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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
¡GRACIAS!
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