INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

TUBERIAS

INGENIERÍA QUÍMICA

PRESENTAN: GONZALEZ ROMERO MONSERRAT FABELA SALAS ANDREA VALENTINA PEÑA EMETERIO YENNI MAGDALENA VERA DE PAZ PAOLA GISEEL PROFESOR: ING. GUILLERMO MORALES CAMACHO

METEPEC, MÉXICO; 18 DE MARZO DEL 2010.

SEP DGEST

TUBERIAS

La tubería es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. También es posible transportar mediante tubería materiales que, si bien no son un fluido, se adecúan a este sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera.

¿Qué es?

En tuberías de acero, los diámetros nominales normalizados, están comprendidos en el intervalo de 1/8 a 30 pulg.

En tuberías grandes de más de 12 pulg de diámetro, el diámetro nominal es igual al diámetro externo real.

En tuberías pequeñas el diámetro nominal no corresponde a ninguna dimensión real.

Para tuberías de 3 a 12 pulg el valor nominal es próximo al diámetro interno real, pero para tuberías muy pequeñas esto no es cierto.

CARACTERIASTICAS DE TAMAÑOS Y GENERALIDADES

El espesor de pared de una tubería viene dado por el número de catálogo, que aumenta con el espesor. Se utilizan los diez números de catálogo, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 y 160; sin embargo, para tuberías de diámetro inferior a 8 pulg, solamente son habituales los números 40,80, 120 y 160.

El tamaño viene dado por el diámetro exterior. El valor nominal corresponde al diámetro exterior real, dentro de tolerancias muy estrechas. El espesor de pared viene generalmente dado por el número BWG (Birmingham wire gauge) que varía desde 24 (muy ligero) hasta 7 (muy pesado).

 El tamaño óptimo de tubería, para un caso

determinado, depende;  De los costes relativos de instalación, De la potencia Mantenimiento De las tuberías y accesorios de repuesto.  En instalaciones pequeñas basta con una estimación

según criterio.  

SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE TUBERIA

Velocidad de fluidos en tuberías

Fluido Tipo de fluido

Velocidad

ft/s ft/m

Líquidos poco viscosos

Flujo por gravedad

0.5-1 0.12-0.30

Entrada de bomba

1-3 0.3-0.9

Salida de bomba

4-10 1.2-3

Línea de conducción

4-8 1.2-2.4

Líquidos viscosos

Entrada de bomba

0.2-0.5 0.06-0.15

Salida de bomba

0.5-2 0.15-0.6

Vapor de agua

30-50 9-15

Aire o gas 30-100 9-30

Hay tres métodos de fabricación de tubería. Sin costura (sin soldadura). Con costura longitudinal. Con soldadura helicoidal (o en espiral).

Fabricación

Las tuberías se construyen de diversos materiales en función de consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el hierro fundido, acero, latón, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC, polietileno de alta densidad (PEAD), etcétera.

Materiales

Agua. Desagües. Gas. Calefacción.

Uso domestico

Uso industrial Energía. Petroquímica.

La lista siguiente muestra los pasos que deben completarse en el diseño mecánico de cualquier sistema de tuberías:

 1. Establecimiento de las condiciones de diseño

incluyendo presión, temperaturas y otras condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos, choques de fluido, gradientes térmicos y número de ciclos de varias cargas.

2. Determinación del diámetro de la tubería, el cual depende fundamentalmente de las condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presión del fluido.

3. Selección de los materiales de la tubería con base en corrosión, fragilización y resistencia.

4. Selección de las clases de "rating" de bridas y válvulas.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE TUBERÍAS

4. Cálculo del espesor mínimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de diseño, de manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzos tangenciales producidos por la presión del fluido.

5. Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de tuberías.

6. Análisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la tubería.

PRESIÓN DE DISEÑO La presión de diseño no debe ser menor que

la presión a las condiciones más severas de presión y temperatura coincidentes, externa o internamente, que se espere en operación normal.

La condición más severa de presión y temperatura coincidente, es aquella condición que resulte en el mayor espesor requerido y en la clasificación más alta de los componentes del sistema de tuberías.

TEMPERATURA DE DISEÑO

La temperatura de diseño es la temperatura del metal que representa la condición más severa de presión y temperatura coincidentes. Los requisitos para determinar la temperatura del metal de diseño para tuberías

Fluido Presión de diseño

ESPESOR DE PARED

El mínimo espesor de pared para cualquier tubosometido a presión interna o externa es unafunción de:

Presión de diseño Diámetro de diseño del tubo

El mínimo espesor de pared de cualquier tubo debe incluir la tolerancia apropiada de fabricación.

EL PRINCIPIO DE BERNOULLI

A estos efectos es de aplicación el Principio de Bernoulli, que no es sino la formulación, a lo largo de una línea de flujo, de la Ley de conservación de la energía. Para un fluido ideal, sin rozamiento, se expresa.

CONSIDERACIONES SOBRE ARREGLOS DE TUBERÍAS

Facilidad de Operación Los puntos de operación y control tales como aquellos donde están

instalados válvulas, bridas, instrumentos, toma-muestras y drenajes, deberán ser ubicados de modo que esas partes del sistema puedan ser operadas con mínima dificultad.

Accesibilidad para Mantenimiento El sistema de tubería deberá ser proyectado de manera tal que cada

porción del sistema pueda ser reparado o reemplazado con mínima dificultad. Deben proveerse espacios libres, como por ejemplo, en los cabezales o extremos de los intercambiadores de calor, carcasa y tubos, para permitir la remoción del haz tubular.

Economía Deben llevarse a cabo estudios de ruta de las tuberías, para determinar

el trazado económico del sistema. Existe una tendencia frecuente de parte de algunos diseñadores a prever excesiva flexibilidad en los sistemas de tuberías. Esto puede incrementar los costos de material de fabricación más de lo necesario y algunas veces puede conducir a vibraciones excesivas en el sistema.

Requerimientos Especiales de Proceso Para algunos sistemas de tubería, la presión

disponible es crítica, de modo que las pérdidas de presión por flujo debido a codos y otros accesorios en la línea deben ser minimizadas.

Ampliaciones Futuras En el diseño de un sistema de tubería deben

hacerse consideraciones sobre la posibilidad de futuras ampliaciones.

Apariencia El sistema de tubería nuevo deberá proyectarse de

forma que armonice físicamente con los sistemas de tuberías existentes, con los equipos y los elementos de infraestructura de la refinería, tales como calles, edificios, etc.

Es muy importante un correcto aislamiento de las

tuberías para evitar desequilibrios en la red, entre

las zonas alejadas y las próximas a la caldera o equipo centralizado del

edificio.

AISLAMIENTO EN TUBERIAS

Entre un 40 y un 60% de los costes de mantenimiento de las tuberías es imputable a la corrosión que aparece debajo del aislamiento. La causa principal es la humedad en el aislamiento que pasa desapercibida. La humedad puede penetrar en el aislamiento debido, por ejemplo, a un recubrimiento dañado o a la transmisión de vapor de agua

Las tuberías de conexión de las calderas o depósitos con los emisores o puntos de consumo de agua caliente sanitaria deben aislarse para conseguir un funcionamiento eficiente de la instalación y evitar consumos energéticos y de agua innecesarios.

1.Temperatura: - 270ºC a - 84ºC

* Criterios: Control de congelación y condensación* Requerimientos: Múltiples barreras de vapor /

humedad* Aislamientos: Celda cerrada* Usos: Equipos para Producción Gases del Aire

2. Baja Temperatura: - 84ºC a 16ºC

* Criterios: Control de condensación y congelación* Requerimientos: Barreras de vapor / humedad* Aislamientos: Celda cerrada; Espumas plásticas;

Lana de Vidrio.* Usos: Refrigeración; Servicios de Agua fría y

helada;

3. Temperatura Intermedia: 16 ºC a 538ºC

* Aislamientos: Lana mineral; Silicato de Calcio;

* Aplicaciones: Líneas de vapor de baja, media y alta presión, líneas de condensado de alta temperatura, líneas de vapor recalentado, hervidores, evaporadores, hornos, calderas, precipitadores electrostáticos, secadores, ductos de aire caliente, reactores, intercambiadores de calor.

4. Temperatura Alta: 538ºC a 871ºC

* Criterios: Reducción de Pérdidas de Calor; Ahorro y Conservación Energía.

* Requerimientos: Alta Resistencia Térmica; Resistencia Mecánica; Costos

* Aislamientos: Silicato de Calcio; Perlita; Fibra Cerámica, Lana mineral

* Aplicaciones: turbinas, incineradores.

CUBRETUBERIAS

Elementos moldeados de lana de vidrio con forma cilíndrica y estructura concéntrica. Llevan practicada una apertura en su generatriz para permitir su apertura y de esta forma su colocación sobre la tubería y están provistas de un recubrimiento de aluminio reforzado con una lengüeta autoadhesiva que permite el fácil cierre.

APLICACIONES

Aislamiento térmico de tuberías de calefacción y refrigeración en locales y zonas cubiertas.

En el caso de que la tubería a aislar seencuentre a la intemperie o en una zonadonde pueda sufrir golpes, se aconseja elempleo de Coquillas de lana devidrio revestidas con una chapa de

aluminio.

COQUILLAS: unos cilindros rígidos que se adquieren en cualquier tienda de bricolaje

Manta de lana de roca con malla metálica de acero galvanizado por su cara exterior.

Coquillas de lana de vidrio revestidas con una chapa de aluminio.

Coquillas elastoméricas

Manta de lana mineral

A continuación se enumeran algunos códigos que contemplan el diseño de sistemas de tuberías

ASME/ANSI ASME B31.1 - Tuberías en plantas de generación ASME B31.3 - Plantas de proceso ASME B31.4 - Transporte de hidrocarburos líquidos, gas

petrolero, Anhidridos amoniacales y Alcoholes ASME B31.5 - Tuberías para refrigeración ASME B31.8 - Conducciones de gas ASME B31.9 - Tuberías para edificios de servicios

EUROCÓDIGO Artículo principal: Comité Europeo de Normalización EN 13480 Tuberías industriales metálicas EN 10255 Tamaño de tubería

Códigos

Su propósito de es proveer criterios más estrictos para el rendimiento de juntas de tubería para conexiones de estructura a tubo para prevenir infiltración hacia dentro de la tubería que pudiese resultar en asentamiento o derrumbe del pavimento alrededor de estructuras.

ASTM F 2510/F 2510M

Especificaciones estándar para tubería de PVC Diámetros exteriores y espesor de pared de la tubería de plástico PVC CD 40

ASTM D 1785

Standard Specification for Tipo PSM poli (cloruro de vinilo) (PVC) y accesorios de tuberías de alcantarillado

ASTM D 3034

Tubería de cobre

COSTOS PARA TUBERIAS

• Tuberías en acero galvanizado

DiámetroInterno(Pulg.)

Especi-ficaciones

I.N.O.S.

Espesorde Pared

cm.

LargoUtilmts.

Pesoaprox.Kg/ML.

Precio pormetro lineal.

(BsF.)

36

C-4C-5C-6C-7

10.2 2.50 780

560,30640,50766,00

1.044,15

42

C-4C-5C-6C-7

11.4 2.50 1.020

770,05860,25

1.052,301.429,75

48

C-4C-5C-6C-7

-12.712.712.7

2.50 1.288

971,201.085,801.328,451.826,20

54

C-4C-5C-6C-7

14.0 2.50 1.588

1.413,401.606,451.909,552.243,35

60

C-4C-5C-6C-7

15.2 2.50 1.924

1.581,651.788,752.145,402.588,55

66

C-4C-5C-6C-7

16.5 2.50 2.303

1.871,702.117,302.547,203.099,30

72

C-4C-5C-6C-7

17.8 2.50 2.684

2.170,452.465,052.897,003.325,65

TUBOS DE CONCRETO