1. Criterios de Ing de análisis de flexibilidad y
soportado Guía análisis no formal
PROYECTO:
PROJECT:
43 CC NORESTE Especificación
UNIDAD:
UNIT: DIRECCIÓN TÉCNICA (DITE)
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FECHA:
DATE: 15/15/2016
ID 2:
HOJA
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Preparado / Prepared Revisado / Reviewed Aprobado / Approved
HLAH JGED MZCH
VERIFICACIÓN DE DISEÑO
DESIGN VERIFICATION
Nivel 1
Level 1
Nivel 2
Level 2
No aplica
Not apply
ET12000637100000 N OVERN OCAL
C O N T R O L D E R E V I S I O N E S
R E V I S I O N C O N T R O L
UREV.
UFECHA
UDATE
UMOTIVO
UREASON
UHOJAS REVISADAS
UMODIFIED PAGES
0 15/12/16 Edición Inicial NA
Firmado
digitalmente por:
Lahcen Hadjadj
Aoul
ND: CN = Lahcen
Hadjadj Aoul OU =
Clientes, Usuarios
Fecha: 2016.12.16
13:14:50 +01'00'
Lahcen
Hadjadj
Aoul
Julio Garcia
Redondo
2016.12.19
10:17:54 +
02'00'
2. Criterios de diseño-Guía soportado de tubería sin cálculo formal
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ÍNDICE
1. OBJETO
2. ALCANCE
3. GENERAL
3.1 Cargas a considerar
3.2 Metodología
3.3 Recomendaciones de soportado
3.4 Desarrollo
4. ESPACIAMENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SUSTENTADAS
4.1 Espaciamentos
4.2 Reacciones verticales 12
5. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS OCASIONALES 13
5.1 Sismo 13
5.2 Viento 14
6. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SECUNDARIAS 16
6.1 Brazo térmico 16
6.2 Espaciamiento por conexiones a equipos o tubería mayor 17
7. CONFIGURACIONES RECOMENDADAS EN RAMALES 20
8. ANEXO A: FLUJOGRAMA 21
9. ANEXO B: TABLAS 22
9.1 B1: TABLAS APLICABLES A PLANTA 22
9.2 B2: TABLAS PARTICULARIZADAS A RACK 23
9.3 B3: TABLA UNIONES RIGIDAS VICTAULIC 24
9.4 B4: TABLA UNIONES RIGIDAS VICPRESS 25
10. ANEXO C: EJEMPLO 26
11. ANEXO D: PLANOS TÍPICOS 27
11.1 Normativa y estándares 27
11.2 Alcance 27
11.3 Estándares 28
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1. OBJETO
Esta guía tiene por objeto determinar las cargas de diseño de soportes, tanto verticales
como horizontales, que se aplicarán a todas aquellas tuberías no sometidas a cálculo
formal de flexibilidad, para el proyecto 43 CC NORESTE. Tales cargas servirán para la
definición y justificación del soporte utilizado, tanto de catálogo como estructurales.
2. ALCANCE
El ámbito de aplicación incluye la tubería de acero al carbono e inoxidable. No incluye la
tubería plástica.
Los soportes serán ejecutados de acuerdo a los planos de soportes de tuberías del
presente documento.
LINEAS CON ANALISIS NO FORMAL DE FLEXIBILIDAD
DIÁMETRO 2,5"=<DN=<10" DN<2,5"
TEMPERATURA T<150ºC T<260ºC
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3. GENERAL
3.1 Cargas a considerar
Las cargas producidas sobre las tuberías objeto de la presente guía pueden ser de distinta
índole, debiéndose tener en cuenta la acción conjunta de sus efectos a la hora de diseñar
los soportes.
Estas cargas, en base a su naturaleza, pueden clasificarse de la siguiente manera:
3.1.1 Cargas Sustentadas o Primarias
3.1.1.1 Cargas muertas
Como carga o peso muerto se considera el peso propio de la tubería, el del fluido que
transporta y el del aislamiento, si existiera. A efectos de cálculo, para el peso muerto,
todas las tuberías se consideran llenas de agua o de gas/aire. Cuando la densidad del
fluido conducido supere la del agua, para el cálculo se sustituirá ésta por la del fluido
transportado.
3.1.1.2 Cargas concentradas
Por cargas concentradas se entiende cualquier tipo de peso localizado sobre la tubería,
como puede ser el correspondiente a elementos intercalados en la misma (válvulas, filtros,
etc.), o el producido por la acción de un tramo vertical de tubería que está situado entre
dos soportes de un tramo horizontal.
El peso de estos elementos deberá ser considerado como el producido por una carga
puntual en el tramo de tuberías en el que se haya, sumando sus efectos al del peso
muerto del apartado anterior.
3.1.1.3 Cargas Ocasionales
Serán acciones con una duración limitada. La naturaleza de estas cargas será siempre de
origen primario.
Se considerarán, cuando sea de aplicación, las cargas producidas por la acción del viento,
la nieve y las cargas de origen sísmicas.
3.1.2 Cargas Secundarias
Las cargas secundarias son las debidas al impedimento de la dilatación térmica de la
tubería (en este caso de importancia limitada).
Se originan también por los desplazamientos impuestos por conexión a tubería mayor, a
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equipos y a soportes que controlan la dilatación.
3.1.3 Prueba hidráulica
En las tuberías con fluido aire/gas cuya prueba de fugas y/o de presión se haga con agua
tanto el espaciamiento como las reacciones serán las del fluido contenido (aire/gas),
mientras que la reacción debida a la prueba hidráulica será la de la tubería llena de agua.
3.2 Metodología
Una vez que se haya elegido una primera aproximación al rutado que va a seguir la
tubería, se procederá a hacer la conveniente separación de tramos para su estudio.
Se calcularán los espaciamientos básicos y corregidos y sus reacciones obteniendo unas
tablas específicas para el proyecto.
Posteriormente y con dichas tablas se hará el diseño de cada uno de los soportes a través
de las cargas que aparecen en dichas tablas.
En el Anexo A se encuentra un flujograma de las casuísticas que se presentan a
continuación.
En el Anexo C se puede ver un ejemplo práctico.
3.3 Recomendaciones de soportado
A continuación se enumeran una serie de recomendaciones a tener en cuenta a la hora de
fijar la localización de soportes en una tubería determinada:
a) Se situarán los soportes lo más cerca posible de pesos concentrados (por ejemplo
válvulas, bridas, derivaciones, etc.)
b) Se evitará situar soportes en codos, pero sí cerca de éstos.
c) Se evitará en lo posible situar soportes de peso en tuberías verticales con objeto de
evitar la soldadura integral de diversos elementos a la tubería (tacos, puntales, discos,
orejetas, etc.) procurando soportarse en los tramos horizontales adyacentes. Por el
contrario, siempre que sea posible, se instalarán guías en dichos tramos de tubería
vertical para dar estabilidad a las mismas.
d) Los soportes en general deben localizarse lo más próximo posible de estructuras
existentes con objeto de facilitar el diseño y su construcción, minimizándose los costes
de material suplementario entre el soporte y la estructura.
e) La posición de los soportes no debe coincidir con soldaduras entre propios tramos de
tuberías o de estas con accesorios como válvulas, codos, bridas, etc. para permitir la
inspección de las mismas. Es aconsejable dejar un espacio libre como mínimo de 3
veces el espesor de la tubería más 50 mm. Asimismo los soportes no deben interferir
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con espacios necesarios para la operación o el mantenimiento de equipos próximos.
f) Cuando varias tuberías de igual o distinto diámetro discurran paralelas en parte de su
trazado, es conveniente que la generatriz inferior de todas ellas esté a la misma
elevación para poder utilizar soportes comunes a todas ellas reduciendo costos,
facilitando el diseño y evitando de esta forma un mayor número de soportes
individualizados.
g) Para los casos de carga térmica los soportes que se introduzcan tendrán como misión
principal controlar los desplazamientos térmicos de la tubería con objeto de aliviar las
sobrecargas en las toberas de equipos, si procede.
h) Los sistemas se diseñarán de forma que resulten fundamentalmente flexibles tanto en
su totalidad, como en cada una de las porciones en que pueda ser subdividido. Se ha
de evitar particularmente cualquier tipo de rigidizado adicional en los puntos de su
trazado en que se produzca una transición entre estructuras independientes de
soportado. Además, se reducirán al mínimo los puntos de soportado “fijos”, siendo
preferibles en caso necesario, topes con holgura suficiente.
i) Para el sismo:
Se evitará el rigidizado inducido en un sistema principal por la presencia de soportes
rígidos aplicados en derivaciones o ramales secundarios, en puntos de los mismos
próximos al punto de derivación.
Se controlará que el movimiento lateral de las tuberías no pueda impactar a otros
sistemas de tuberías, estructuras etc., prestando especial cuidado a líneas de
pequeño diámetro con válvulas motorizadas, por ejemplo.
Se preverán los medios necesarios para evitar que el movimiento lateral pueda
causar la pérdida de apoyo vertical de las tuberías mediante la disposición de topes
adecuados.
Se deberá colocar soportes tipo guía aguas arriba y aguas debajo de pesos
concentrados (válvulas, filtros…)
3.4 Desarrollo
La distancia entre soportes de tuberías se determina basándose en una tubería horizontal
y recta sometida a la acción de su propio peso tomada como una carga distribuida y
aplicando posteriormente en caso de ser necesario las correspondientes correcciones
necesarias.
El desarrollo se realiza según las siguientes premisas:
Se han considerado los casos de tubería con fluido gas (densidad 1 Kg/m3) o fluido
agua (densidad 1000 Kg/m3).
Se contempla la posibilidad de que las tuberías estén calorífugadas o sin calorifugar.
Las distancias indicadas corresponden a la menor de las distancias obtenidas con
cualquiera de los espesores para cada uno de los diámetros.
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Los criterios de aceptación, de cara a determinar la distancia máxima entre apoyos,
han sido los siguientes:
Para el caso de la tensión la máxima que podría soportar la tubería será:
t
DP
Smáx
t
DP
S hh
.2
.
.2
.
Siendo hS la tensión admisible del material a temperatura máxima de operación
(260ºC).
Sabiendo que:
w
t
DP
Sh
.4
.
Siendo el primer sumando el término correspondiente a la tensión longitudinal y el
segundo sumando el correspondiente al peso. El primer sumando nos dará que es
igual a
2
hS , por lo tanto el término debido al peso será el siguiente:
2
.75,0 hS
Tomando un coeficiente de seguridad 0,75. Así pues el término de la tensión debida a los
momentos originados por el peso no podrá sobrepasar el valor anteriormente obtenido.
Para el acero al carbono se ha tomado la Sh del A106Gr.B y para el acero inoxidable la del
A312 Gr. 304L. También se ha estimado el módulo de elasticidad E para estos materiales.
Los diámetros, Schedule y espesores de aislamiento utilizados como datos de partida son
los del proyecto.
Para cada diámetro se ha considerado, en general, el espaciamiento mayor, calculado
para la tubería de mayor y la de menor espesor
La flecha admisible dependerá de cada proyecto. Flechas típicas son: 2’5, 4, y 8 mm.
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4. ESPACIAMENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SUSTENTADAS
4.1 Espaciamentos
4.1.1 Tramo Recto. Espaciamiento básico
Para determinar el espaciamiento entre soportes en una tubería, en este primer caso
supondremos que solo existe el peso propio, es decir, el peso debido a la tubería
teniendo en cuenta su fluido transportado y (si lleva), el peso del aislamiento.
Se calcula el espaciamiento de los soportes de la tubería a flecha y a tensión
Para los cálculos se han tomado varios modelos:
VIGA (NI EMP. NI APOYADA) Sam Kannapan
VIGA (NI EMPOTR. NI APOYADA)75% Tensión
VIGA CONTINUA 75% Tensión
VIGA BIEMPOTRADA 75% Tensión
Cálculo a flecha
Formula Sam Kannapan
VIGA(NI EMP. NI
APOYADA)
VIGA(NI EMPOTR. NI
APOYADA)
75% Tensión
VIGA CONTINUA
75% Tensión
VIGA BIEMPOTRADA
75% Tensión
: flecha máxima permitida (mm)
L: distancia entre soportes (mm)
E: módulo elástico (kg/mm2
)
I: inercia de la tubería (mm4
)
totalQ : peso distribuido de la tubería (kg)
Nota: la Formula de Sam Kannapan difiere de la viga ni empotrada ni apoyada por las
4
128···
Qtotal
IE
L
4
384···
Qtotal
IE
L
4
.··
Qtotal
IE
L
4
85,142···
Qtotal
IE
L
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unidades de trabajo (en unidades inglesas)
La distancia entre soportes anteriormente expuesta dependerá de la flecha máxima
admisible.
Calculo a tensión
Para el cálculo a tensión admisible del material se han usado los mismos modelos que
antes
Formula Sam Kannapan
VIGA(NI EMP. NI
APOYADA)
VIGA(NI EMPOTR. NI
APOYADA)
75% Tensión
VIGA CONTINUA
75% Tensión
VIGA BIEMPOTRADA
75% Tensión
Siendo:
L: distancia entre soportes cuando está limitado por la tensión admisible (m)
Sh: tensión admisible del material (Pa) según ASME B31.1
Tensión de diseño (Pa)
W: módulo resistente (m3)
totalQ : peso distribuido de la tubería (N/m2)
Una vez realizados los cálculos para determinar el distanciamiento entre soportes
seleccionaremos la distancia menor de todos los casos calculados.
Qtotal
w
L
10··
Qtotal
W
L
6,9··
Qtotal
ShW
L
··4.0
Qtotal
W
L
12··
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4.1.2 Codos .Corrección del espaciamiento básico
Para espaciamientos en voladizo, como es el caso de los codos o curvados, se puede
usar la aproximación del cuarto de circulo1
Por ejemplo si LB = 0,45 Ls entonces el voladizo admisible LA será 0,16 Ls
4.1.3 Carga concentrada Corrección del espaciamiento básico
Los resultados obtenidos para el distanciamiento entre soportes se han calculado
mediante un factor reductor, el cual, reduce el distanciamiento (L) anteriormente obtenido,
en función de la carga concentrada y de la situación de dicha carga respecto al soporte.
Así pues el vano correspondiente se calcularía de la siguiente manera:
LfLeq .
1
Referencia: Pipe Stress Engineering,2009, Liang Chuan Peng, ed. ASME Press
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El factor empleado es el siguiente:
2/1
2
)1(..121
1
f
Donde
LQ
P
total
y
L
a
Siendo:
P(Kg): carga concentrada aplicada
a(m): Distancia de la carga puntual al soporte más cercano
L(mm): Distancia entre soportes anteriormente dada (espaciamiento básico)
Leq(mm): Distancia equivalente (distancia a aplicar entre soportes)
:totalQ (kg/m) Peso distribuido de la tubería
Para cubrir el rango de cargas puntuales con respecto al vano, se ha calculado en un extremo del
vano (β=1), en un cuarto del vano (β=0.75) y en mitad del vano (β=0.5)
4.1.4 Tramos verticales en tubería
Los tramos de tubería en dirección transversal se tratarán como una carga concentrada no
excéntrica de valor igual al peso del tramo correspondiente. Por lo que aplica lo indicado
en el apartado anterior.
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4.2 Reacciones verticales
Las reacciones verticales que aparecen en los soportes ( ), ba RR , dependerán de los vanos
que consideremos. Para ello se tomaran como punto de partida los espaciamientos
obtenidos anteriormente, tanto para tuberías con pesos concentrados como para tuberías
donde sólo exista el peso propio.
eq
totaleqa
L
x
PQLR 1... y
eq
totaleqb
L
x
PQLR .
Siendo, (x=a)
aR (kg): Valor de la reacción en el soporte más próximo al peso concentrado.
bR (kg): Valor de la reacción en el soporte más lejano al peso concentrado.
totalQ (Kg/mm): Peso total de la tubería, incluyendo el peso de las secciones rectas de acero,
de aislamiento y recubrimiento (caso de existir) y del fluido que contiene.
P (Kg): Peso concentrado
eqL (mm): Espaciamiento equivalente entre soportes
x(mm): Distancia desde el peso concentrado al soporte en el que se quiere obtener el valor de
la reacción.
Ra
Rb
a
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5. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS OCASIONALES
En este apartado se pretende determinar las reacciones laterales en guías o limit stop.
Estas cargas en los apoyos son debidas al empuje del viento, en aquellas tuberías
exteriores expuestas al mismo, o la acción sísmica.
5.1 Sismo
5.1.1 Espaciamiento entre guías
Los cálculos se han realizado con las tuberías llenas de agua o gas y con aislamiento o
sin él.
En tuberías interiores solo se considerará la acción sísmica y no de viento.
Para el cálculo del espaciamiento entre guías se han usado las fórmulas ASCE que indica
que hay que tomar el menor de los resultados de las siguientes fórmulas:
Lg= 25.0
·94.1
a
L
and Lg=
a
Sy
L··075.0
a= Aceleración horizontal /Horizontal aceleration
Sy= Tensión de fluencia / Yield Stress
L= Espaciamiento básico/Span
Se obtiene el espaciamiento máximo entre soportes guía, y se adecua a ser un múltiplo de
un espaciamiento básico del proyecto, por ejemplo 2 espaciamientos básicos
Es necesario dividir el espaciamiento entre 1,7 en caso de tener tubería roscada, con
soldadura fuerte o con soldadura blanda:
En el caso de pesos concentrados añadir a la carga sísmica del soporte en cada dirección
“a" veces el peso concentrado (a= aceleración)
Se recomienda que en vanos con carga concentrada los soportes anterior y posterior a la
carga sean guías.
5.1.2 Reacciones laterales
Para obtener las reacciones debidas al sismo se toma la aceleración de cada proyecto.
Lg
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Las reacciones están mayoradas por un coeficiente de 1,5 para prever posibles
simplificaciones adoptadas en el método de cálculo.
Esta sería la reacción lateral en las guías en caso de no haber carga concentrada
LnaQR HtotalLateral .5,1
aH= Aceleración horizontal /Horizontal aceleration
Qtotal= Pesos totales por metro (tubería+aislamiento+fluido) / Total weight per meter (pipe+insulation+fluid)
n·L= n· Espaciamiento básico (típicamente n=2) / n· Span (typically n=2)
En tramos de masas concentradas, se adiciona a las cargas en soportes el
producto de la masa por la aceleracion horizontal
5.1.3 Reacciones Verticales
Las reacciones verticales en cada soporte se calculan para la aceleración vertical.
LaQR VtotalVertical .5,1
av= Aceleración vertical /Vertical aceleration
Qtotal= Pesos totales por metro (tubería+aislamiento+fluido) / Total weight per meter (pipe+insulation+fluid)
L= Espaciamiento básico / Span
En tramos de masas concentradas, se adiciona a las cargas en soportes el producto de la
masa por la aceleración vertical
5.1.4 Reacciones longitudinales
Las cargas longitudinales en el soporte stop o guia de tramo perpendicular para n
espaciamientos básicos se calculan de la siguiente forma
LnaQR HtotalalLongitudin .5,1
En tramos de masas concentradas, se adiciona a las cargas en soportes el producto de la
masa por la aceleración horizontal
5.2 Viento
5.2.1 Espaciamiento entre guías
Una vez ajustado el espaciamiento básico, se comprueba el cumplimiento de la tensión
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frente a la carga de viento, y sus reacciones en los apoyos. La comprobación se realiza
frente a 0,7 Sh, que es la tensión para el peso combinado con el viento, que queda por
agotar, para llegar a 1,2 Sh, que es el límite de ASME B31.1 para tensiones ocasionales
(Se considera que 0,5Sh se destina a agotar el termino de presión).
22
····
·6.9
1
7.0 LQtotalLnDPev
W
Sh donde
16
·
·8.9
2
V
Pev
Pev =Presión estática del viento (Pa).
Ln= Longitud entre apoyos tipo guía lateral (m), 1, 2, 3, 4…n veces el espaciamiento
básico
L= Espaciamiento Básico
D= Diámetro exterior de la tubería + aislamiento (m).
Sh= Tensión admisible según Asme B31.1 (Pa) a la Tª de diseño.
α= Factor de forma (0,6 en tuberías).
V= Velocidad de diseño del viento (m/s). Varía según la altura
D= Diámetro exterior de la tubería, contando el aislamiento si lo lleva.
La presión estática se puede calcular para las distintas alturas de tuberías en el proyecto.
5.2.2 Reacciones laterales
Las reacciones laterales serán por tanto:
Pev =Presión estática del viento (Pa).
Ln= Longitud entre apoyos tipo guía lateral (m), 1, 2, 3, 4…n veces el espaciamiento
básico
D= Diámetro exterior de la tubería + aislamiento (m).
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6. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SECUNDARIAS
6.1 Brazo térmico
Es necesario en tramos rectos de tuberías con temperatura, que se respete una distancia,
al primer soporte tipo guía en el primer cambio de dirección que se produzca.
La tubería ha de ser trazada con una mínima flexibilidad, y los soportes han de guardar un
mínimo espaciamiento, para que los efectos derivados por la dilatación sean de carácter
menor.
Estas reglas se basan en la fórmula de Liang Chuan (L.C.) Peng de su libro Pipe Stress
Engineering del 2009 Ed. ASME Press.
6.1.1 Espaciamiento
·
··3
Sh
DE
L
L= brazo necesario (m) para absorber la dilatación del tramo recto
Sh= tensión admisible (Psi/Mpa)
E= Módulo de elasticidad (Psi/Mpa)
∆= dilatación a absorber (m)
6.1.2 Reacciones
Las cargas en el primer soporte se calculan según la siguiente formula de resistencia de
materiales. Es en la dirección de la dilatación
312
·10
···3
L
IE
R
R= Reacción térmica en el soporte (N)
E= Módulo de elasticidad (Pa)
I= Momento de Inercia (mm4)
∆= dilatación a absorber (m)
L= brazo necesario (m) para absorber la dilatación del tramo recto
La carga en el segundo soporte (desde el codo) se asume de la mitad de valor que la
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carga del primer soporte, y en sentido contrario a este
6.2 Espaciamiento por conexiones a equipos o tubería mayor
6.2.1 Corrección por proximidad a Tubuladura de Equipo
Los resultados se presentan para una configuración de tubería horizontal y de sección
recta que conecta a un equipo.
Para cada configuración estudiada se ofrece el máximo espaciamiento entre la tobera o
conexión y el primer soporte (L) y la reacción vertical que aparece (R).
La reacción ofrecida en las tablas de resultados es la que aparecerá en el soporte
asociada al tramo objeto de estudio en este apartado (desde la tobera hasta el primer
soporte). En ese mismo soporte aparecerá también una reacción asociada al tramo de
tubería adyacente al estudiado y que comparte con él el soporte en cuestión.
6.2.2 Corrección por desplazamientos térmicos en toberas
Los resultados se presentan para una configuración multiapoyada de tubería horizontal y
de sección recta, que conecta a un equipo.
Las distintas situaciones reales que pueden presentarse se reducen a dos casos típicos.
Para cada uno de ellos, se ofrecen conjuntamente los valores de espaciamientos mínimos
y reacciones en el soporte, dependiendo de cuál sea el desplazamiento de la tobera.
Wtotal
Y
Z
TUBULADURA
Lo
R
(L)
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Para cada configuración estudiada se ofrece el mínimo espaciamiento necesario entre la
tobera y el primer soporte.
Caso típico I
L1
R1
Y
Z
X
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Caso típico II
La reacción ofrecida en las tablas de resultados es la que aparecerá en el soporte
asociada al tramo objeto de estudio en este apartado (desde la tobera hasta el primer
soporte), y debida a los desplazamientos de la tobera. En ese mismo soporte aparecerá
también una reacción asociada al tramo de tubería adyacente al estudiado y que comparte
con él el soporte en cuestión, así como la debida al peso muerto del propio tramo.
Las tablas de resultados se han organizado para entrar con los siguientes datos y en el
siguiente orden:
Desplazamientos en la tobera: D (m).
Diámetro Nominal.
Material.
Schedule.
6.2.3 Corrección por desplazamientos térmicos en conexiones a tubería mayor
Mismos casos que el apartado anterior pero particularizado a conexiones a tubería mayor
LII
LII
20. Criterios de diseño-Guía soportado de tubería sin cálculo formal
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PROJECT:
43 CC NORESTE
IDENTIFIC.: 1BM9-19-YT_-IC-IICEM-0005 REV.: 2
HOJA
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7. CONFIGURACIONES RECOMENDADAS EN RAMALES
A continuación se dan una serie de configuraciones recomendables para soportar zonas
en las que existen derivaciones en rama.
L1 = recommended spacing for main pipe
L2 = recommended spacing for branch pipe
ALTERNATIVE CONFIGURATION
21. Criterios de diseño-Guía soportado de tubería sin cálculo formal
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8. ANEXO A: FLUJOGRAMA
2 hojas
22. Tramo Recto/
Straight run
Datos de Partida/ Inputs:
Diametro, espesor, material, fluido, aislamiento,
flecha, nieve/
Diameter, fluid, insulation, displacement
Tablas de Espaciamiento Básico (EB)/
Basic Spacing (BS) tables
Corrección de espaciamiento por codo:
aproximacion cuarto de circulo/
Elbows, Correction of Basic Spacing:
Quarter cycle aproach
Codos/
Bend, elbow
Carga
Concentrada/
Concentrated
Loads
Tablas de Corrección de EB por carga
concentrada/
Correction Spacing because concentrated
Loads Tables
SISI/ YES
SI/ YES
SI/ YES
SOSTENIDAS
Tramo tuberia
vertical/ Vertical
sections
SI/ YES
Conexion a equipo
o tuberia/
Equipment nozzle
or pipe connection
Tablas de Espaciamiento del primer
soporte/
Span of the first supportSI/ YES
TERMICAS/SECUNDARIASOCASIONALES
Tablas de Espaciamiento a primera guía/
First guide Spacing
Sismo?/
Seismic?
Tablas de espaciamiento máximo entre
guías f(EB)-Sismo/
Maximum Guide Spacing f(BS) Tables-
Seismic
SI/ YES
Viento?/
Wind?
Tablas de espaciamiento máximo entre
guías f(EB)-Viento/
Maximum Guide Spacing f(BS) Tables-
Wind
SI/ YES
DatosdePartida/Inputs:
DatosdeSismo,viento/
Seismicandwindinputs
Brazo termico/
Thermal leg length
Tablas de Espaciamiento a primera guía
en cambios de dirección/
First guide Spacing in direction changes
SI/ YES
23. Datos de Partida/ Inputs:
Diametro, espesor, material, fluido,
aislamiento, flecha, nieve/
Diameter, thicness, material , fluid,
insulation, displacement, snow
Solo Peso
propio /
Pipe Weigth
only
SI/ YES
Reacciones Verticales con y sin aislamiento/
Vertical React.with and without insulation
Nieve?/
Snow?
Reacciones Verticales con y sin aislamiento (sin nieve)/
Vertical React. with and without insulation (without snow)
NO
Peso+ carga
concentrada y/o
tramo vertical/
Weight+
concentratedload
and/or vertical
section
SI/ YES
Reacciones Verticales con y sin aislamiento/
Vertical React. with and without insulation
Nieve?/
Snow?
Reacciones Verticales con y sin aislamiento (sin nieve)/
Vertical React. with and without insulation (without snow)
NO
NO
Brazo
térmico
Reacciones Laterales /
Lateral Reactions
SOSTENIDASTERMICA/SECUNDARIASS
(*)
(*) si hay Sismo el viento sólo se aplicaria si su carga lateral fuera mayor que la del sismo
Conexion a tuberia
o equipo/
Conectionto pipe
or equipment Reacciones Laterales /
Lateral Reactions
Reacciones Verticales /
Vertical Reactions
Sismo?/
Seismic?
Reacciones Laterales /
Lateral Reactions
Reacciones Verticales /
Vertical Reactions
Reacciones Longitudinal /
Longitudinal Reactions
Viento?/
Wind?
Reacciones Laterales /
Lateral Reactions
Datos de Partida/ Inputs:
Datos deSismo, viento/
Seismic and wind inputs
TERMICA/SECUNDARIASSOCASIONALES
24. Criterios de diseño-Guía soportado de tubería sin cálculo formal
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9. ANEXO B: TABLAS
9.1 B1: TABLAS APLICABLES A PLANTA
Tabla
Nº
hojas
Datos de entrada 1 1
4 ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SUSTENTADAS 2
4.1.1 y 4.2 Espaciamiento básico 2 1
4.1.3 y 4.2 Carga concentrada 2.a 6
5. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS OCASIONALES 3 y 4
5.1 Sismo 3 2
5.2 Viento 4 10
6. ESPACIAMIENTOS Y REACCIONES POR CARGAS SECUNDARIAS 6 y 7
6.1 Brazo térmico 6
Acero al carbono 6.a 8
Acero inoxidable 6.b 8
6.2 Espaciamiento por conexiones a equipos o tubería mayor . 7
6.2.1 Corrección por proximidad a Tubuladura de Equipo 7.a 1
6.2.2 Corrección por desplazamientos térmicos en toberas 7.b 5
6.2.3 Corrección por desplazamientos térmicos en conexiones
a tubería mayor
7.c 6
25. L= Espaciamiento básico, Longitud entre apoyos (m)
W= Módulo resistente de la tubería (m³)
Qtotal= Suma de pesos ( Qt tubería+ Qais aislamiento+ Qf fluido+ N nieve) uniformemente distribuidos (N/m)
σ= Tensión de diseño (Pa), se toma el 75% de la mitad de Sh (Se asume que la tensión longitudinal debido a la presión agota la otra mitad de Sh)
∆= Flecha admisible en m
E= Módulo de elasticidad longitudinal (Pa), se toma a la Tª de diseño
Sh= Tensión admisible según Asme B31.1 (Pa) a la Tª de diseño
I= Momento de Inercia de la tubería (m4)
Leq= Espaciamiento básico reducido por carga concentrada, Longitud entre apoyos (m)
a= Distancia de la carga puntual al soporte más cercano (m)
Qt= Peso de la tubería (N/m)
Qais= Peso del aislamiento (N/m)
Qf= Peso del fluido (N/m)
Qtotal= Qt+Qais+Qf (N/m)
P= Carga Puntual (N)
Ra= Reacción en el soporte A (N)
Rb= Reacción en el soporte B (N)
Nota: Se han usado las unidades de Kg en lugar de N, con su correspondiente conversión, por comodidad
Siendo
Pev Presión estática del viento (Pa).
Ln= Longitud entre apoyos tipo guía lateral (m), 1, 2, 3, 4…n veces el espaciamiento básico.
L= Espaciamiento Básico
W= Módulo resistente de la tubería (m³).
Sh= Tensión admisible según Asme B31.1 (Pa) a la Tª de diseño.
α= Factor de forma (0,6 en tuberías).
V= Velocidad de diseño del viento (m/s).
σ´= Tensión sostenida que no se ha agotado de σ (tensión de diseño), por efecto de la elección del espaciamiento debido a flecha.
D= Diámetro exterior de la tubería, contando el aislamiento si lo lleva.
Ver Tablas
Leq=0,75·L
CALCULO DEL ESPACIAMIENTO BASICO PARA TENSIONES SOSTENIDAS Y NIEVE
TENSIONESFLECHAS
(*) Las fórmulas aplicables según el libro de Sam Kannapan, implican W (in³), Sh (psi), Qtotal (lb/ft), ∆ (in), E (psi), I (in4)
El diseño efectuado contempla el mínimo espaciamiento resultante, bien por flecha (suele ser lo más común), bien por tensión, para las siguientes fórmulas, entre apoyos. Se contempla para la
tubería de mayor/menor espesor de cada diámetro nominal, y se tiene en cuenta el efecto del material (Carbono-Inox), aislamiento (si aplica), y el fluido que conduce.
Se diseña también teniendo en cuenta la carga de Nieve (Se incluye dentro de la la Qtotal).
Por defecto la reacción en cada apoyo es la Qtotal·L
La hoja contempla una reducción, de acuerdo al libro de Sam Kannapan, del espaciamiento básico, por efecto de las cargas concentradas, así como las reacciones en los apoyos
CALCULO DE LA REDUCCION POR CARGA CONCENTRADA, Y SUS REACCIONES
Formula Sam Kannapan
VIGA(NI EMP. NI APOYADA) (*)
VIGA(NI EMPOTR. NI APOYADA)
75% Tensión
VIGA CONTINUA
75% Tensión
VIGA BIEMPOTRADA
75% Tensión
Si NPS ≥ 2"
CALCULO DE LA TENSION OCASIONAL A VIENTO, DE SU ESPACIAMIENTO Y REACCIONES
Se calcula un espaciamiento reducido, por la aparición de una carga puntual, típicamente una masa concentrada (válvulas, bridas, filtros y demás componentes en línea). A su vez se calcula la carga en
las reacciones, teniendo en cuenta la carga uniformemente repartida + la carga puntual, que depende del punto de aplicación de la misma.
CORRECCION POR CODOS
Si NPS < 2"
Fórmula para tensión ocasional del viento
VIGA(NI EMP. NI APOYADA)
Una vez ajustado el espaciamiento básico, la hoja nos permite ver el cumplimiento de la tensión frente a la carga de viento, y sus reacciones en los apoyos. La comprobación se realiza frente a 0,325
Sh, que es la tensión que queda por agotar, para llegar a 1,2 Sh, que es el límite de Asme B31.1 para tensiones ocasionales (Se considera que 0,5Sh se destina a agotar el termino de presión).
Qtotal
w
L
10··
Qtotal
W
L
6,9··
4
128···
Qtotal
IE
L
4
384···
Qtotal
IE
L
Qtotal
ShW
L
··4.0
4
.··
Qtotal
IE
L
Qtotal
W
L
12··
4
85,142···
Qtotal
IE
L
)1·()·( PLeqQaisQfQtRa
)·()·( PLeqQaisQfQtRb
L
a
2
1···121
1
Qtotal
P
Leq
16
·
·8.9
2
V
Pev
22
····
·6.9
1
7.0 LQtotalLnDPev
W
Sh
