141717409 soportes en tuberias curso basico

CURSO BÁSICO DE SOPORTES EN TUBERÍAS

Daryxa J. Hernández Bello.

Objetivos generales

• Establecer los límites de trabajo entre el diseñador y el analista de flexibilidad en cuanto a colocación de soportes en tuberías.

• Definir los lineamientos básicos para ubicación de soportes en tuberías.

Objetivos específicos

• Importancia de la colocación adecuada de soportes en un sistema de tuberías.

• Herramientas de apoyo para definir soportes en tuberías.

Objetivos específicos

• Tipos de soportes.

• Criterios de espaciamiento entre soportes simples.

• Criterios de espaciamiento entre guías para tuberías horizontales y verticales.

¿Quién debe ubicar los soportes en tuberías?

Es responsabilidad del diseñador establecer la ruta de la tubería considerando y definiendo los apoyos simples que la misma requiere, según el espaciamiento máximo permitido y el estándar de soportes del proyecto.

¿Quién debe ubicar los soportes en tuberías?

En caso de que la línea requiera análisis de flexibilidad, será el analista quien valide la ubicación de los soportes definidos durante el diseño de la línea y ubique el resto de los soportes requeridos previo acuerdo con el diseñador.

Importancia de la adecuada ubicación de soportes• Por falta de soportes simples se pueden

presentar deflexiones (chinchorros) mayores a las admisibles definidas.

• El exceso de soportes puede disminuir la flexibilidad de un sistema de tuberías.

• Se pueden presentar choques entre tuberías por la falta de guías o límites.

Clasificación de soportesSegún el grado de restricción que producen, los soportes se pueden clasificar:

• Soportes rígidos (soportes estándares y especiales, soportes temporales).Apoyo simpleGuíaLímite o stop (anclaje direccional)Anclaje

• Soportes flexibles.

Soportes Rígidos

Los soportes rígidos son aquellos que no permiten el desplazamiento de la tubería en la dirección de trabajo, pudiendo ofrecer restricción de movimiento en una o más direcciones.

Se utilizan en aquellos casos donde es necesario resistir las cargas por peso y cargas ocasionales o evitar la expansión térmica hacia algún lugar no deseado, pudiendo lograr independizar tramos de tuberías.

Ejemplo de apoyos simples

Son utilizados para soportar la carga sostenida o peso muerto de la tubería. Ejemplos:

DIC-123-S28: CR-02. Cristo, fabricado con perfil H

DIC-123-S29: DM-01. Dummy para colocar en codos diámetro 2” a 24”

Ejemplo de guías

• DIC-123-S32: G-01. Guía para tubería horizontal.

• DIC-123-S69: ZG-01Zapata con guía para tubería horizontal de acero al carbono.

H

Ejemplo de límites

• DIC-123-S06: AD-01. Anclaje direccional para tubería horizontal.

• DIC-123-S61: ZA-01Zapata con anclaje para tubería horizontal.

Soportes temporales

• Sólo serán definidos durante el diseño cuando:Sean requeridos por especificaciones.

La carga de la prueba hidrostática exceda 2,5 veces la capacidad de diseño de los soportes tipo resorte.

En tuberías de diámetro mayor que 16” que transportan gas o vapor, para efectos de prueba hidrostática.

Soportes temporales

Los soportes temporales deben estar bien identificados para que sean removidos de las instalaciones antes del arranque.

Soportes flexibles

Este tipo de soporte, permite desplazamientos de la tubería por efecto de la expansión térmica, sin producir altos esfuerzos sobre la tubería.

Son definidos por el analista de flexibilidad.

Soportes flexibles

Los tipos de soportes Flexibles se pueden dividir en:

Soportes tipo resorte de carga variable. (Variable spring hanger).

Soportes tipo resorte de carga constante. (Constant spring hanger).

Resorte para cargas laterales (Sway brace). Amortiguador (Snubber).

Soportes tipo resortes

Su aplicación más usual es liberar algún elemento (por ejemplo la boquilla de un equipo) del peso de un tramo de tuberías que presenta desplazamiento vertical durante la operación de la línea.

Soportes tipo resorte lateral (Sway brace)

Su aplicación es para control de vibraciones, absorción de cargas de choque o golpes de ariete, restringir movimientos de expansión térmica, soportar una línea con movimientos oscilatorios.

Aplica una fuerza constante de tracción o compresión en una dirección diferente a la vertical.

Soporte tipo amortiguador

Su aplicación es limitar movimientos rápidos como vibraciones, oscilaciones y cargas de choque, no aplica para restringir movimientos resultantes de expansión térmica.

Criterio de ubicación de soportes• Sobre la tubería y no sobre sus componentes.

• Sobre tramos de tuberías que no requieran remoción frecuente.

• Lo más cercano posible a grandes concentraciones de cargas, como por ejemplo válvulas.

• Verificar la necesidad de soportes temporales.

Criterio de ubicación de soportes• Cuando existan cambios de dirección, al

menos colocar un soporte simple cerca.

• Sólo se fijarán soportes a estructuras, previa aprobación por parte de la disciplina civil.

• Es necesario verificar que las cargas que se generan sobre cada soporte sean admisibles por éste.

Herramientas para definir soportes en tuberías

• DIC-121-G07: Guía de Diseño de soportes de tuberías.

• DIC-122-G01: Guía para realizar análisis de flexibilidad de sistemas de tuberías (ANAFLEX).

• DIC-123-S01 al S74: Estándar de soportes de tuberías.

Herramientas para definir soportes en tuberías• Hojas de cálculo cargas máximas en

soportes estándares.

• Tabla de cargas máximas en soportes estándares: Proyecto VALCOR.

• Tabla de pesos de tuberías (CRANE)

• Nomograma para cálculo de diámetro equivalente.

DIC-121-G07

Flujograma del proceso de selección y diseño de soportes

NO

Inicio

DISEÑADOR

-Define ubicación de soportes en función del peso (SPAN)-Racionaliza los soportes (uso de soportes comunes)-Elige Soporte Estándar aplicable

CONTROL DE CALIDAD

-Verifica Interferencias -Verifica Limites de diseño (cargas admisibles)

Hay comentarios?

REVISION DE FLEXIBILIDAD-Verifica requerimientos de restricciones y/o soportes especiales-Verifica cargas aplicables

Hay comentarios?

SI

NO

SI

Fin

Hojas de cálculo cargas máximas en soportes estándares

L/ INTERDEP/ tuberías/ Soportes tuberías/hoja de cálculo soportes.

Tabla de cargas máximas en soportes estándares: Proyecto VALCOR.

L/ INTERDEP/ tuberías/ Soportes tuberías/ cargas admisibles soportes VALCOR/ cargas admisibles sobre soportes std.

Nomograma para cálculo de diámetro equivalente

Es una herramienta útil que permite calcular el diámetro equivalente de un grupo de tuberías.

Nomograma para cálculo de diámetro equivalente

Ejemplo de cálculo de diámetro equivalente

Diámetro equivalente entre: 1 1/2”,3”, 4”, 6” y 8”.

1) Trazar una línea entre 1 1/2” de la escala “F” y 3” en la escala “A”, marcar la intersección de esa línea en la escala “B”. El diámetro indicado en la escala “B” corresponde al diámetro equivalente entre 1 1/2” y 3”.


2) Trazar una línea entre 4” de la escala “F” y la intersección hallada en la escala “B”, marcar el cruce de la línea en la escala “C”. El diámetro indicado en la escala “C” corresponde al diámetro equivalente entre 1 1/2”, 3” y 4” .


3) Trazar una línea entre 6” de la escala “F” y el punto hallado en la escala “C”, marcar la intersección en la escala “D”. El diámetro indicado en la escala “D” corresponde al diámetro equivalente entre 1 1/2”, 3” , 4” y 6” .


4) Trazar una línea entre 8” de la escala “F” y el punto hallado en la escala “D”. La intersección de esa línea en la escala “E” indica el diámetro equivalente entre 1 1/2”, 3” , 4” , 6” y 8”.

Herramientas para separación máxima entre soportes simples

• Tablas de espaciamiento de soportes simples de tuberías, definidas en el proyecto o por VEPICA.

• Hoja de cálculo para espaciamiento de soportes simples en tuberías.

Tablas de espaciamiento máximo de soportes simples en tubería de acero al carbono

Diámetro nominal [pulg]

Schedule Sin contenidoSin contenido,

con aislamiento

AguaAgua,

aislamentoSin contenido

Sin contenido, con

aislamientoAgua

Agua, aislamento

1 40-STD 4204 3744 3998 3623 2812 2504 2674 242380-XS 4433 4035 4286 3941 2964 2698 2867 2636XXS 4542 4278 4505 4250 3037 2861 3013 2842

1½ 40-STD 5716 5195 5328 4941 3823 3474 3563 330580-XS 6001 5569 5721 5370 4013 3724 3826 3591XXS 6140 5869 6045 5793 4106 3925 4043 3874

2 40-STD 6961 6390 6402 5872 4655 4273 4281 401580-XS 7294 6835 6892 6535 4878 4571 4609 4370XXS 7443 7164 7293 7039 4978 4791 4877 4707

3 40-STD 9840 9275 8894 8161 6581 6203 6026 577280-XS 10072 9629 9471 9138 6736 6439 6334 6111XXS 10111 9854 9881 9650 6762 6590 6607 6453

4 40-STD 12127 11091 10011 9324 8110 7700 7315 705980-XS 12392 11897 11132 10496 8287 7975 7714 7490XXS 12428 12162 12074 11733 8311 8133 8074 7919

6 40-STD 14967 14194 11991 11376 10009 9595 8819 859080-XS 15263 14829 13599 13040 10207 9917 9391 9196XXS 15237 14997 14703 14499 10190 10029 9832 9697

ESPACIAMIENTO ENTRE SOPORTES - ACERO AL

CARBONO

Espaciamiento máximo recomendado "L" [mm]Línea continua Extremo libre (espaciamiento único)

Premisas para espaciamiento de soportes simples en tubería acero al carbono

• Deflexión máxima admisible: valor menor entre 1" y ¼ del diámetro externo.

• Temperatura: 350ºC (662ºF).

• Material: ASTM A53 Gr.B.

Premisas para espaciamiento de soportes simples en tubería acero al carbono

• Tolerancia de corrosión: 1,6mm.

• Tolerancia de fabricación: 12,5% del espesor nominal.

• Aislamiento de silicato de calcio con 40mm. de espesor.

Tablas de espaciamiento máximo de soportes simples en tubería acero inoxidable

Diámetro nominal [pulg]

Schedule Sin contenidoSin contenido,

con ais lamiento

AguaAgua,

ais lamentoSin contenido

Sin contenido, con

ais lamientoAgua

Agua, ais lamento

5S 4530 3744 4059 3536 3029 2504 2715 236510S 4692 4105 4401 3946 3137 2745 2943 263940S 4712 4196 4481 4061 3151 2806 2996 271580S 4708 4286 4553 4187 3149 2866 3045 2800

2 5S 7267 6166 5961 4951 4860 4123 4052 369310S 7571 6769 6731 6241 5063 4526 4502 417440S 7652 7025 7038 6601 5117 4698 4706 441580S 7665 7182 7242 6868 5126 4803 4843 4593

3 5S 10026 8502 7321 6429 6705 5900 5476 513110S 10258 9322 8484 7576 6860 6234 5894 557040S 10397 9800 9520 9082 6953 6553 6366 609880S 10381 9924 9761 9418 6942 6637 6528 6298

4 5S 12231 9753 7691 6902 8179 7231 6280 563510S 12525 10890 9031 8205 8376 7641 6958 663340S 12734 12089 11003 10248 8516 8085 7681 741380S 12719 12239 11690 11022 8506 8185 7917 7687

6 5S 15155 13064 9367 8689 10135 9219 7649 709510S 15312 13739 10235 9537 10240 9454 8160 778740S 15561 14917 12922 12260 10406 9976 9169 893180S 15536 15094 14048 13470 10389 10094 9560 9361

Espaciamiento máximo recomendado "L" [mm]Línea continua Extremo libre (espaciamiento único)

1

ESPACIAMIENTO ENTRE SOPORTES - ACERO

INOXIDABLE

Premisas para espaciamiento de soportes simples en tubería acero inoxidable

• Deflexión máxima admisible: valor menor entre 1" y ¼ del diámetro externo.

• Temperatura: 350ºC (662ºF).

• Material: ASTM A312-TP304

Premisas para espaciamiento de soportes simples en tubería acero inoxidable

• Tolerancia de corrosión: 0,5 mm.

• Tolerancia de fabricación: 12,5% del espesor nominal.

• Aislamiento de silicato de calcio con 40mm. de espesor.

Factores de corrección de las tablas de espaciamiento máximo de soportes simples

FACTORES DE CORRECCIÓN

Los factores de corrección señalados a continuación permiten aplicar los valores de espaciamiento máximo especificados e las tablas a configuraciones diferentes a una tubería recta horizontal.

Cambios de dirección en el plano horizontal:

L'=0,75L

Cambios de dirección en dos planos:

L'=0,65L

'LaWLP

Derivaciones / ramales:

L'=0,70L


Presencia de cargas concentradas (válvulas u otros accesorios):

L'=CL

222 16116 C


Tabla A. Factor de corrección por cargas concentradas "C" .=a/L´=P/WL

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

0,10 0,97 0,95 0,94 0,93 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,93

0,25 0,93 0,89 0,85 0,83 0,81 0,80 0,80 0,81 0,82 0,83

0,50 0,87 0,79 0,73 0,69 0,66 0,65 0,65 0,66 0,67 0,69

0,75 0,82 0,70 0,62 0,58 0,55 0,54 0,54 0,54 0,56 0,58

1,00 0,77 0,63 0,54 0,49 0,46 0,45 0,45 0,46 0,47 0,50

1,25 0,72 0,56 0,48 0,43 0,40 0,39 0,38 0,39 0,41 0,43

1,50 0,67 0,51 0,42 0,37 0,35 0,34 0,33 0,34 0,36 0,38

2,00 0,60 0,42 0,34 0,30 0,27 0,26 0,26 0,27 0,28 0,30

2,50 0,53 0,36 0,28 0,24 0,23 0,22 0,21 0,22 0,23 0,25

3,00 0,48 0,31 0,24 0,21 0,19 0,18 0,18 0,19 0,20 0,21

4,00 0,39 0,24 0,19 0,16 0,15 0,14 0,14 0,14 0,15 0,16

5,00 0,33 0,20 0,15 0,13 0,12 0,11 0,11 0,11 0,12 0,13

6,00 0,28 0,17 0,13 0,11 0,10 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11

7,00 0,25 0,14 0,11 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09

8,00 0,22 0,13 0,10 0,08 0,07 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08

9,00 0,20 0,11 0,08 0,07 0,07 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07

10,00 0,18 0,10 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,07


Donde:a : distancia del soporte a la carga concentradaP : peso de la carga concentradaW : peso por unidad de longitud tubería+fluido+aislanteL : espaciamiento para tubería horizontal (ver tabla)

L´ : espaciamiento considerando carga concentradaInstrucciones:

1) Se determina el valor de en base a la posición relativa de la carga concentrada (para una carga centrada entre los soportes =0.5).2) Se determina el valor de =P/WL .3) Con estos parámetros adimensionales se recurre a la Tabla A para determinar el factor de corrección C

Ejemplo de corrección de espaciamiento máximo

Calcular la distancia entre soportes para un tramo de tuberías de 10” SCH 40, con una válvula de 1291Lb de peso ubicada entre dos soportes

Peso de la tubería + peso del agua dentro de ella= 40.48 Lb/Ft + 34.20 Lb/ft = 74.68 Lb/ft

L para tubería continua = 15081mm= 49.5 tomamos 50 ft

Ejemplo de corrección de espaciamiento máximo

= 1291 Lb / (74.68 Lb/ft x 50 ft) = 0.345

Como = 0.345 no está directamente en la tabla se toma 0.5, que es inmediato siguiente

Entonces C vale 0.69 y L´= 0.69 x 15081= 10405mm

Hoja de cálculo para espaciamiento máximo de soportes simples

Se utiliza para calcular el espaciamiento adecuado entre soportes simples de una tubería que tiene condiciones diferentes a las establecidas en la tabla de espaciamiento del proyecto o de VEPICA.

L/ INTERDEP/ tuberías/ Soportes tuberías/hoja de cálculo para espaciamiento máximo de soportes.

Criterio de espaciamiento entre guías

• Ubicar las guías según la tabla de espaciamiento de guías para tuberías horizontales, siempre y cuando no afecten negativamente la flexibilidad del sistema.

• No ubicar guías en zonas cercanas a los codos para no disminuir la flexibilidad del sistema.

Tabla de espaciamiento de guías en líneas horizontales• Extracto tabla de espaciamiento de guías

DIC-122-G01. Diámetro nominal

Espaciado entre Guías

Espaciado entre Guías

(pulg.) (Pies) (Mts.)

1 22 6.7

1.5 23 7.01

2 24 7.31

3 27 8.23

4 29 8.84

6 33 10.06

8 37 11.28

10 41 12.50

12 45 13.72

Soportes en tuberías verticales

• Las líneas conectadas a recipientes verticales deben estar diseñadas lo más cercano posible a éstos y soportándose de los mismos.

• Ubicar guías de acuerdo a la tabla de espaciamiento de guías en vertical.

Soportes en tuberías verticales

• Todo soporte tipo clip debe ser solicitado al fabricante del equipo, indicando la carga sobre el mismo.

Criterio ubicación soportes en tuberías verticales

Criterio ubicación soportes en tuberías verticales

L´= L – min.L´= H/2 +/- 1000 +H+H/2

L´= 2H +/- 1000

H= L´ +/- 1000

Min.H/2+/- 1000

H

H/2 Min.

L´ L

Ejemplo de ubicación de soportes en tuberías verticales

15000

L´= 2H +/- 1000mm

Para tubería 4”:

min.= 152.4 mm(codo)+ 50.8 mm(2”)

min.=203.2 mm (aprox. 210 mm)

L´=15000 -210=14790 mm

H= (L´ +/- 1000)/2

H1=15790/2=7895 mm

H2=13790/2=6895 mm

L´

Min.


Tomando H= 6895 mm, la distribución de los soportes es la siguiente:

150004447

3448

6895

210


L´= 2H +/- 1000mm

Distancia mínima entre soldaduras

min.= 50.8 mm(2”) (aprox. 55)

L´=15000-55=14945 mm

H= (L´ +/- 1000)/2

H1=15945/2= 7972.5 mm

H2=13945/2= 6972.5 mm

Min.

15000

L´


Tomando H= 6972.5, la distribución de los soportes es la siguiente:

55

15000

4486

69733486

Tabla de espaciamiento guías en tuberías verticales

Para prevenir las vibraciones debido al viento y fuerzas hidráulicas, las tuberías verticales se deberán guiar a intervalos razonables. Extracto tabla 3.2 DIC-122-G01.

Diámetro (pulg.)

Espaciado entre guías (m)

1 6.7

2 7.3

3 8.2

4 8.8

6 10.0

Soporte tipo pick-up

Criterio para utilización de soportes tipo pick up• Se recomienda cuando no hay más opciones

de apoyo.

• Tomar en cuenta la expansión diferencial entre las tuberías.

• Verificar que la tubería que servirá de soporte no llega al límite de sobrepasar la deflexión máxima permitida al soportar a la otra línea.

Criterio para utilización de soportes tipo pick up• Puntos a seguir para verificar si la tubería

apoyo puede soportar a la tubería que requiere pick up:

Verificar el espaciamiento entre soportes de la línea apoyo.

Si la distancia entre soportes es igual al espaciamiento máximo permitido por estándar no se puede utilizar esa línea como apoyo.

Criterio para utilización de soportes tipo pick up

Si la distancia entre soportes es menor a la definida en el estándar de soportes, entonces calcular el peso que la tubería puede soportar (P1).

Calcular el peso de la o las tubería(s) a ser soportada (s) (P2).

Si P2 es menor o igual a P1, se puede colocar el soporte tipo pick up.

Ejemplo de verificación de soporte tipo pick-up

7500

Tubería 4” SCH 40

Tubería 1” SCH XS

3750


• Tubería apoyo 4” SCH 40.• Tubería a apoyar 1” SCH XS.• Espaciamiento máximo de tubería 4” SCH

40: 9324 mm.• Espaciamiento máximo – espaciamiento

real: 9324mm -7500mm= 1824 mm.

Extracto de tabla de pesos de tuberías (CRANE)


• P1=Peso de 1824 mm de tubería 4” SCH 40 : peso tubería: 10.79 Lb/ ft , agua 5.50 Lb/ft.1824 mm= 5.98 ft.P1=5.98 ft x (10.79 Lb/ ft +5.50 Lb/ft)P1= 97.41 Lb.

Ejemplo de verificación de soporte tipo pick-up• Espaciamiento máximo tubería 1” SCH

XS 5370 mm.• Pick up a 3750mm.• P2=Peso de 3750 mm de tubería 1” SCH

XS : peso tubería: 2.17 Lb/ ft , agua 0.312 Lb/ft.3750 mm= 12.30 ft.

P2 = 12.30 ft x (2.17 Lb/ ft +0.312 Lb/ft)

P2= 30.52Lb.


• Se puede colocar el pick up ya que P2 P1 es decir el peso de la tubería a apoyar es menor que el peso que la tubería apoyo puede soportar.

Tuberías que requieren zapatas

• Se instalarán zapatas o patines en los puntos de soporte de la tubería cuando ésta tenga:

Aislamiento térmico.

Pendiente: en este caso las estructuras de apoyo tienen la misma elevación, y las zapatas tiene alturas variables según la pendiente de la tubería.

Gran diámetro: ( 24” ) especialmente aquellas de pared delgada para disminuir la concentración de carga sobre la tubería en los puntos de apoyo.

Ejemplos de zapatas

DIC-123-S57: Zapata para tubería de acero al carbono de diámetro 2”-6”

Ejemplos de zapatas

DIC-123-S58: Zapata para tubería de acero al carbono de diámetro 8”-24”

Ejemplos de zapatas Zapata de altura variable proyecto VALCOR

TUBERÍA DIÁMETRO 6” Y MENOR

TUBERÍA DIÁMETRO 8”-24”

Instalación de zapatas

• Las zapatas normalmente van soldadas a la tubería.

• Las zapatas que soportan tuberías que tengan que ser aliviadas de esfuerzos (Stress Relief), deberán ser aliviadas de esfuerzos junto con las tuberías.


• Las zapatas se instalarán centradas en su longitud sobre la viga de soporte. Se deberá tener atención especial con los movimientos térmicos de la tubería de forma que, cuando ésta de contraiga (esté fría) o se expanda (esté caliente), la zapata no se “salga” de la viga de soporte, causando que la zapata de la tubería “se caiga” del soporte.


• Como longitud estándar de zapata, se tienen los siguientes lineamientos:

Movimiento Térmico en Cada Dirección (mm)

L Estándar (mm) (*)

75 35076 – 150 450

151 – 600 600

Recomendaciones según prácticas comunes

• Guiar o anclar a la descarga de las válvulas de alivio, seguridad o discos de ruptura, para contrarrestar la fuerza de reacción por el empuje del fluido liberado.


• Anclar en el primer codo de las estaciones de control (en el sentido de flujo) para absorber el efecto dinámico producido en las válvulas de control y la fuerza de reacción.


• Aún cuando no se definan soportes para tuberías de diámetros menores, se deben diseñar las rutas de las mismas considerando la factibilidad de soportes.


• Para el diseño de una línea asociada a tanques de almacenamiento y equipos rotativos, considerar un espacio cercano a las boquillas para posibles soportes tipo resorte.

• Refuerzo cuando se requiera; en los puntos de apoyo de las líneas, de acuerdo con el estándar de soportes DIC-123-S12.

Conclusión

Si el diseño de los sistemas de tuberías se realiza considerando seriamente los apoyos requeridos por las líneas de acuerdo al estándar que aplique, será más fluido el trabajo entre flexibilidad y diseño.

Recomendación

• Utilizar las herramientas existentes para la ubicación y definición temprana y adecuada de los soportes simples en las tuberías.

• TRABAJO EN EQUIPO entre diseñadores y analistas de flexibilidad.

141717409 soportes en tuberias curso basico

Documents