (4). El espesor mnimo del pedestalse asume igual a 203 mm (8).

6.2 Acero de Refuerzo6.2.1 En general, los pedestales se disean como vigas en voladizo con refuerzo

metlico simtrico. Sin embargo, en condiciones crticas puede ser necesarioanalizar los pedestales como columnas.

6.2.2 Normalmente, ambos pedestales deben ser similares tanto en dimensiones comoen armadura.



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6.2.3 Para el caso en que la altura sobresaliente mxima de los pedestales por encimadel nivel superior de la base o zapata de fundacin sea de 1,83 m (60), el acerode refuerzo vertical del pedestal no deber tener empalmes. Cuando dicha alturaexceda el valor indicado, se recomienda el uso de empalmes segn lasdimensiones indicadas en las normas COVENIN 1753.

6.2.4 La tabla siguiente presenta los requerimientos mnimos de acero de refuerzorecomendadas.

ESPESOR REFUERZO VERTICAL LIGADURAS(8) 203,2 mm # 4@ 229 mm (9) C/C # 3@ 305 mm (12) (10) 254 mm # 4@ 229 mm (9) C/C # 3@ 305 mm (12) (12) 304,8 mm # 5@ 229 mm (9) C/C # 3@ 305 mm (12) (14) 355,6 mm # 5@ 229 mm (9) C/C # 4@ 305 mm (12)

6.2.5 Con objeto de proteger a los pernos de anclaje, se deber colocar una ligaduradoble en el extremo superior de los pedestales.

6.2.6 El recubrimiento de concreto se har de acuerdo a las normas correspondientesde COVENIN 1753.

7 DISEO DE LAS ZAPATAS DE FUNDACION7.1 Dimensionamiento

7.1.1 Las zapatas de fundacin sern usualmente de forma rectangular o cuadrada ycon dimensiones iguales a las de los pedestales ms un sobreancho de 152 mmen cada sentido; a fin de facilitar el trabajo de encofrado.

7.1.2 El espesor mnimo ser de 305 mm (12). La relacin mnima entre los momentosestabilizante y de volcamiento no deber ser menor de 1,5 para la condicin demontaje, y 1,8 para el resto de las condiciones consideradas.

7.1.3 Ambas zapatas tendrn usualmente las mismas dimensiones.

7.2 Relacin de EstabilidadLa relacin mnima de estabilidad ser de 1,5. En condiciones normales, no seconsidera este parmetro para el caso de carga correspondiente a peso deoperacin + fuerza trmica.

7.3 Esfuerzo Admisible del Suelo7.3.1 Normalmente, el esfuerzo admisible del suelo deber chequearse contra el valor

mximo actuante sobre la superficie de apoyo.7.3.2 Para efectos de diseo de la zapata, la presin actuante sobre el suelo deber

calcularse para toda la superficie de apoyo.



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7.3.3 Para los casos en que exista excentricidad de las cargas en las dos direcciones,la presin mxima actuante sobre el suelo deber compararse contra el valoradmisible.

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