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COMPAA LOGISTICA DE HIDROCARBUROS BOLIVIACONSIDERACIONES DEL
CODIGO ASME B31.4 APLICABLES AL DUCTO OCSZ-1 Luis Alberto Vivado
IriarteSanta Cruz, Mircoles 29 de Octubre del 2008
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CODIGO ASME B31.4Presin de Diseo
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoLa presin del fluido dentro de
la tubera produce un esfuerzo tangencial o circunferencial p que
ocasiona un aumento en el dimetro de la tubera y un esfuerzo
longitudinal Lp que produce un aumento en la longitud de la
misma.
Si el espesor t de la tubera es pequeo comparado con el dimetro
exterior D (D/t > 6), puede suponerse que estos esfuerzos se
distribuyen uniformemente a lo largo del espesor.
Para determinar el esfuerzo tangencial p, se pasa un plano
longitudinal imaginario que divida a la tubera en dos partes
iguales.
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoLa siguiente Figura muestra el
diagrama de cuerpo libre de una tubera en corte transversalLa
fuerza resultante de los esfuerzos tangenciales p debe estar en
equilibrio con la resultante de la presin interna P sobre la mitad
de la superficie de la tubera. Esto es:2(p * tx) = P * Dx
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoDe aqu se tiene que:p = Valor de
Tensin Circunferencial Admisible (Psi)P = Presin Interna de Diseo
(Psi)D = Dimetro Externo de Tubera (Pulgadas o mm)t = Espesor de
Pared de Diseo (Pulgadas o mm)
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoEscribiendo la ecuacin de
equilibrio de fuerzas en la direccin longitudinal se tiene que:Lp =
Valor de Tensin Longitudinal Admisible (Psi)P = Presin Interna de
Diseo (Psi)D = Dimetro Externo de Tubera (Pulgadas o mm)t = Espesor
de Pared de Diseo (Pulgadas o mm)O
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoPor lo tanto se tiene que:2 *= 2
*OEsta expresin implica que los esfuerzos circunferenciales que se
generan por la presin interna del fluido contenido en la tubera son
el doble de los esfuerzos longitudinales generados por la misma
presin
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoPor lo tanto los esfuerzos
tangenciales o circunferenciales p que ocasionan un aumento en el
dimetro de la tubera son el doble de los esfuerzos longitudinales
Lp que producen un aumento en la longitud de la misma2 *Bajo esta
premisa, ahora podemos responder, qu tipo de afectaciones que se
producen en la tubera son las que nos deben preocupar en mayor
grado que otras??
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CODIGO ASME B31.4Presin de Diseop = Valor de Tensin Admisible
(Psi)
Clculo a partir de las especificaciones del material de la
tubera de acuerdo a la siguiente expresin:p = F * E * TMFEF =
Factor de Diseo (El cual no podr ser mayor a 0.72)E = Factor de
Junta de SoldaduraTMFE = Tensin Mnima de Fluencia Especificada
(Psi)
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CODIGO ASME B31.4Presin de DiseoTMFEp
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CODIGO ASME B31.4Presin de OperacinDe aqu se tiene que:p = Valor
de Tensin Circunferencial Admisible (Psi)P = Presin Interna (Psi)D
= Dimetro Externo de Tubera (Pulgadas o mm)t = Espesor de Pared de
Diseo (Pulgadas o mm)
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CAPACIDAD CAPACIDAD TOTAL DUCTO: 2200 m3 CAPACIDAD LONGITUDINAL:
8111 L/Km REGIMEN: 540 m3/da VELOCIDAD APROXIMADA: 2.5-3 Km/Hora
TIEMPO LLEGADA: 4 das POLIDUCTO CAMIRI SANTA CRUZ OCSZ-11ER DIA2DO
DIA3ER DIA4TO DIA540 m31080 m31620 m32160 m32200 m3PRESIONES
CRITICASLas presiones crticas se encuentran en las descargas de la
Estacin Cabecera y Estaciones Intermedias, no as en la succin de
las Estaciones Intermedias y Terminal Camiri
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OCSZ-1Rango de Presiones
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CAPACIDAD CAPACIDAD TOTAL DUCTO: 2200 m3 CAPACIDAD LONGITUDINAL:
8111 L/Km REGIMEN: 520 m3/da VELOCIDAD APROXIMADA: 2.5-3 Km/Hora
TIEMPO LLEGADA: 4 das POLIDUCTO CAMIRI SANTA CRUZ OCSZ-11ER DIA2DO
DIA3ER DIA4TO DIA520 m31040 m31560 m32080 m32200 m3
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CODIGO ASME B31.4Operacin y Mantenimiento
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(a) Se debe mantener un Derecho de Va que provea una visibilidad
clara para el patrullaje peridico a realizarse. Un mantenimiento
apropiado provee un acceso efectivo para una adecuada respuesta en
situaciones de emergenciaOPERACIN Y MANTENIMIENTODerecho de Va
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(b) Un mantenimiento del Derecho de Va apropiado incluye lo
siguiente:
Control del crecimiento de vegetacin
Prevencin de cadas de estructuras sobre la tubera
Control de la erosin
Manteniendo los accesos libres a la tubera
Manteniendo la visibilidad de la sealizacin de la tubera
OPERACIN Y MANTENIMIENTODerecho de Va
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(c) Se deben mantener canales de desviacin o diques de contencin
donde sea necesaria la proteccin contra el arrastre y erosin del
terrenoOPERACIN Y MANTENIMIENTODerecho de VaProg. 127+000
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La compaa debe mantener un programa peridico de patrullaje de la
tubera para observar las condiciones de terreno adyacentes al
Derecho de Va, filtraciones, actividades de construccin ajenas a la
compaa y otros aspectos que afecten la seguridad e integridad de
las operaciones de la tubera
Se debe prestar especial atencin a actividades tales como
construccin de carreteras, cauces de agua, excavaciones, reas
cultivadas donde son comunes las actividades de arado y las
posibilidades de cada de diferentes estructuras sobre la tubera
Los patrullajes deben ser realizados a intervalos que no excedan
las 2 semanas, excepto en sistemas de transporte de GLP, que deben
ser patrullados a intervalos que no excedan 1 semana en reas
industriales, comerciales y residencialesOPERACIN Y
MANTENIMIENTOPatrullaje
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Cada compaa operadora de un ducto debe considerar la necesidad
de realizar una evaluacin peridica de la integridad de la tubera,
la cual puede consistir de una prueba hidrosttica o una inspeccin
de lnea (ILI) seguida de una remediacin de las anomalas
encontradasOPERACIN Y MANTENIMIENTOEvaluacin de Integridad de la
Tubera
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Corrosina) Corrosin Interna o Externa. Las reas de prdida de
metal interna o externa con una profundidad mxima mayor al 80% del
espesor de tubera deben ser removidos o reparadosEvaluacin de
Integridad de la TuberaImperfecciones y Anomalasmx. 80% tEn el caso
de la tubera del OCSZ-1, esta profundidad mxima no debe exceder al
80% de 6.35 mm, es decir 5.08 mm
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Corrosina) Corrosin Interna o Externa. En general, las reas de
corrosin con una profundidad mxima de 20% o menos del espesor de
tubera requerido por diseo, no requieren ser reparados, sin embargo
se deben tomar medidas para evitar mayor corrosin. Un rea de
corrosin con una profundidad mxima mayor al 20% pero menor o igual
al 80% del espesor de tubera, se puede mantener sin reparacin si es
que la presin en el sector no excede niveles considerados
seguros.Evaluacin de Integridad de la TuberaImperfecciones y
Anomalasmx. 80% tEn el caso de la tubera del OCSZ-1, para reas que
presentan corrosin con una profundidad de hasta 1.27 mm no
requieren reparacin20% t no requiere reparacin
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Corrosinb) Corrosin Localizada (Pitting)
Las tuberas deben ser reparadas, remplazadas, u operadas a
presin reducida, si la longitud del rea afectada por pitting es
mayor a la permitida por la ecuacin que se da a
continuacin:Evaluacin de Integridad de la TuberaImperfecciones y
AnomalasEl siguiente mtodo se aplica solamente cuando la
profundidad de la corrosin es menor al 80% del espesor nominal de
pared
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b) Corrosin Localizada (Pitting)Evaluacin de Integridad de la
TuberaImperfecciones y AnomalasL = mxima extensin longitudinal
permisible del rea corrodaB = un valor que no debe exceder 4.0, el
mismo que puede ser determinado de la ecuacin de arriba o de la
Fig.D = dimetro externo nominal de la tubera pulg. (mm)tn = espesor
nominal de la tubera pulg. (mm)c = profundidad mxima>L
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Corrosinc) Interaccin de reas con Prdida de Material Causada por
Corrosin. 2 o ms reas con prdida de metal causada por corrosin que
estn separadas por reas de un espesor de pared pueden interactuar
de una manera que reduce la resistencia restante a una extensin
mayor que la reduccin resultante de reas individuales. Evaluacin de
Integridad de la TuberaImperfecciones y AnomalasExisten 2 tipos de
interaccin posible que deben ser evaluados de la siguiente
manera:
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Corrosinc) Interaccin de reas con Prdida de Material Causada por
Corrosin
Interaccin Tipo ISi la distancia circunferencial (C) es mayor o
igual a 6 veces el espesor de tubera requerido para diseo, las reas
A1 y A2 deben ser evaluadas como anomalas individuales. Si C es
menor a 6 veces el espesor de tubera, se debe utilizar el rea
compuesta (A1+A2-A3) y la longitud total LEvaluacin de Integridad
de la TuberaImperfecciones y AnomalasEn el caso de la tubera del
OCSZ-1, se estara considerando un valor de 38.1 mm (3.81 cm)
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Corrosinc) Interaccin de reas con Prdida de Material Causada por
Corrosin
Interaccin Tipo IISi la distancia de separacin axial (L3) es
mayor o igual a 1 pulg. (25.4 mm), las reas A1 y A2 deben ser
evaluadas como anomalas individuales. Si L3 es menor a 1 pulg.
(25.4 mm), se debe utilizar el rea compuesta (A1+A2) y la longitud
L, como la suma de L1+L2+L3 Evaluacin de Integridad de la
TuberaImperfecciones y Anomalas
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Fisuras
Las fisuras deben ser evaluadas mediante ensayos no
destructivos. Puede ser necesario un pulido (amolado) superficial
(el cual no exceda el 12.5% del espesor nominal de tubera) para
preparar una superficie lisa para un ensayo no destructivo. La
ausencia de cualquier tipo de rajaduras (grietas) debe ser
confirmado utilizando tinta penetrante o inspeccin de partculas
magnticas. Si no hay presencia de grietas, el espesor de tubera
remanente debe ser determinado por medios ultrasnicos. Las fisuras
o reas donde la profundidad del pulido excede el 12.5% del espesor
nominal de tubera (0.79 mm) deben ser removidasEvaluacin de
Integridad de la TuberaImperfecciones y Anomalas
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FisurasTinta PenetranteEvaluacin de Integridad de la
TuberaImperfecciones y Anomalas
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FisurasPartculas MagnticasEvaluacin de Integridad de la
TuberaImperfecciones y Anomalas
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AbolladurasLas abolladuras que contengan cualquiera de las
siguientes caractersticas deben ser removidas o reparadas:
Abolladuras que contengan fisuras, rayaduras y
grietasAbolladuras que contengan prdida de metal por corrosin o
amolado donde resta menos del 87.5% del espesor nominal de tubera
(5.56 mm)Abolladuras que afectan la tubera en una soldadura
circunferencial o costura de soldadura longitudinalAbolladuras con
una profundidad mayor al 6% del dimetro nominal de tubera (0.27
Pulg. o 6.86 mm)Evaluacin de Integridad de la TuberaImperfecciones
y Anomalas
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AbolladurasEn fecha 12-09-08 se recibi reporte del recorredor de
lnea Sr. Wlter Rejas en su recorrido Tatarenda - Limoncito sobre la
cada de un rbol sobre el ducto en la Prog. 151+000 sector Chichi
del Ro, se realiz el levantamiento de 2 rboles, uno de los cuales
afect la tubera provocando una abolladura de aproximadamente 1
pulgada de profundidad por 3 pulgadas de largoEvaluacin de
Integridad de la TuberaImperfecciones y Anomalas
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Cambio de un Tramo de Tubera
La tubera de reemplazo debe cumplir las mismos criterios de
diseo de la tubera original y NO debe tener una longitud menor a
del dimetro de la tubera o 3 pulg. (76.2 mm), cualquiera que sea
mayor, se debe procurar un realineado libre de tensionesEvaluacin
de Integridad de la TuberaReparaciones PermanentesD = 4.5L2.253D =
12L63Tuberas de reemplazo con un dimetro menor o igual a 6 no podrn
ser menores a 3 de longitud
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Instalacin de Camisas
Las reparaciones se pueden realizar mediante la instalacin de
Camisas soldadas a la tubera y cuya configuracin puede ser de 2
tipos:
Camisas Tipo A
Camisas Tipo BEvaluacin de Integridad de la TuberaReparaciones
Permanentes
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Instalacin de Camisas1 Configuracin Camisas Tipo A
Consta de dos mitades semicirculares que se colocan alrededor
del tramo daado de tubera y que se fijan entre si soldndoles las
costuras laterales, ya sea por soldadura a tope o en VEvaluacin de
Integridad de la TuberaReparaciones PermanentesCOSTURA LATERAL
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Instalacin de Camisas1 Configuracin Camisas Tipo A
Camisas instaladas para reparacin con fines de refuerzo
solamente y no como contencin de presin, en las cuales no se
permite el soldado circunferencial de sus extremos
Se debe utilizar un material de relleno (neopreno) para rellenar
cualquier hueco o vaco que exista entre la camisa y el rea
defectuosa a ser reparada
Los extremos de la camisa se deben extender ms all del borde del
defecto por 2 (50 mm) como mnimoEvaluacin de Integridad de la
TuberaReparaciones Permanentesmn 2
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Instalacin de Camisas1 Configuracin Camisas Tipo A
Cuando una camisa de refuerzo es utilizada para defectos con una
longitud menor a L, tal como se define en la siguiente ecuacin, el
espesor mnimo del material de la camisa puede ser de del espesor de
la tubera principal
Para defectos con una longitud mayor a L, el espesor del
material de la camisa debe ser igual o mayor al espesor de la
tubera principalEvaluacin de Integridad de la TuberaReparaciones
PermanentesL = 53.88 cm
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Instalacin de Camisas1 Configuracin Camisas Tipo AEvaluacin de
Integridad de la TuberaReparaciones PermanentesVentajasA pesar de
que no son miembros estructurales de alta resistencia a la presin
refuerzan eficazmente la pared de la tubera afectada y como quedan
libres de tensiones circunferenciales, su espesor puede ser hasta
2/3 < al de la pared de la tuberaDesventajasLas camisas Tipo A
no son aptas para sellar fugas, son simplemente un medio para
reforzar tramos dbiles de tubera y solo se usan para corregir
algunos defectos, tales como el adelgazamiento de la pared de la
lnea ocasionado por pittings de corrosin u otras causas
No sirve para defectos circunferenciales porque no ejerce efecto
alguno sobre los esfuerzos longitudinales de la tubera y puede
generar grietas en el espacio anular (entre la camisa y la tubera)
difciles de proteger contra la corrosin externa
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Instalacin de Camisas2 Configuracin Camisas Tipo B
Las Camisas Tipo B deben tener una presin de diseo no menor a la
de la tubera a ser reparada
Las costuras longitudinales deben ser soldaduras de penetracin
completa
Los extremos de la camisas deben ser soldadas a la tubera
principal con soldadura de fileteEvaluacin de Integridad de la
TuberaReparaciones PermanentesCOSTURA LATERALSOLDADURA DE EXTREMO
CON FILETE
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Instalacin de Camisas2 Configuracin Camisas Tipo B
Los extremos de la camisa se deben extender ms all del borde del
defecto por 2 (50 mm) como mnimo
Pueden ser utilizadas para defectos que involucren filtracin de
producto o no, incluyendo defectos orientados de forma
circunferencial
Cuando se utilizan varias camisas, una camisa Tipo B no debera
terminar dentro una mitad del dimetro de la tubera o 4 de una
soldadura circunferencial, cualquiera que fuere mayor
Evaluacin de Integridad de la TuberaReparaciones Permanentes
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Instalacin de Camisas2 Configuracin Camisas Tipo B
La distancia entre Camisas Tipo B debera ser de por lo menos un
dimetro de la tubera a menos que ambas camisas estn unidas por
soldadura a topeEvaluacin de Integridad de la TuberaReparaciones
PermanentesDistancia mnima de 4.5 (OCSZ-1)
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Instalacin de Camisas2 Configuracin Camisas Tipo B
Cuando son instaladas en un defecto que no involucra filtracin
de producto, las camisas Tipo B pueden ser instaladas de una manera
que reduce la tensin circunferencial en la tubera principal
Esto se logra reduciendo la presin antes de que la camisa sea
instalada, aplicando fuerza mecnica externa o pre-calentando la
camisa para facilitar el ajuste por contraccin1Evaluacin de
Integridad de la TuberaReparaciones Permanentes
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Instalacin de Camisas2 Configuracin Camisas Tipo BEvaluacin de
Integridad de la TuberaReparaciones PermanentesVentajas
Las camisas Tipo B si se pueden usar para reparar fugas
Se usa para reforzar la tubera, en los sitios donde ocurran
defectos circunferenciales puesto que puede contener presin y
soportar los altos esfuerzos longitudinales que las cargas
laterales imponen a la tubera
Desventajas
La instalacin de las camisas Tipo B es ms difcil que las de Tipo
A si encajan mal en la tubera las costuras laterales de soldadura
pueden resultar deficientes, cosa que a causa de la presin de
operacin la camisa fallara
La soldadura circunferencial de los extremos es tambin causa de
dificultades. Si una camisa Tipo B se instala sobre un escape y
llega a desarrollar fugas la situacin es tan grave como la que se
intento corregir con el en principio
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Tejos
Los Tejos NO deben ser instalados en sistemas de tubera para
transporte como medida de reparacin permanente, las reparaciones
temporales deben reemplazarse por reparaciones permanentes tan
pronto como sea posible de manera prcticaEvaluacin de Integridad de
la TuberaReparaciones Permanentes
