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ESPECIALIDAD: TUBERÍAS

CURSO: TUBERÍAS DE REFINERÍAS Y PLANTAS QUÍMICAS.

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ASME B31.3.

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PARTE 3

B 12/10/12 EMITIDO PARA BIBLIOTECA BS BS BS. A 30/10/11 EMITIDO PARA REVISION INTERNA BS BS BS

REV FECHA DESCRIPCIÓN EJECUTÓ REVISÓ APROBÓ

Curso E- Learning: Graña y Montero, GMI Ingenieros Consultores S.A.

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ESPECIALIDAD: TUBERÍAS CURSO: ASME B31.3 - TUBERÍAS DE REFINERIA Y PLANTAS QUIMÍCAS

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PARTE 3

3.0 A) DISEÑO POR PRESIÓN

3.1 INTRODUCCIÓN

Los componentes fabricados de acuerdo a las especificaciones y normas listadas en la tabla 326.1 deben ser considerados aptos para el uso dentro de los ratings establecidos, de acuerdo con ¶302.1. Las siguientes reglas (¶304) son para el diseño de componentes no cubiertos en la tabla 326.1, pero pueden ser utilizadas también para un diseño especial o más riguroso de esos componentes. Los diseños deben ser verificados para las cargas enumeradas en ¶301. (Las que sean aplicables)

Esta parte del curso se refiere a la parte 2 del capítulo II del código. En esta se tratan los criterios y requerimientos para el diseño de componentes de tubería por presión, incluyendo fórmulas, datos y referencias aplicables para los siguientes tipos de componentes estándar y especiales:

Tubos rectos Tubos curvados Derivaciones Conexiones Piezas a gajos. Fijaciones Tapas y cierres. Bridas y Placas ciegas. Reducciones Otros componentes retenedores de presión Análisis de componentes de tuberías

3.2 TUBOS RECTOS BAJO PRESIÓN INTERNA. (¶304)

3.2.1 MÍNIMO ESPESOR DE PARED…

El mínimo espesor de pared (tm) considerando la tolerancia de fabricación y los sobre-espesores debidos a corrosión, erosión, roscado, doblado, resistencia mecánica, etc. no debe ser menor al determinado desacuerdo a las siguiente fórmula: (2).

tm = t + c ……………………………………………………….(2)


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• tm= Mínimo espesor de pared considerando la tolerancia de fabricación y los sobre espesores debidos a corrosión, erosión, roscado, doblado, resistencia mecánica, etc.

• t = Mínimo espesor de pared debido a diseño por presión. (Calculado para presión interna o externa de acuerdo a ¶304.1.2 or P304.1.3)

• P = Presión de diseño interna. (gage), psig (kPa) • c = Suma de tolerancias (sobre espesores) mecánicas en in, (mm)

(Profundidad de rosca; dimensión h de ASME B1.20.1 o equivalente y profundidad de entallado) más corrosión y erosión. Para superficies maquinadas donde no se especifica tolerancia, debe asumirse como 0.5 mm (0.02 in., además de la profundidad del corte.

• tm = Espesor de pared del tubo (Medido o mínimo de acuerdo a especificación)

• d = Diámetro interior del tubo, in. (mm) (Máximo valor admitido por especificación)

• D = Diámetro exterior del tubo, in. (mm) (Medido o listado en especificación)

• E = Factor de calidad (Tablas A-1A o A-1B)

• S = Valores de tensión de tablas A-1.

• W = Factor de reducción de resistencia de junta soldada, según 302.3.5.e

• Y = Coeficiente de tabla 304.1.1. (t< D/6 y materiales mostrados.)

Para t > D/6; Y=d + 2c)/ (D + d + 2c)

3.2.1.1 Para t < D/6:

El espesor mínimo debe calcularse con la ecuación (3a) o (3b). Ver Tabla 304.1.1 (3a)

(3b)

3.2.1.2 Para t > D/6: O para P/*SE > 0.385, el cálculo de espesor mínimo requiere consideraciones especiales tales como teoría de fallas, efectos de fatiga y tensiones térmicas.


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3.2.1.3 Tubos rectos bajo presión externa (¶304.1.3).

La determinación de espesor de pared y rigidización debe ser de acuerdo con ASME BPVC Sección VIII, división 1, UG-28 a 30. Aplicando excepciones y requerimientos específicos de ¶304.1.3.

3.2.2 TUBOS CURVADOS Y PIEZAS A GAJOS (MITERS) (¶304.2) Los tubos curvados están sujetos a las siguientes limitaciones:

3.2.2.1 Tubos curvados.

El espesor mínimo tm después de doblado, debe ser determinado de acuerdo con la ecuación 2 y la ecuación (3c). (3c)

Siendo I=1.0 para la sección del tubo en coincidencia con la fibra neutra y:

(3d) Para la superficie en coincidencia con la fibra interior (Intrados):

(3e) Para la superficie en coincidencia con la fibra exterior (Extrados):


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Siendo R1 = Radio de curvado.

La variación de espesor entre las superficies interior (intrados) y exterior (extrados) de curvado, debe ser gradual. Los requerimientos de espesor se aplican a la sección coincidente con la parte media de la curva . El mínimo espesor en los extremos tangentes no debe ser menor que el requerido para tubo recto (304.1).

Los siguientes son sobre espesores recomendados por el ASME B31.1 para adicionar en la selección del tubo de manera de que luego del adelgazamiento producido durante el curvado se mantenga el espesor mínimo requerido. . Se incluyen solo como ilustración no obstante que esta información no está contenida en el ASME B31.3: "La tabla 102.4.5 es una guía para el diseñador cuando debe especificar el espesor de pared para comprar la cañería. El mínimo espesor indicado en la tabla debería ser suficiente para doblado y aún cumplir los requerimientos de espesor mínimo de ¶104.1.2.A."

TABLA 102.4.5. (B31.1)

Radio de doblado Espesor recomendado antes de doblado (Mínimo)

6 diámetros de caño o mayor 1.06 tm

5 diámetros de caño 1.08 tm



Codos: Los codos que no estén de acuerdo a las especificaciones de la tabla 326.1 y ¶303 deben ser calificados de acuerdo a lo indicado para componentes y elementos no listados en (¶304.7.2)

3.2.3 PIEZAS A GAJOS. (MITER BENDS)


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Un cambio de dirección de ángulo (offset) de 3 grados o menor (α en figura 304.2.3) no requiere ser considerado como pieza a seccionada (mitrado). (Miter bend) Parágrafos ¶304.2.3.a y b dan requerimientos y ecuaciones de cálculo aplicables a piezas seccionadas (Mitrados) simples y múltiples. (Múltiple and Single Miter Bends) Codos de secciones múltiples:

La máxima presión admisible debe ser el menor valor calculado de acuerdo a las ecuaciones (4a) y (4b) (No aplicables para > 22,5 grados)

(4a)

(4b)

Codos de sección simple.

La máxima presión interna admisible con <=22,5 grados, debe calcularse con la ecuación (4a), Para > 22,5 grados debe utilizarse la ecuación (4c) (4c)


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c) El espesor T del tubo utilizado en las ecuaciones 4a, 4b y 4c, debe extenderse al menos una distancia M desde el último quiebre interior en cada extremo. Siendo M el mayor de 2.5 (r2T)0.5 ó tan θ (R1 - r2) Las abreviaturas no definidas anteriormente corresponden a:

• Pm: Presión máxima admisible para codos a gajos. (En secciones) • r2 : Radio medio del tubo utilizando espesor nominal Ť • R1 : Radio efectivo del codo, definido como la distancia más corta desde

del eje del tubo hasta el punto de intersección de los planos de las secciones adyacentes.

• T : Espesor del tubo del codo (Medido o según especificación) • θ : Angulo del corte del gajo (Sección) • α : Angulo de cambio de dirección del gajo (Sección) = 2 • W : Factor de reducción de resistencia de junta soldada, según 302.3.5.e

Para aplicaciones de este Código, el valor de R1 no debe ser menor al calculado con la ecuación (5) (5) R1 = (A/ tan θ) + (D/2) Donde A tiene el siguiente valor empírico:

Unidades métricas (SI) Unidades U.S. (T - c) mm A (T - c), in A

< 13 25 < 0.5 1 13 < (T - c) <

22 2 (T-c) 0.5 < (T - c) < 0.88 2 (T-c)

> 22 [2 (Τ−c)/3] + 30 > 0.88 [2 (Τ−c)/3] + 1.17

3.2.4 TUBOS CURVADOS Y A GAJOS SOMETIDOS A PRESIÓN EXTERNA. (¶304.2.4) El espesor de pared requerido debe calcularse de la misma forma que para tubos rectos.

3.2.5 CONEXIONES EN DERIVACIÓN. (¶304.3) Los códigos para recipientes a presión y tubería han usado durante muchos años el concepto del área de remplazo. Este concepto requiere que el metal extraído para una abertura sea compensado por sobre-espesores existentes en los dos tubos más los filetes de soldadura o reemplazado por un refuerzo adicional dentro de una zona prescrita alrededor de la abertura.


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Los requerimientos dados en ¶304.2.3.2 a ¶304.3.4 son aplicables a las conexiones en derivación realizadas de acuerdo a los siguientes métodos: (Excepto en lo indicado en b) a continuación)

3.2.5.1 Métodos.

Accesorios (tees, conexiones extruidas, accesorios para salidas en derivación de acuerdo a MSS SP-97, y otros accesorios estándar para estos fines)

Accesorios no listados fundidos o forjados (Ver ¶300.2), y cuplas (couplings) no mayores a NPS 3 (DN

80), soldados directamente al tubo principal. Soldadura de tubos de derivación directamente a la tubería principal con o

sin refuerzo, como se indica en ¶328.5.4

Las reglas dadas en ¶3043.2 a ¶304.3.4 son requerimientos mínimos y se aplican si: 1) (Db/Dh < 1,0) y (Dh/Th < 100); ó 2) (Db/Dh < 0,5); (Dh/Th >100): β ≥ 45° y El eje del de la derivación intercepta al eje del tubo principal. Cuando lo indicado arriba no se cumple, el diseño deberá ser calificado de acuerdo a ¶304.7.2. En ¶304.3.5 hay consideraciones adicionales de diseño.

3.2.5.2 Esfuerzos en conexiones en derivación. (¶304.3.2.)

Las aberturas debilitan la tubería, el espesor del ramal tiene que ser suficiente para tomar la condición debilitada, el agregado de un refuerzo puede ser requerido, el uso de componentes estándar puede ser en adecuado sin cálculos de refuerzo.

El tamaño del refuerzo que es necesario adicionar si no existe suficiente sobre espesor en los tubos y soldaduras, debe ser determinado de acuerdo con ¶304.3.3 o ¶304.3.4. Sin embargo existen ciertos tipos de conexiones en derivación en las que puede asumirse sin cálculo, que tienen suficiente resistencia a la presión interna y externa y/o refuerzo tal como están construidas si se cumple: a) Conexiones que utilizan un accesorio listado en ¶303


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b) La conexión en derivación se realiza soldando una cupla roscada o socket weld directamente al tubo principal (Ver ¶328.5.4) siempre que la derivación no exceda DN 50 (NPS 2) (E s p e s o r mínimo al menos igual que el correspondiente tubo no roscado. En caso de accesorios al menos Serie 2000)

c) Si se utiliza un accesorio no listado, el material debe estar de acuerdo con los listados en la tabla A-1 y la conexión se califica de acuerdo con ¶304.7.2)

3.2.5.3 Refuerzo de conexiones en derivación. (¶304.3.3)

El área de refuerzo requerida para una derivación sometida a presión interna, debe cumplir con: A1 =thd1(2 - seno β) (Para derivaciones en ángulo distinto a recto) (6) A1 =thd1

(Para conexiones en ángulo recto) El refuerzo requerido se puede obtener por cualquier combinación de áreas A2, A3 y A4. (Ver figura 304.3.3)

A1: área de la abertura de la derivación. Para derivaciones sometidas a presión externa A1 es la mitad del valor calculado de acuerdo a ecuación (6) utilizando th requerido para presión exterior.


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A2: área en exceso en la pared del tubo principal, hasta una distancia A2 = (2d2 – d1)(Th – th - c). A3 área en exceso en la pared del tubo de la bifurcación, hasta una distancia L4 del tubo principal. . = 2L4(Tb – tb - c)/seno β A4: área correspondiente al metal de soldadura alrededor del diámetro exterior del tubo principal y de la bifurcación y filetes de fijación de anillos u otras piezas (pads and saddles) de refuerzo o refuerzos integrales. A4: área, in2 (mm2) correspondiente a otros materiales, como ser soldaduras y refuerzos agregados, como ser anillos, sillas, monturas, etc (Ver ¶304.3.3.f). El área de las soldaduras debe tomarse de acuerdo a las dimensiones mínimas indicadas en ¶328.5.4 a menos que pueda asegurarse que en la práctica se van a lograr dimensiones mayores.

Zona de refuerzo. La zona de refuerzo es un paralelogramo cuyo ancho se extiende hasta una distancia d2 a cada lado del eje de la derivación y cuya altura comienza en la superficie interior corroída de la tubería principal hasta una distancia L4 desde la superficie exterior del tubo principal.

A) Refuerzo de aberturas múltiples

Es aconsejable que las aberturas múltiples estén a una distancia tal que sus refuerzos no se superpongan. Si es necesaria una distancia menor, debe tenerse en cuenta lo siguiente: Las aberturas deben reforzarse de acuerdo a los criterios antes indicados, o con

un refuerzo combinado que tenga la misma resistencia que la suma de refuerzos que hubiesen requerido por separado.

Ninguna sección debe ser evaluada más de una vez como correspondiente a más de una abertura. Cuando más que dos aberturas adyacentes están tan cerca que sus refuerzos se solapan, han de ser provistas de un refuerzo combinado, la distancia mínima entre, debería ser al menos 1 1/2 veces su diámetro promedio y el área de refuerzo entre ellas debe ser al menos igual al 50% del total requerido para esas dos aberturas. Ninguna parte del material de refuerzo puede considerarse más de una vez. (Consultar PFI estándar ES-7 para detalles de separación de conexiones soldadas)

B) Refuerzo agregado.

No deben tener diferencias apreciables de ancho. Pueden fabricarse en más de una pieza siempre que la soldadura de unión cubra todo el espesor. Cada pieza debe tener un agujero para venteo durante soldadura y tratamiento térmico.


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El material del refuerzo, puede ser distinto al del tubo principal pero compatible respecto de soldabilidad, tratamiento térmico, corrosión galvánica, expansión térmica, etc. Áreas en: in2 (mm2): Los refuerzos pueden estar formados con materiales de distinta resistencia al de la tubería principal. Si el material de refuerzo es de menor tensión admisible, el área proporcionada por este debe ser reducida en forma proporcional a la relación de tensiones de ambos. En cambio sí es de mayor resistencia no puede utilizarse este criterio para aumentar proporcionalmente el área.

Nomenclatura para el Refuerzo de las Conexiones para Ramales

b = subíndice que se refiere al ramal

• d1 = longitud efectiva removida de la tubería en el ramal. Para conexiones en que la abertura es una proyección del tubo de derivación /Ejemplo derivaciones tubo-tubo), d1 = [ Db - 2(Tb-c) ] /seno β

• d2 = "ancho de la mitad" de la zona de retuerzo = d1 ó (Tb-c) + (Th-c) + d1/2, el que sea mayor, pero en ningún caso más que Dh

• h = subíndice que se refiere a la tubería principal. • L4 = altura de la zona de retuerzo exterior a la tubería principal = 2.5(Th- c);

o 2.5 (Tb-c) + Tr el que sea menor • Tb = espesor del tubo de derivación (medido o mínimo según la especificación

de compra). Excepto para conexiones de ramales integrales con accesorios (Ver ¶300.2). Para tales conexiones el valor de Tb para el uso en él cálculo de L4, d2, y A3, es el espesor del cilindro de retuerzo (mínimo según especificación de compra) siempre que el espesor del cilindro de refuerzo sea uniforme (ver la Figura K328.5.4) y se extienda al menos hasta él limite L4 (ver la Figura 304.3.3).

• Tr = Mínimo espesor del anillo de refuerzo o silla hecha de tubo. (Usar el espesor nominal si es hecho a partir de placa). =0, si no existe anillo o silla de retuerzo

• t = Espesor de diseño de la tubería por presión, de acuerdo con la formula apropiada para cálculo de espesor o procedimiento de cálculo en el párrafo 304.1. Para la tubería soldada, cuando el ramal no intercepta la soldadura longitudinal, la tensión admisible básica S del tubo puede ser usado en la determinación de th para el propósito de los cálculos de retuerzo únicamente. Cuando el ramal no intercepta la soldadura longitudinal de la tubería principal, el valor de S sin afectarlo del producto de EW puede ser usado para el cálculo de th. El producto SEW de la derivación deberá ser usado en el


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cálculo tb y para el cálculo de th cuando el ramal intercepta la soldadura del tubo principal.

• β= El menor ángulo entre los tubos. Otros diseños: La aptitud de otros tipos de refuerzo a los cuales no se puedan aplicar las reglas indicadas anteriormente, debe ser demostrada por ensayos de prueba o a rotura sobre modelos a escala, o por cálculos avalados por servicio satisfactoriamente de diseños similares.

3.2.5.4 Derivaciones extruidas. (¶304.3.4)

Se define como "Extruded outlet header" como una sección de tubo de cierta longitud en el cual una o más aberturas para conexiones en derivación, han sido conformadas por extrusión. Las reglas aquí indicadas son requerimientos mínimos y se aplican:

La geometría responde a lo mostrado en la figura 304.3.4 El eje de la derivación intercepta en forma normal al del tubo. Si estos requerimientos no se cumplen o cuando debe agregarse refuerzo no integral debe calificarse de acuerdo a 304.7.2. La salida extruida se proyecta hasta una distancia hx del tubo al menos igual al radio externo rx. (Ver figura304.3.4) Area del refuerzo requerida: Se define como: A1 =K.th.dx (9)

Debe cumplirse el siguiente criterio: A2+ A3 + A4 > A1 (9a) Donde

K Db/Dh

1.00 > 0.60 0.6 + 2/3 Db/Dh 0.15 < Db/Dh < 0.60

0.7 Db/Dh < 0.15 Siendo: A2 = Área dentro de la zona de refuerzo del tubo principal resultante de un exceso de espesor. A2 = (2d2 - tx) (Th - th - c) (10)

A3 = Área dentro de la zona de refuerzo de la conexión resultante de un exceso de espesor.


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A3 = 2L5 (Tb - tb - c) (11)

A4= Área dentro de la zona de refuerzo resultante de un exceso de espesor en el labio extruido. A4 = 2rx[Tx – (tb - c)] (12)

Nomenclatura:

dx = Diámetro interno de la derivación extruida, medido en la zona del diámetro exterior del tubo principal. hx = altura de la derivación extruida. ( > rx, excepto figura 304.3.4 (b)) L5 = Altura del refuerzo L5 = 0.7 √Db.Tb

• d2 = Mitad del ancho de la zona de refuerzo (Igual a dx) • rx = Radio de curvatura del contorno exterior, medido en el plano que contiene

los ejes del tubo y derivación y sujeto a las siguientes limitaciones: • rx min. = el menor de 0.05Db 38mm (1.5in.)

• rx max. = 32 mm (1.25in.) para Db < DN 200. (NPS 8) • rx max. = 0.1Db + 13 mm(0.5in.) para Db > DN 200 (NPS 8)


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Para refuerzo de aberturas múltiples, se aplica lo indicado anteriormente.

Además el fabricante es responsable por el establecimiento y marcación de la presión y temperatura de diseño sobre estas piezas. También debe marcarse el nombre del fabricante o marca y el símbolo B31.3

3.2.5.5 Consideraciones especiales de diseño. (304.3.5)

Las siguientes son algunas de las consideraciones especiales para el diseño de conexiones en derivación contenidas en ¶304.3.5: • Es necesario considerar otras cargas diferentes a la presión, como ser cargas

externas, expansión térmica, y las cargas vivas y muertas. • Evitar soldar la derivación directamente a la tubería principal cuando: • El tamaño del ramal se aproxime al de la tubería principal, particularmente si el

tubo principal es de material expandido en frío a más del 1,5% o sometido a endurecimiento.

• Cuando ocurran esfuerzos repetitivos debido a vibración o servicio cíclico. • Suministrar una adecuada flexibilidad en ramales pequeños conectados

tuberías principales grandes • El diseño para presión externa es el mismo que para presión interna

3.3 CIERRES O TAPAS (¶304.4)

Cumpliendo con los requerimientos del código, estos elementos pueden ser:

A) Elementos de cierre tales como tapones o tapas, roscadas o soldada o bridas ciegas, fabricados y utilizado de acuerdo a lo especificado en las normas listadas en la tabla 326.1. (Ver también ¶303)

B) Elementos de acuerdo con las reglas del ASME BPVC Sección VIII, División 1, UG-32, 33 o 34, calculados como

tm = t + c ……………………………..(13)

tm = Mínimo espesor requerido considerando sobre espesores por corrosión, erosión y resistencia mecánica.

t= Espesor requerido debido a presión, de acuerdo con las reglas de la sección VIII División I mediante la fórmula (13), para el tipo y dirección de carga indicado en la tabla 304.4.1, excepto que E, S, W y c son de acuerdo a lo definido en ¶304.1.1 y P es la presión manométrica.

3.3.1 TABLA 304.4.1 Referencias del Código BPVC Sección VIII División 1 para cierres.


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Tipo de cierre Presión del lado cóncavo

Presión del lado convexo

Elíptico UG-32 (d) UG-33 (d) Toriesférico UG-32 (e) UG-33 (e) Hemisférico UG-32 (f) UG-33 (c) Cónico (sin transición) UG-32 (g) UG-33 (f) Toricónico UG-32 (h) UG-33 (f) Plano UG-34


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3.3.2 ABERTURAS EN CIERRES: (¶304.4.2)

Si el tamaño de la abertura es mayor que la mitad del diámetro interno del cierre, la abertura debe diseñarse como una reducción (304.6) o de acuerdo con ¶304.5 si el cierre es plano como una brida.


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Las reglas dadas en ¶304.4.2 se aplican para la determinación del refuerzo requerido en aberturas no mayores a la mitad del diámetro interior del cierre de acuerdo a lo definido en Sección VIII Div. 1 UG-36, excepto que se considere que la abertura tiene adecuado refuerzo si la conexión cumple con los requerimientos de ¶304.3.2.b o .c. El área transversal que requiere refuerzo en cualquier plano que pase por el centro de la abertura y normal a la superficie no debe ser menor que el definido en UG-37 (b), UG-38 y UG-39. El área y zona de refuerzo debe calcularse como para conexiones en derivación (¶304.3.3 y ¶304.3.4) considerando el suscripto h y otras referencias del tubo principal como pertenecientes al cierre. (Ver consideraciones adicionales en ¶304.4.2)

3.4 PRESIÓN DE DISEÑO DE BRIDAS Y PLACAS CIEGAS (BLANKS) (¶304.5)

3.4.1 BRIDAS EN GENERAL

Las bridas que responden a ¶303 y tabla 326.1 pueden ser utilizadas dentro de los rating presión- temperatura establecida. Las bridas que no respondan a esto ni a lo siguiente, deben ser calificadas como se requiere en ¶304.7.2.

Las bridas no estándar, pueden diseñarse de acuerdo al ASME BPVC sección VIII, div. 1. apéndice 2 utilizando las tensiones admisibles y temperaturas del B31.3. A las siguientes anotaciones de la sección VIII, debe aplicarse el sentido que se indica a continuación:

P = Presión de diseño manométrica, psi, (kPa)

Sa = Tensión de diseño de los tornillos / pernos a temperatura atmosférica, psi (kPa)

Sb = Tensión de diseño de los tornillos / pernos a temperatura de diseño, psi (kPa)

Sf = Producto de SEW para el material de la brida o tubo. (Ver ¶303.3.2.e)

Estas reglas no son aplicables a bridas que tengan juntas completas que se extienden más allá del circulo de tornillos / pernos. El ensamble de tornillos / pernos debe estar de acuerdo con Apéndice S del Código ASME Sección VIII, División 1.

3.4.2 BRIDAS CIEGAS

Las bridas ciegas fabricadas de acuerdo a las normas listadas en la tabla 326.1 deben considerarse aptas para el uso a los ratings de presión y temperatura especificados en las mismas.


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El espesor requerido para bridas ciegas no estándar debe calcularse con la siguiente formula. (6): tm = t + c (Fórmula 6) t = Espesor requerido para diseño a presión según las ecuaciones del ASME BPVC Sección VIII División 1 para chapas planas atornilladas (con pernos) (UG_34) A las anotaciones P y SE de esa sección, debe asignársele el sentido de este código (B31.3) y considerar el facto W.

3.4.3 PLACAS CIEGAS. (¶304.5.3) El mínimo espesor requerido para Placas ciegas permanentes debe ser calculado de acuerdo a la siguiente ecuación:

(15)

t= Espesor de diseño por presión calculado según fórmula (15) dg = Diámetro interior de la junta para bridas con resalte y cara plana o el diámetro del alojamiento para juntas tipo anillo y bridas que retienen completamente la junta.

E = Factor de calidad de junta soldada.

P = Presión de diseño manométrica.

S=: Tensión admisible de acuerdo a tablas del apéndice A.

c= Suma de sobre espesores (¶304.1.1)

W=Factor de reducción de esfuerzo a elevada temperatura. Afecta a SE.


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3.5 REDUCCIONES (¶304.6) Reducciones concéntricas o excéntricas de acuerdo con la tabla 326. 1 pueden utilizarse dentro de los ratings establecidos. Si no cumplen con esto (¶303) o lo indicado en ¶304.6.1.b para el caso de las concéntricas, deben calificarse de acuerdo a ¶304.7.2.

3.6 OTROS COMPONENTES. (¶304.7.)

Componentes retenedores de presión fabricados de acuerdo a las normas listadas en la tabla 326.1 son considerados aptos para el uso a los ratings de presión y temperatura especificados en las mismas (De acuerdo con ¶303). Sin embargo el usuario debe prestar atención a que ciertas normas o fabricantes imponen tolerancias más restrictivas para variaciones de las condiciones normales de operación.

3.6.1 COMPONENTES NO LISTADOS. (¶304.7.2.) Componentes no listados, para los cuales las fórmulas y procedimientos de diseño del código (¶304) no son aplicables pueden ser usados bajo las siguientes condiciones: La presión de diseño debe estar basada en cálculos consistentes con los criterios de diseño del código y alguno de los siguientes métodos o una combinación de ellos deben utilizarse para verificar el diseño:

a) Experiencia en servicio exitosa bajo condiciones comparables b) Análisis de tensiones (Stress analysis) experimentales como se describen en el

Código ASME Sección VIII, División 2; cargas de colapso, medidas de deformación, procedimientos foto elásticos, cargas cíclicas y factores de reducción de la resistencia.

c) Pruebas de explosión de acuerdo con la Sección VIII Div. 1 UG-101 del ASME


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BPVC, ASME B16.9 o MSS SP 97. d) Análisis de esfuerzos detallado tales como. método de elementos finitos de

acuerdo con la Sección VIII, División 2, apéndice 4 (utilizando tensiones del apéndice A en lugar de Sm)

e) Se permite interpolar entre tamaños, espesores y clases de presión y los cálculos y documentación, deben estar disponibles para aprobación del dueño y revisión del inspector autorizado.

f) Componentes no cubiertos por las especificaciones de la tabla 326.1, que tienen partes metálicas y no metálicas en los que ambas partes contienen la presión, deben ser evaluados de acuerdo con ¶304.7.2 y ¶A304.7.2.

3.6.2 JUNTAS DE EXPANSIÓN. (¶304.7.4)

El diseño de juntas de expansión metálicas debe estar de acuerdo con el apéndice X: (Ver también apéndice F).

• Las juntas del tipo deslizante deben diseñarse de acuerdo con ¶318 y requerimientos de ¶304.7.4. 1 a 3.

• Otro tipo de juntas de expansión debe ser calificado de acuerdo con ¶304.7.2.


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3.0 B) COMPONENTES: REQUERIMIENTOS DE FLUIDO. (REQUERIMIENTOS REFERIDOS AL TIPO DE FLUÍDO DE SERVICIO APLICABLES PARA COMPONENTES DE TUBERÍA.¶305 A ¶309)

Esta parte de requerimientos específicos, lineamientos y limitaciones que son aplicables a los componentes de tubería en función del fluido y el tipo de servicio. Esta parte pertenece al Código base y se refiere a Fluido Normal, Fluído clase D y Servicio en condiciones cíclicas severas. Los tubos y componentes listados pueden ser utilizados en Servicio con fluido normal, a menos que se indique lo contrario. Tubos y componentes no listados pueden ser utilizados únicamente de acuerdo con ¶302.2.3.

3.1 TUBOS: REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS. (¶305)

SERVICIO CON FLUIDO CATEGORÍA D.

Los siguientes tubos pueden utilizarse únicamente para Servicio con Fluido categoría D. (¶305.2.1) API 5L; Soldado en horno. ASTM A 53, Type F ASTM A 134 (Fabricado con chapa distinta a ASTM A285) ASTM A 139

TUBERÍA QUE REQUIERE SALVAGUARDA. ASTM A 134 (De ASTM A 285); ASTM A 139

CONDICIONES CICLICAS SEVERAS.

Solamente los siguientes tubos pueden utilizarse para estas condiciones.

A) ACERO AL CARBONO API 5L Grade A o B: Sin costura, SAW, costuras recta, Ej > 0.95 API 5L X42, X46, X52, X56, X60, sin costura. ASTM A 53, sin costura ASTM A 106 ASTM A 333, sin costura. ASTM A 369. ASTM A 381, A671, A672, A 691, Ej.> 0.90 B) ACERO DE BAJA E INTERMEDIA ALEACIÓN. ASTM A 333, sin costura ASTM A 335, A 369.


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ASTM A 426, 671, 672, 691; Ej. > 0.90

C) ACERO INOXIDABLE.

ASTM A 268, A 312; sin costura ASTM A 358, A 451; Ej. > 0.90 ASTM A 376, A 430. D) COBRE Y ALEACIONES DE COBRE. ASTM B 42, B466. E) NIQUEL Y ALEACIONES DE NIQUEL. ASTM B 161, B 165, B 167, B407 F) ALEACIONES DE ALUMINIO. ASTM B 210 and B 241: 0 and H112.

3.2 ACCESORIOS, CURVAS, PIEZAS A GAJOS, CONEXIONES SOLDADAS Y SOLAPADAS. (¶306)

3.2.1 ACCESORIOS ESPECÍFICOS: (¶306.1.3)

Salidas de derivaciones soldadas de marca registrada, que satisfagan las pruebas requeridas en ASME B16.9, MSS SP 97 o BPVC sección VIII UG-101 pueden ser usadas dentro de los rating establecidos

3.2.2 ACCESORIOS PARA CONDICIONES CICLICAS SEVERAS. (¶306.1.4)

Solamente pueden utilizarse lo siguientes accesorios: • Forjado; • Conformado (Wrought) y con factor Ej o Ec > 0.90 • Accesorios que conforman MSS SP-43 y "Type C" lap joint stub-end welding" no

deben utilizarse.

3.2.3 TUBOS CURVADOS. (¶306.2)

Si son diseñados de acuerdo a ¶304.2.1 y fabricados de acuerdo con Capítulo ¶332.2.1/2, son aptos para el mismo servicio que el tubo del cual son hechos. Si no


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cumple los requisitos de aplastamiento puede ser calificado de acuerdo a ¶304.7.2 sin exceder el rating correspondiente al tubo recto.

Curvas corrugadas y otros tipos. Deben ser calificadas para diseño por presión de acuerdo con¶304.7.2). Curvas corrugadas y de pliegues no deben utilizarse para condiciones cíclicas severas.

3.2.4 CODOS A GAJOS (SECCIONADOS). (¶306.3)

Si son realizados de acuerdo con ¶304.2.2 y soldados considerando los requerimientos del Fluido de servicio aplicables a juntas de unión de tuberías, ¶311.1, son aptos para el uso con fluido normal.

3.2.5 CODOS A GAJOS (SECCIONADOS), PARA FLUIDO CATEGORÍA D.

Codos con cambio de dirección ( en una junta, mayor a 45º o si son soldados de acuerdo a los requerimientos específicos para soldaduras para servicio con fluido categoría D (¶311.2.1) pueden utilizarse solo para servicio con fluido categoría D.

3.2.6 CODOS A GAJOS (SECCIONADOS), PARA CONDICIONES CÍCLICAS SEVERAS:

Deben ser realizados de acuerdo con los requerimientos de para codos a gajos dados en ¶304.2.3, y soldados de acuerdo con los requerimientos establecidos para soldaduras para este tipo de servicio(¶311.2.2) y tener un ángulo α< 22.5°.

3.2.7 CONEXIONES EN DERIVACIÓN PARA CONDICIONES CICLICAS SEVERAS. (¶306.5.2)

La soldadura debe estar de acuerdo con ¶311.2.2 (Soldaduras para condiciones cíclicas severas) y la fabricación limitada a Figura 328.5.4 D sketch (2) o (4) o Figura 328.5.4.E.

3.3 VÁLVULAS Y COMPONENTES ESPECIALES. (¶307)

Una válvula listada es apta para el servicio con fluido normal. Válvulas listadas que tengan el bonete asegurado al cuerpo con menos de cuatro tornillos / pernos o con "U-bolts" solo pueden utilizarse para servicios con fluido clase "D". (¶307.2). Los requerimientos también se aplican a otros componentes como ser trampas y filtros.

Para las válvulas no listadas, se aplican los mismos requerimientos que para componentes no listados. (¶302.2.3). Rating presión temperatura se establecen según ASME B16.34. Presión de diseño calculada según 304.7.2.

3.4 BRIDAS, PLACAS CIEGAS, CARAS DE BRIDAS Y JUNTAS. (¶308)


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Además de lo indicado en esta parte el Código requiere ver las consideraciones establecidas en el apéndice F. (¶F308 and ¶F312): Venteo: Debe considerarse la necesidad de proveer un venteo al espacio entre las dos soldaduras de bridas slip-on cuando sea necesario monitorear pérdidas o cuando pueden provocarse fallas en caso de que el fluido llene ese espacio. Los tres elementos que constituyen la unión bridada (Bridas, junta y tornillos / pernos), deben ser diseñados y seleccionados de tal forma de asegurar la ausencia de fugas. Las condiciones de servicio, incluyendo cargas externas, momentos, aislación térmica, etc., deben ser consideradas En la instalación debe considerarse: La condición de las superficies de sello. La alineación de las caras de las bridas y el alojamiento de la junta, previo al apriete

de los tornillos /pernos. La implementación de los procedimientos detorqueado aplicables.

Requerimientos específicos para bridas. (¶308.2.1 to .4) Las bridas slip-on deben tener doble soldadura (Ver Fig. 328.5.2.B) cuando en el

servicio puede producirse corrosión severa, agrietado o cargas cíclicas; cuando el fluido es tóxico o peligroso para la salud humana, cuando la temperatura de diseño está por -101ºC (-150ºF) o cuando existen condiciones cíclicas severas.

El uso de bridas slip-on debe ser evitado si muchos ciclos de gran variación de temperatura son esperados. Especialmente si las bridas no están aisladas.

Las bridas Slip-on pueden ser utilizadas como bridas para "Lap joint" solamente como se muestra en la tabla 308.2.1 (A menos que el diseño sea calificado de acuerdo con ¶304.5.1. ( Para requerimientos específicos de diseño y fabricación : Ver ¶308.2.1)

Bridas Socket, Roscadas y para unión expandida, están sujetas a los mismos requerimientos que las juntas de unión del mismo tipo. (¶311.2.4, ¶314.4 and ¶313)

A menos que se apliquen las salvaguardas del apéndice G), una brida que deba ser usada bajo condiciones cíclicas, debe ser del tipo "Welding Neck" de acuerdo ASME B16.5 o ASME B16.47. (O de similares proporciones de acuerdo con ¶304.5.1)

Las caras de las bridas deben ser aptas para el servicio previsto y para las juntas y tornillos / pernos empleados.

Las juntas deben ser seleccionadas de forma tal que las cargas requeridas sobre el asiento sean compatibles con el rating, caras y resistencia de las bridas y sus tornillos / pernos. El material debe ser apto para el servicio previsto.


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TABLA 308.2.1 Tamaños permitidos/Rating /clases para bridas slip-on flanges usadas como "Lap"(1)

Rating Máximo tamaño de brida

150 300 12 Clase DN NPS

300 200 8 1) El espesor real de la vida en el círculo de tornillos / pernos, deberá ser al menos igual que el espesor requerido para la brida en ASME B16.5

3.5 PERNOS/TORNILLOS. (¶309) El termino incluye Tornillos / pernos, espárragos, tornillos, tuercas, tapas y arandelas. Deben conformar las especificaciones listadas o utilizados de acuerdo con ¶302.2.3.

El criterio de selección debe considerar contener la junta y mantener la hermeticidad bajo todas las condiciones previstas.

La utilización de torque controlado debería considerarse para alta y baja temperatura y para condiciones de temperaturas cíclicas y bajo condiciones que involucren vibración o fatiga de forma tal de reducir potenciales fugas y la posibilidad de disminución de tensión de los tornillos / pernos. (¶F309.1)

Requerimientos específicos. (¶309.2)

Tornillos / pernos de baja fluencia: (< 207 MPa; 30 ksi) no deben utilizarse para uniones bridadas rateadas B16.5 Clase 400 o mayor ni para uniones con juntas metálicas. (A menos que sean soportados por cálculos específicos)

Tornillos / pernos de acero al carbono: Pueden utilizarse para juntas no metálicas con bridas rateadas ASME B16.5 Clase 300 y menores con temperaturas del metal de los tornillos / pernos desde -29ºC a 204ºC (-20ºF a 400ºF) (Excepto que se especifique lo contrario)

Tornillos / pernos combinaciones de bridas metálicas: Si al menos una de las bridas es ANSI B16.1, B16.24, MSS SP-42 o MSS SP-51 los tornillos / pernos no deben ser más resistentes que lo correspondiente a tornillos / pernos de baja fluencia, a menos que se utilice bridas de cara plana y juntas completas o se aplique una secuencia y límites en el torqueado.

Tornillos / pernos para condiciones cíclicas severas. Tornillos / pernos de baja fluencia no deben utilizarse.


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3.0 C) JUNTAS DE UNIÓN: REQUERIMIENTOS DEL FLUÍDO.

3.1 INTRODUCCIÓN.

En la parte 4 capítulos del II el Código establece, requisitos, criterios, y limitaciones aplicables a las juntas de unión de tuberías relacionadas con el fluido del Servicio. Contiene requisitos adicionales y limitaciones en las que no están incluidas las referidas a Fluido Clase M y Servicio de alta presión los que están contenidos en los capítulos VIII y IX.

Las juntas de unión de tuberías Piping deben ser seleccionadas de acuerdo a las condiciones de diseño, materiales y fluidas de servicio, considerando la hermeticidad de la unión, resistencia mecánica y cargas externas. (¶310)

Las juntas de unión de tuberías incluidas en esta parte son:

Juntas de unión soldadas Juntas de unión bridadas Juntas de unión expandidas o laminadas Juntas de unión roscadas Juntas de unión por compresión, flared y flareless. Juntas de unión calafateadas Juntas de unión por brazing y soldering Juntas de unión deslizante y de marca registrada.

3.2 JUNTAS DE UNIÓN SOLDADAS (¶311)

3.2.1 INTRODUCCIÓN Las Juntas de unión soldadas pueden usarse en cualquier material permitido por el código para los cuales sea posible calificar un procedimiento de soldadura, soldadores y operadores de soldadura de acuerdo a las reglas establecidas en el capítulo V del código. (Fabricación, ensamble y montaje) Dentro de estas Juntas de unión soldadas se incluyen:

Juntas de unión soldadas a tope Juntas de unión socket weld Filetes Soldaduras de sello

Excepto que se indique lo contrario más abajo, las soldaduras deben: Ejecutarse de acuerdo a los requerimientos del capítulo V (¶328)


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Precalentarse y ser tratadas térmicamente de acuerdo a lo requerido en ¶330 y ¶331 respectivamente.

Examinarse de acuerdo a ¶ 341.4.1 Aceptarse aplicando los criterios de aceptación indicados en ¶341.3.2, para fluido

de servicio normal.

3.2.2 REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS. (¶311.2)

3 . 2 . 2 . 1 Soldaduras para Fluido de servicio categoría D:

Las soldaduras examinadas de acuerdo a ¶341.4.2.y aceptadas de acuerdo a los criterios de la tabla ¶341.3.2 Fluido de servicio categoría D, pueden utilizarse únicamente para ese servicio.

3.2.2.2 Soldaduras para condiciones de Condiciones cíclicas severas.

Deben ser examinadas de acuerdo con ¶341.4.3 utilizando los criterios de aceptación de ¶341.3.2 para condiciones de Condiciones cíclicas severas.

3.2.2.3 Anillos de respaldo e Insertos consumibles.

Si se utilizan en servicios en los que su presencia puede provocar corrosión severa o erosión, deben ser removidos después de soldar y la superficie interna debe ser amolada. Si esto es impracticable debe soldarse sin anillo de respaldo o con un anillo consumible.

3.2.2.4 Juntas de unión socket weld (¶311.2.4)

Deberían ser evitadas en servicios donde puede producirse erosión o corrosión. Debe considerarse especialmente restricciones al uso de este tipo de Juntas de unión para servicios cíclicos de temperatura y/o presión, sujetos a vibraciones o cuando se espere corrosión acelerada por entalladuras. No debe utilizarse socket mayores a DN50 (NPS2) bajo condiciones cíclicas severas. Las dimensiones de las soldaduras deben estar de acuerdo con Figuras 328.5.B y 328.5.2.C. Para fijaciones de drenajes y by passes a componentes por medio de soldadura socket, debe tenerse en cuenta que la profundidad del socket, el diámetro de la perforación y el espesor de respaldo deben conformar a la figura 4 de ANSI B16.11. Las dimensiones del socket y soldaduras socket deben conformar ANSI B16.5 para bridas y ANSI B16.11 para accesorios. La presentación y armado debe efectuarse de acuerdo a lo indicado en el capítulo V


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3.2.2.5 Soldaduras de filetes (¶311.2.5)

Filetes de acuerdo a la figura 328.5.2 pueden utilizarse como soldaduras primarias en soldaduras de accesorios y bridas socket. También pueden utilizarse filetes para fijación de refuerzos y fijaciones estructurales, para suplementar resistencia o reducir concentración de tensiones en soldaduras primarias y para prevenir desensamblado de juntas de unión.

3.2.2.6 Soldaduras de sello (¶311.2.6

Pueden realizarse soldaduras de sello para dar hermeticidad a conexiones, incluidas las roscadas, pero no debe considerarse que contribuyan a la resistencia de la junta. (Ver también ¶328.5.3)

3.2.3 JUNTAS DE UNIÓN BRIDADAS (¶312) Cuando se unen dos bridas de diferente rating, no debe excederse el menor rating. El torque de los tornillos / pernos debe limitarse de forma tal que para lograr la hermeticidad de la unión, no se produzcan cargas excesivas sobre la brida de menor rating. Cuando se une una brida metálica a una no metálica, ambas caras deberían ser planas y deberá utilizarse una junta de diámetro completo. Si se utiliza una junta que cubre solo el diámetro interior del circulo de tornillos / pernos, debería limitarse el torque de los tornillos / pernos, de forma tal de no deformar a la brida no metálica.

3.2.4 JUNTAS DE UNIÓN EXPANDIDAS O MANDRILADAS (¶313)

No deben utilizarse para condiciones cíclicas severas. Debe considerarse especialmente la hermeticidad cuando están sujetas a vibración, expansión o contracción debida a temperatura o a cargas externas. Pueden ser utilizadas cuando se ha demostrado a través de experiencias o ensayos su aptitud para el servicio requerido o cuando se han tomado previsiones para prevenir fallas de las mismas. Si el fluido es tóxico requieren salvaguarda.

3.2.5 JUNTAS DE UNIÓN ROSCADAS (¶314)

Las uniones roscadas son aptas para fluido de servicio normal, excepto que se indique lo contrario. Bajo condiciones cíclicas severas solo pueden utilizarse de acuerdo con lo indicado ¶314.2.1.c y ¶314.2.2. No deben utilizarse cuando se espera corrosión severa o cargas cíclicas.


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Cuando van a ser selladas por medio de soldaduras, no deben utilizarse componentes selladores. El espesor mínimo de la parte macho roscado se muestra en la tabla 314.2.1. Los componentes hembra deben ser equivalentes en resistencia y tenacidad con las especificaciones de la tabla 326.1 El layout de las tuberías roscadas debe minimizar tensiones en las juntas de unión. Cuplas con roscas cilíndricas pueden utilizarse solamente para fluido de servicio categoría D y con componentes de rosca cónica. Juntas de unión con roscas cilíndricas solo pueden ser usadas si la hermeticidad no depende de la rosca. Ver figura 335.3.3 Excepto que sean diseñadas especialmente, uniones roscadas donde el extremo del tubo se proyecta y sirve como sello, solo pueden utilizarse para fluido de servicio categoría D.

TABLE 314.2.1 Espesor mínimo de componentes macho roscados

Fluido Material sensitivo al entallamiento.

Rango de tamaños.(nota 2)

Mínimo espesor de

pared. (nota

1) Normal SI.(nota 3 ) < 40 < 1 1/2 SCH 80

< 50 < 2 SCH 40

65-150 2 1/2-6 SCH 40

Normal NO (e.g. Aust. steel) < 50 < 2 SCH 40S

65-150 2 1/2-6 SCH 40S Categoría

D Indistinto. < 300 < 12 Por ¶304.1.1

Nota general: Usar el mayor entre 304.1.1 o el espesor indicado en esta tabla. Note 1: Para tamaños > DN 50 (NPS 2), las uniones tienen que ser salva guardadas (App. G) para fluidos tóxicos, inflamables o que dañan tejidos humanos. Note 2: Espesor nominal de acuerdo a ASME B 36.10M y ASME B 16.19M. Nota 3: Por ejemplo acero al carbono.

Nota 4: Por ejemplo acero inoxidable austeníticos.


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3.2.1 JUNTAS DE UNIÓN EN "TUBING". (¶315)

La selección del tipo de junta de unión para estas tuberías de pequeño diámetro debe ser realizada considerando los posibles efectos adversos que puedan ocurrir durante o debido a: tales como Ensamble, desensamblado, cargas cíclicas, vibración, shock y expansión y contracción térmica.

Juntas de unión que conforman especificaciones listadas: Pueden ser usadas con Fluido de servicio normal, si: Los accesorios y uniones son aptos para la tubería en cuestión (Máximo y mínimo espesor de pared) Son utilizados dentro de las limitaciones para presión y temperatura de los accesorios. Las juntas de unión son salvaguardadas, cuando son usadas bajo condiciones cíclicas severas.

Juntas de unión que no conforman especificaciones listadas: Pueden ser usadas con Fluido de servicio normal, si: los accesorios son también aptos para las presiones y otras cargas en cuestión y el diseño es calificado de acuerdo con ¶304.7.2. (Diseño por presión de componentes no listados)

3.2.2 JUNTAS DE UNIÓN PESTAÑADAS O CALAFATEADAS (¶316)

Juntas de unión de tipo campana calafateadas deben limitarse a fluido de servicio categoría D y para temperaturas no mayores a 93ºC (200ºF) y dentro de las limitaciones de presión-temperatura de los tubos. Deben tomarse precauciones para el caso de desacople de las Juntas de unión en las curvas y extremos muertos y para soportar reacciones laterales producidas por derivaciones u otras causas.

3.2.3 JUNTAS DE UNIÓN BRACEADAS Y SOLDERED (¶317)

Deben realizarse de acuerdo a lo indicado en el capítulo V (¶333) Las juntas de unión realizadas por soldering pueden utilizarse para fluido de servicio categoría D solamente. Las juntas de unión braceadas pueden utilizarse con fluido de servicio normal. Deben ser salvaguardadas si el fluido es tóxico, inflamable o peligroso para la salud humana. No deben utilizarse bajo condiciones cíclicas severas. Debe considerarse el punto de fusión inferior delos materiales previendo posible exposición al fuego. Filetes con brazing no están permitidos.

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