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
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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”.
Mecánica de Fluidos Propiedades de Fluidos
Régimen Laminar y Turbulento
Pérdida de carga
Conservación de la energía
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).
Mecánica de Fluidos - Darcy 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 – Fricción
Mecรกnica de Fluidos El problema se reduce a 3 variables:
MÉTODO ANALÍTICO
Mecánica de Fluidos – Pressure loss
Sistemas de Tuberías – Intro
Tuberías
Métodos de Unión
Materiales
Accesorios y Válvulas
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
Materiales
• Base DIN • Proyecto Europa • Menores C. Seguridad
ASTM/ASME
• Mayor Aplicación • Aplicación Mundial • Mayores C. Seguridad
Sistemas de Tuberías – Unión 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 – Bridas 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 TuberĂas - Accesorios
Sistemas de Tuberías - Válvulas
Cálculo de Tuberías – Intro
Criterios de Diseño
Cálculo por presión
Diseño de Soportes
Flexibilidad y Stress
Cálculo de Tuberías – Presión ASME B31.1, “Power Piping”: Presión Interior, 104.1.2 Para t ≤ D/6:
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
P = Presión de diseño D0= Diámetro exterior A= Sum. tolerancias
Y= Coef. adimensional dep. de la temperatura. tabla 104.1.2A. Si D/t < 6
Cálculo de Tuberías – Presión 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)
t= espesor envolvente
3) Encontrar “B” (Charts CS)
D= Diámetro exterior
4) Calcular la presión admisible exterior:
L= Distancia soportes Figura G= ASME II subparte 3, parte D. Charts CS= ASME II subparte 3, parte D.
Arreglo de Tuberías 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 diseño de procesos.
Arreglo de TuberĂas
Cálculo de Tuberías – Flexibilidad
Cálculo de Tuberías – Flexibilidad
Cálculo de Tuberías – Flexibilidad Esfuerzos Admisibles: Dependiendo el tipo de esfuerzo, le corresponde uno admisible. → Esfuerzo básico admisible Sh, Tabla A1, ap. A, B31.3 → Esfuerzo cortante admisible: Sc: 80% x Sh → Esfuerzo admisible para cargas sostenidas: SL ≤ Sh
Diseño de Soportes – Tipos Clasificación: → Comerciales → Estructurales
Diseño de Soportes – Tipos Soportes Rígidos: Apoyo simple: soporta el peso muerto; se apoya en la parte baja.
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Aislamiento de Tuberías Protección Aislamiento:
Aislamiento de TuberĂas Tracing de Vapor:
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