Definiciones:
ANSI: American National
Standards Institute instituto nacional de normas estadounidenses es una
organización sin ánimo de lucro que supervisa las normas para productos,
servicios, procesos y sistemas en los estados unidos la ANSI es miembro de
organismos de estándares internacionales como la ISO (Organización
internacional para la estandarización) y la IEC (International electrotechnical
commission) la organización también coordina
estándares para que los productos fabricados bajo dicho organismo puedan comercializarse
en todo el mundo.
DIN: Deutsches Institut fur Normung (Instituto alemán de
normalización) El DIN representa los intereses Alemanes en las organizaciones
internacionales de normalización (ISO, IEC).
Tubo: Conductor cerrado destinado principalmente al trasporte de
fluidos.
Conducto forzado: Sin superficies libres (El fluido hace contacto
con el total del área de sección trasversal).
Tubulación: Conjunto de tubos y sus diversos accesorios, las
tubulaciónes representan entre el 50% y el 70% del valor de todos los
equipamientos de la industria de procesos y de un 15% a un 20% del valor del
costo total de la instalación.
Tubo flexible: Conductor flexible (mangueras).
Trefilado (Cold Drawing): Se fracciona fuertemente el tubo
empujándolo por una extremidad y obligándolo a pasar por una matriz calibrada
que reduce ligeramente el diámetro externo.
No es un proceso de
fabricación como tal sino un proceso de acabado del tubo ya fabricado. Este
proceso mejora las tolerancias dimensionales, el acabado superficial, aumento
de resistencia y dureza.
Para protección contra la corrosión existen tres procesos
ampliamente usados que son: Fosfatizado, zincado electrolítico y bicromatizado
entre otros.
Tubos de acero al carbón: Presentan un bajo costo facilidad de
soldar, buenas cualidades mecánicas sin embargo es un material de uso general
no se usa a menos que una circunstancia lo prohíba. Usado en tuberías
superiores a 2” no es el más adecuado para tubería de precisión para altas
presiones presenta una pared demasiado gruesa y la corrosión es muy común. Los
diámetros comerciales están en un rango (1/8” hasta 36”) y están normalizados
por ANSI y DIN.
De 1/8” hasta 12” El diámetro
no corresponde a ninguna dimensión física del tubo sino que deben regirse por
tablas de dichas normas para verificar cual es el diámetro real físico.
De 14” hasta 36” El diámetro
nominal coincide con el diámetro exterior del tubo.
Schedule: (Espesor de pared): Para cada diámetro nominal se fabrican
tubos con diferentes espesores de pared en dichos casos el diámetro exterior
permanece constante.
Flujo: Es un volumen de fluido que pasa a través de la sección del
tubo en un determinado tiempo.
Resistencia a la tracción: Es la resistencia máxima de un material
sometido a un esfuerzo interno por la aplicación de dos fuerzas que actúan en
sentidos opuestos y tienden a estirarlo.
Elongación: Alargamiento de una pieza sometida a tracción antes de
romperse.
Longitud del tubo: La longitud comercial estándar de los tubos es
de 6 metros.
Presión nominal: Debe ser referida a la tracción del material en
proporción de 1:4.
Perdidas de carga en una tubería: Son las pérdidas de energía
dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre si
y contra las paredes internas del tubo que las contienen estas pedidas además
pueden ser causadas por estrechamientos o expansión de la tubería, válvulas,
accesorios, fluido turbulento o en transición, cambios de dirección del fluido
etc.
* Son los procesos
más usados en la actualidad.
Elección de Material.
Para la elección del material del tubing se debe tener en
cuenta las siguientes variables:
·
Presión.
·
Temperatura de trabajo.
·
Corrosión.
·
Contaminación.
·
Costo.
·
Seguridad.
·
Sobre cargas externas.
·
Resistencia a las pérdidas de carga.
Criterios de Diseño para el Lay Out de la
Tubulacion.
·
Economía.
·
Se debe usar fittings, pipes, tubing fabricados
bajo una única norma con la finalidad de estandarizar materiales de
construcción y repuestos.
·
Definir tipo de conexión entre norma (JIC o DIN
2353)
·
Bajo tiempo de instalación.
·
Buenos resultados.
·
Utilizar el mínimo de fiting.
·
Reducir al mínimo las curvas.
·
Dejar los accesos al equipo libre.
·
No trazar líneas que queden en contacto con
partes móviles o con altas vibraciones o altas temperaturas.
·
Identificara claramente las terminales de inicio
y final del circuito.
·
Evitar puntos de interferencia y obstrucción.
·
Seguir los contornos de la máquina.
·
Prever condiciones adecuadas de mantenimiento,
montaje y desmontaje.
·
Mantener un agrupamiento y apariencia estética
de las líneas.
·
Simplicidad y eficiencia en la soportaría.
·
Economizar espacio.
·
El Lay Out debe contemplar el movimiento de la
máquina y de los trabajadores.
·
Soportaría en puntos de altas vibraciones.
·
Soportaría en puntos cercanos a los fitings.
·
Líneas cortas hasta 300 mm no requieren
soportes.
·
Punto obligado de soportes en las líneas que
conectan a válvulas para evitar que las vibraciones se transmitan a los hilos
de las roscas externas e internas de las válvulas y de esta manera evitar que
las vibraciones con el tiempo dañen o aflojen las conexiones internas y
externas de la válvula.
·
Punto obligado de soportes entre las conexiones
entre un tubo y un punto flexible.
·
Punto obligado de soportes en las curvas ya que
normalmente a la salida de las curvas se genera un flujo turbulento lo que
provoca vibraciones.
·
Se aconsejan las siguientes distancias entre
soportes:
·
No se debe hacer ninguna tubulación sin
previamente estudiar el Lay Out
(Orientación, encaminamiento, dimensiones, cantidades, fitings.)
Otras
Normas y Criterios Aplicables.
ISA RP42.1. Estandariza la forma como se deben nombrar y
dibujar los accesorios de tubería para la instrumentación de procesos. Si el
accesorio de tubería no está cubierto por esta norma se debe especificar según
catálogo del proveedor y dejar la referencia de donde se adquiere la
información.
ANSI B.36.10. Define la
presión, temperatura, Schedule de la tubería, peso del tubo entre otra
información.
DIN 2353 trata de definir y
estandarizar los fitting para realizar tubulaciones.
Las conexiones a proceso de las
líneas no deben tener un ANSI menor que el
de la línea donde se realiza la conexión. Por lo tanto deben estar diseñadas
para soportar una presión y temperatura igual o superior a la de la línea
principal ver Tabla de Presiones v/s
Temperaturas: Para flanches (Bridas) y fittings de Acero de acuerdo con
estándar ANSI B16.5-1988.
Maximum Allowable non-shock Pressure (psig)
|
|||||||
Temperature
(oF) |
Pressure
Class (lb.)
|
||||||
150
|
300
|
400
|
600
|
900
|
1500
|
2500
|
|
Hydrostatic
Test Pressure (psig)
|
|||||||
450
|
1125
|
1500
|
2225
|
3350
|
5575
|
9275
|
|
-20
to 100
|
285
|
740
|
990
|
1480
|
2220
|
3705
|
6170
|
200
|
260
|
675
|
900
|
1350
|
2025
|
3375
|
5625
|
300
|
230
|
655
|
875
|
1315
|
1970
|
3280
|
5470
|
400
|
200
|
635
|
845
|
1270
|
1900
|
3170
|
5280
|
500
|
170
|
600
|
800
|
1200
|
1795
|
2995
|
4990
|
600
|
140
|
550
|
730
|
1095
|
1640
|
2735
|
4560
|
650
|
125
|
535
|
715
|
1075
|
1610
|
2685
|
4475
|
700
|
110
|
535
|
710
|
1065
|
1600
|
2665
|
4440
|
750
|
95
|
505
|
670
|
1010
|
1510
|
2520
|
4200
|
800
|
80
|
410
|
550
|
825
|
1235
|
2060
|
3430
|
850
|
65
|
270
|
355
|
535
|
805
|
1340
|
2230
|
900
|
50
|
170
|
230
|
345
|
515
|
860
|
1430
|
950
|
35
|
105
|
140
|
205
|
310
|
515
|
860
|
1000
|
20
|
50
|
70
|
105
|
155
|
260
|
430
|
Para tubería de precisión como
es el caso del tubing que conecta la facilidad al proceso se recomienda tubería
sin costura (seamless pipe) con proceso de trefilado (cold drawing).
Se recomienda tubing en SS 316
L para evitar corrosión, contaminación y posibles daños a los elementos
sensores de los transmisores de presión.
Se recomienda que todos los
pernos, fittings para el montaje de los transmisores de presión sean en SS 316L
para evitar par galvánico y deterioro en las conexiones a causa de la
oxidación.
Preparación del
Tubo para su Montaje.
·
Trabajar con los componentes dentro de
determinada norma o especificaciones para obtener buenos resultados de
instalación.
·
Asegurar que el tubo este limpio, libre de
corrosión, limpieza de rebabas, tanto internas como externas.
·
Hacer los cortes requeridos a escuadra (se
recomienda hacer los cortes con segueta y prensa ya que el cortatubo deja un
bisel en el borde del corte) siempre verificar los cortes.
·
El largo mínimo del tubo antes de la curva debe
ser 2 veces la altura de la tuerca del fiting.
Ubicación de Conexiones a Proceso.
Para aplicaciones con gases
las conexiones a proceso se deben ubicarse en la parte superior de la tubería
de proceso.
Para aplicaciones con
líquidos, las conexiones a proceso se deben ubicarse lateralmente sobre la
línea de proceso.
Nunca deben ubicarse la
conexiona a proceso en la parte inferior de la línea proceso.
Productos líquidos:
IEC 61518. El instrumento se
debe montar por debajo del punto de medición. De este modo se evitan errores de
medición provocados por burbujas de aire. Las tuberías de conexión deben
llenarse y purgarse antes de la puesta en marcha. Después, se procede a la
corrección de offset de la columna de líquido hidrostático. Todas las líneas de
conexión a proceso del instrumento deben estar en pendiente descendiente hacia
el instrumento.
Productos gaseosos:
IEC 61518. En gases y vapores
se monta el transmisor de presión por encima del punto de medición. De este
modo, el producto condensado vuelve al proceso,
Todas las líneas de conexión a proceso del instrumento deben estar en
pendiente descendente hacia el proceso.
En caso de existir vibraciones
en la línea principal el instrumento no se debe montar directamente sobre la
línea principal. El instrumento debe ser montado de manera remota e
interconectado con la línea principal a través de tubing o preferiblemente
capilar debidamente soportado tanto el capilar como el tubing, dichos soporte
no se debe sujetar a la fuente de vibración.
Los instrumentos que deben
instalarse en sitios con pulsaciones ó cambios súbitos de presión como en
bombas reciprocantes y compresores), deben ser equipados con amortiguadores de pulsación
para evitar daños en el instrumento. Válvulas de aguja, pines flotantes o
elementos de metal poroso son utilizadas a menudo para este propósito.
Cuando un instrumento de
presión esté localizado lejos de la válvula de aislamiento primaria de tal forma
que ésta quede fuera del alcance del operador desde la misma plataforma de
donde se acceda al instrumento, entonces se deberá instalar una segunda válvula
de aislamiento (Manifold) en la tubería cerca al instrumento.
Se recomienda que los
accesorios de conexión a proceso que requieran un rating superior a ANSI 150# sean
soldados y que las uniones entre tubos sean bridadas con una ANSI igual o
superior a la línea principal.
En aplicaciones en las cuales
se trabaje con fluidos con partículas sólidas en suspensión, tóxicos, de alta
viscosidad o a temperaturas elevadas, deben utilizarse sellos tipo diafragma
para aislar el fluido de del instrumento sin que esto genere una mala medición.
Se deben instalar sifones
(pigtail condensate seals) en aplicaciones de vapor o gases condensables
calientes cuando el instrumento se instala por encima de la conexión a proceso.
Este elemento protege el instrumento de daños y errores en la medida causados
por excesos de temperatura.
La instalación debe ser
construida para proteger el instrumento de la temperatura ambiente y la del
proceso.
La línea de impulso debe ser
construida con una longitud suficiente para elevar o disminuir la temperatura
del fluido de proceso en el transmisor.
Instalar un sistema de purga
al transmisor. Al utilizar un sistema de purga, este debe instalarse con una
tubería de un diámetro recomendable para minimizar los efectos de fricción.
Transmisores de gran tamaño o
pesados deben tener soportes adicionales diferentes a la conexión a proceso.
Se debe delimitar claramente
en el típico de montaje la las responsabilidades del área mecánica y el área de
instrumentación, para lo cual se recomienda que el área mecánica monte la
facilidad de conexión de proceso con su respectiva válvula de bloqueo.
Se debe hacer una descripción
en el típico de montaje que incluya la especificación y descripción de los
accesorios requeridos para el montaje del mismo.
El típico debe contar con una
casilla para el nombre de quien elaboro, diseño, aprobó cada uno con sus respectivas fechas.
Se recomienda que todo
transmisor de presión sea montado con su manifol de 2 válvulas con drenaje el
cual se recomienda que sea suministrado por el proveedor del instrumento.
Se recomienda que todos los
pernos, bridas, válvulas, accesorios de montaje, tubing y demás sean en acero
inoxidable SS-316 para minimizar daños y contaminación por corrosión.
Debe existir un típico de
montaje para el soporte del instrumento que especifique medidas y material
Debe existir un típico de
conexión eléctrica para el instrumento que incluya la especificación y
descripción de los accesorios requeridos para el montaje.
El típico de montaje debe
contar con un título, nombre del proyecto revisión.
Se debe acatar y seguir
cuidadosamente las recomendaciones de los fabricantes de los equipos
suministrados, en lo que respecta a los requisitos de instalación
requerimientos especiales, etc., para garantizar el correcto y óptimo desempeño
y operación de los mismos.
Los drenajes y líneas de drenaje
y venteo deben estar ubicados o
direccionados de tal manera que no presenten un peligro para el operador o el
medio ambiente.
Los tubos capilares de los
sellos de diafragma remotos deberán soportarse en bandejas. El exceso de
capilar deberá enrollarse. Se soldará al pedestal del soporte una platina de
metal, cuadrada de 12" de lado, con huecos para asegurar el exceso de
capilar enrollado. Los sellos de diafragma y capilares asociados no deberán
pasar cerca de fuentes de calor o vibración excesiva.
Los tipos, dimensiones,
diámetros y rating, de las conexiones de los instrumentos, válvulas y demás
accesorios para su montaje serán los definidos en:
·
ASME
B16.5 para todas las conexiones bridadas.
·
ASME B1.20.1 (rosca tipo NPT) para todas las conexiones
roscadas.
En general, se debe utilizará
tubing de acero inoxidable 316 para la conexión a proceso de los instrumentos.
El tubing será de 1/2" de diámetro externo y los "accesorios" y
válvulas de compresión asociados deberán ser de acero inoxidable 316 y de tipo
doble ferrule. El tubing para conexión a proceso tendrá un espesor de pared no
menor de 0.049".
Algunas marcas aceptadas:
Tubing & fitings (SWAGELOK, HOKE, HAM LET,
HI-LOK, HOPE).
Manifold (AND ER SON GREEN WOOD, WHITEY, HAM
LET, HY LOK, HOPE, SWAGELOK)
HOSE (SWAGELOK, PFA, GATES)
En el típico de montaje se
debe tener en cuenta las Válvulas de drenajes para instrumentación según la
norma API RP 551.
En el doblado del tubing se
debe respetar el radio de curvatura establecido por el fabricante. Este radio
de curvatura depende del espesor de pared y el grado de dureza del tubo.
La curvatura ideal es donde no
hay achatamiento del tubo por lo general el achatamiento se genera por no usar
un dobla tubo adecuado o por no respetar el radio de curvatura máximo estipulado
por el fabricante.
Imperfección en el Curvamiento.
Curvas con achatamiento
(Utilización de roldanas con radios inadecuados, tubos con pared muy delgada,
curva con radios de curvaturas muy pequeños y fuera de especificaciones).
Curvas con achatamiento y
torceduras (Encogimiento del tubing en el proceso de curvado, el tubo no está
bien fijado en el dispositivo de curvar)
Curva arrugada (Tubo con pared
muy delgada, Roldana de radio inadecuado, Soporte de fijación inadecuado)
Ruptura de tubo al efectuar
curva (el tubo no está debidamente soportado, Doblar el tubo con un radio menor
al especificado)
