Al diseñar un sistema de tuberías a presión, el ingeniero responsable suele especificar que las tuberías del sistema deben cumplir con una o más partes del código ASME B31 para tuberías a presión. ¿Cómo deben los ingenieros seguir correctamente los requisitos del código al diseñar sistemas de tuberías?
En primer lugar, el ingeniero debe determinar qué especificación de diseño debe seleccionarse. Para sistemas de tuberías a presión, esto no se limita necesariamente a ASME B31. Otros códigos emitidos por ASME, ANSI, NFPA u otras organizaciones reguladoras pueden regirse por la ubicación del proyecto, la aplicación, etc. En ASME B31, actualmente hay siete secciones separadas en vigor.
ASME B31.1 Tuberías eléctricas: Esta sección abarca las tuberías en centrales eléctricas, plantas industriales e institucionales, sistemas de calefacción geotérmica y sistemas centrales y distritales de calefacción y refrigeración. Esto incluye las tuberías exteriores y no exteriores de calderas utilizadas para instalar calderas ASME Sección I. Esta sección no se aplica a los equipos cubiertos por el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión, ciertas tuberías de distribución de calefacción y refrigeración de baja presión y otros sistemas descritos en el párrafo 100.1.3 de ASME B31.1. Los orígenes de ASME B31.1 se remontan a la década de 1920, con la primera edición oficial publicada en 1935. Cabe señalar que la primera edición, incluidos los apéndices, tenía menos de 30 páginas, y la edición actual tiene más de 300 páginas.
ASME B31.3 Tuberías de proceso: Esta sección abarca las tuberías en refinerías; plantas químicas, farmacéuticas, textiles, papeleras, de semiconductores y criogénicas; y plantas y terminales de procesamiento asociadas. Esta sección es muy similar a ASME B31.1, especialmente al calcular el espesor mínimo de pared para tuberías rectas. Esta sección formaba parte originalmente de B31.1 y se publicó por primera vez por separado en 1959.
ASME B31.4 Sistemas de transporte por tuberías para líquidos y lodos: Esta sección abarca las tuberías que transportan principalmente productos líquidos entre plantas y terminales, y dentro de las terminales, las estaciones de bombeo, acondicionamiento y medición. Esta sección formaba parte originalmente de la norma B31.1 y se publicó por primera vez de forma independiente en 1959.
ASME B31.5 Tuberías de refrigeración y componentes de transferencia de calor: Esta sección abarca las tuberías para refrigerantes y refrigerantes secundarios. Esta parte formaba parte originalmente de la norma B31.1 y se publicó por primera vez por separado en 1962.
ASME B31.8 Sistemas de tuberías para transmisión y distribución de gas: Esto incluye tuberías para transportar principalmente productos gaseosos entre fuentes y terminales, incluidos compresores, estaciones de acondicionamiento y medición; y tuberías de recolección de gas. Esta sección originalmente formaba parte de B31.1 y se publicó por primera vez por separado en 1955.
ASME B31.9 Tuberías para servicios de edificios: Esta sección cubre las tuberías que se encuentran comúnmente en edificios industriales, institucionales, comerciales y públicos; y viviendas multifamiliares que no requieren los rangos de tamaño, presión y temperatura cubiertos en ASME B31.1. Esta sección es similar a ASME B31.1 y B31.3, pero es menos conservadora (especialmente al calcular el espesor mínimo de pared) y contiene menos detalles. Está limitada a aplicaciones de baja presión y baja temperatura, como se indica en el párrafo 900.1.2 de ASME B31.9. Esta norma se publicó por primera vez en 1982.
ASME B31.12 Tuberías de hidrógeno y sistemas de tuberías: Esta sección abarca las tuberías para el servicio de hidrógeno gaseoso y líquido, y las tuberías para el servicio de hidrógeno gaseoso. Esta sección se publicó por primera vez en 2008.
La elección del código de diseño a utilizar depende, en última instancia, del propietario. La introducción de la norma ASME B31 establece: «Es responsabilidad del propietario seleccionar la sección del código que mejor se ajuste a la instalación de tuberías propuesta». En algunos casos, «varias secciones del código pueden aplicarse a diferentes partes de la instalación».
La edición de 2012 de ASME B31.1 servirá como referencia principal para las discusiones posteriores. El propósito de este artículo es guiar al ingeniero responsable a través de algunos de los pasos principales en el diseño de un sistema de tuberías de presión que cumpla con ASME B31. Seguir las directrices de ASME B31.1 proporciona una buena representación del diseño general del sistema. Se utilizan métodos de diseño similares si se siguen las normas ASME B31.3 o B31.9. El resto de ASME B31 se utiliza en aplicaciones más específicas, principalmente para sistemas o aplicaciones concretas, y no se tratará en detalle. Si bien aquí se destacarán los pasos clave del proceso de diseño, esta discusión no es exhaustiva y siempre se debe consultar el código completo durante el diseño del sistema. Todas las referencias al texto se refieren a ASME B31.1 a menos que se indique lo contrario.
Después de seleccionar el código correcto, el diseñador del sistema también debe revisar cualquier requisito de diseño específico del sistema. El párrafo 122 (Parte 6) proporciona requisitos de diseño relacionados con sistemas que se encuentran comúnmente en aplicaciones de tuberías eléctricas, como vapor, agua de alimentación, purga y purga, tuberías de instrumentación y sistemas de alivio de presión. ASME B31.3 contiene párrafos similares a ASME B31.1, pero con menos detalle. Las consideraciones en el párrafo 122 incluyen requisitos de presión y temperatura específicos del sistema, así como varias limitaciones jurisdiccionales delineadas entre la caldera misma, la tubería externa de la caldera y la tubería externa que no es de la caldera conectada a la tubería de la caldera ASME Parte I. definición. La Figura 2 muestra estas limitaciones de la caldera de tambor.
El diseñador del sistema debe determinar la presión y la temperatura a las que funcionará el sistema, así como las condiciones que debe estar diseñado para cumplir.
Según el párrafo 101.2, la presión de diseño interna no debe ser inferior a la presión máxima de trabajo continua (MSOP) dentro del sistema de tuberías, incluido el efecto de la carga estática. Las tuberías sometidas a presión externa deben diseñarse para la presión diferencial máxima esperada en condiciones de operación, parada o prueba. Además, deben considerarse los impactos ambientales. Según el párrafo 101.4, si es probable que el enfriamiento del fluido reduzca la presión en la tubería por debajo de la presión atmosférica, la tubería debe diseñarse para soportar la presión externa o deben tomarse medidas para romper el vacío. En situaciones donde la expansión del fluido puede aumentar la presión, los sistemas de tuberías deben diseñarse para soportar el aumento de presión o deben tomarse medidas para aliviar el exceso de presión.
A partir de la Sección 101.3.2, la temperatura del metal para el diseño de tuberías deberá ser representativa de las condiciones máximas sostenidas previstas. Para simplificar, generalmente se supone que la temperatura del metal es igual a la temperatura del fluido. Si se desea, se puede utilizar la temperatura promedio del metal siempre que se conozca la temperatura de la pared exterior. También se debe prestar especial atención a los fluidos que pasan por intercambiadores de calor o que provienen de equipos de combustión para garantizar que se tengan en cuenta las peores condiciones de temperatura.
A menudo, los diseñadores añaden un margen de seguridad a la presión y/o temperatura máximas de trabajo. El tamaño del margen depende de la aplicación. También es importante considerar las limitaciones del material al determinar la temperatura de diseño. Especificar temperaturas de diseño elevadas (superiores a 750 °F) puede requerir el uso de materiales de aleación en lugar del acero al carbono más estándar. Los valores de tensión en el Apéndice A obligatorio se proporcionan solo para las temperaturas permisibles para cada material. Por ejemplo, el acero al carbono solo puede proporcionar valores de tensión hasta 800 °F. La exposición prolongada del acero al carbono a temperaturas superiores a 800 °F puede provocar la carbonización de la tubería, haciéndola más frágil y propensa a fallar. Si se opera por encima de 800 °F, también se debe considerar el daño por fluencia acelerada asociado con el acero al carbono. Consulte el párrafo 124 para una discusión completa de los límites de temperatura de los materiales.
A veces los ingenieros también pueden especificar presiones de prueba para cada sistema. El párrafo 137 proporciona orientación sobre pruebas de tensión. Por lo general, la prueba hidrostática se especificará a 1,5 veces la presión de diseño; sin embargo, las tensiones circunferenciales y longitudinales en la tubería no deben exceder el 90 % de la resistencia a la fluencia del material en el párrafo 102.3.3 (B) durante la prueba de presión. Para algunos sistemas de tuberías externas que no son calderas, la prueba de fugas en servicio puede ser un método más práctico para verificar fugas debido a las dificultades para aislar partes del sistema, o simplemente porque la configuración del sistema permite una prueba de fugas simple durante el servicio inicial. De acuerdo, esto es aceptable.
Una vez establecidas las condiciones de diseño, se puede especificar la tubería. Lo primero que hay que decidir es qué material usar. Como se mencionó anteriormente, los diferentes materiales tienen diferentes límites de temperatura. El párrafo 105 proporciona restricciones adicionales sobre varios materiales de tubería. La selección del material también depende del fluido del sistema, como el uso de aleaciones de níquel en aplicaciones de tuberías químicas corrosivas, el uso de acero inoxidable para suministrar aire limpio para instrumentos o el uso de acero al carbono con un alto contenido de cromo (superior al 0,1 %) para prevenir la corrosión acelerada por flujo. La corrosión acelerada por flujo (FAC) es un fenómeno de erosión/corrosión que ha demostrado causar un adelgazamiento severo de la pared y fallas en las tuberías en algunos de los sistemas de tuberías más críticos. No considerar adecuadamente el adelgazamiento de los componentes de plomería puede tener y ha tenido graves consecuencias, como en 2007 cuando una tubería de desobrecalentamiento en la central eléctrica IATAN de KCP&L explotó, matando a dos trabajadores e hiriendo gravemente a un tercero.
Las ecuaciones 7 y 9 del párrafo 104.1.1 definen el espesor mínimo de pared requerido y la presión máxima de diseño interna, respectivamente, para tuberías rectas sometidas a presión interna. Las variables en estas ecuaciones incluyen la tensión máxima admisible (del Apéndice Obligatorio A), el diámetro exterior de la tubería, el factor de material (como se muestra en la Tabla 104.1.2 (A)) y cualquier tolerancia de espesor adicional (como se describe a continuación). Con tantas variables involucradas, especificar el material de tubería, el diámetro nominal y el espesor de pared apropiados puede ser un proceso iterativo que también puede incluir la velocidad del fluido, la caída de presión y los costos de tuberías y bombeo. Independientemente de la aplicación, se debe verificar el espesor mínimo de pared requerido.
Se puede agregar un margen de espesor adicional para compensar diversas razones, incluido el FAC. Es posible que se requieran márgenes debido a la eliminación de roscas, ranuras, etc., material necesario para hacer juntas mecánicas. Según el párrafo 102.4.2, el margen mínimo será igual a la profundidad de la rosca más la tolerancia de mecanizado. También se puede requerir un margen para proporcionar resistencia adicional para evitar daños en la tubería, colapso, comba excesiva o pandeo debido a cargas superpuestas u otras causas discutidas en el párrafo 102.4.4. También se pueden agregar márgenes para tener en cuenta juntas soldadas (párrafo 102.4.3) y codos (párrafo 102.4.5). Finalmente, se pueden agregar tolerancias para compensar la corrosión y/o la erosión. El espesor de este margen queda a discreción del diseñador y debe ser consistente con la vida útil esperada de la tubería de acuerdo con el párrafo 102.4.1.
El Anexo IV opcional ofrece orientación sobre el control de la corrosión. Los recubrimientos protectores, la protección catódica y el aislamiento eléctrico (como las bridas aislantes) son métodos para prevenir la corrosión externa de las tuberías enterradas o sumergidas. Se pueden utilizar inhibidores de corrosión o revestimientos para prevenir la corrosión interna. También se debe tener cuidado de utilizar agua para la prueba hidrostática con la pureza adecuada y, si es necesario, vaciar completamente la tubería después de la prueba hidrostática.
El espesor mínimo de pared de la tubería o el programa requerido para los cálculos anteriores puede no ser constante en todo el diámetro de la tubería y puede requerir especificaciones para diferentes programas para diferentes diámetros. Los valores apropiados de programa y espesor de pared se definen en ASME B36.10 Tubería de acero forjado soldada y sin costura.
Al especificar el material de la tubería y realizar los cálculos mencionados anteriormente, es importante asegurarse de que los valores máximos de tensión admisibles utilizados en los cálculos coincidan con el material especificado. Por ejemplo, si se especifica incorrectamente una tubería de acero inoxidable A312 304L en lugar de una tubería de acero inoxidable A312 304, el espesor de pared proporcionado puede ser insuficiente debido a la diferencia significativa en los valores máximos de tensión admisibles entre los dos materiales. Asimismo, se debe especificar adecuadamente el método de fabricación de la tubería. Por ejemplo, si se utiliza el valor máximo de tensión admisible para tubería sin costura en el cálculo, se debe especificar tubería sin costura. De lo contrario, el fabricante/instalador puede ofrecer tubería soldada por costura, lo que puede resultar en un espesor de pared insuficiente debido a valores máximos de tensión admisibles más bajos.
Por ejemplo, supongamos que la temperatura de diseño de la tubería es de 300 °F y la presión de diseño es de 1200 psig. Se utilizará alambre de acero al carbono (A53 Grado B sin costura) de 2" y 3". Determine el plan de tuberías apropiado para especificar y cumplir con los requisitos de la ecuación 9 de ASME B31.1. Primero, se explican las condiciones de diseño:
A continuación, determine los valores máximos de tensión admisibles para el grado B de A53 a las temperaturas de diseño indicadas anteriormente en la Tabla A-1. Tenga en cuenta que se utiliza el valor para tubería sin costura porque se especifica tubería sin costura:
También se debe agregar un margen de espesor. Para esta aplicación, se asume un margen de corrosión de 1/16 de pulgada. Posteriormente se agregará una tolerancia de fresado por separado.
3 pulgadas. La tubería se especificará primero. Suponiendo una tubería Schedule 40 y una tolerancia de fresado del 12,5 %, calcule la presión máxima:
La tubería Schedule 40 es satisfactoria para tubos de 3 pulgadas en las condiciones de diseño especificadas anteriormente. A continuación, compruebe 2 pulgadas. La tubería utiliza las mismas suposiciones:
2 pulgadas. Bajo las condiciones de diseño especificadas anteriormente, la tubería requerirá un espesor de pared mayor que el de Schedule 40. Pruebe con 2 pulgadas. Tuberías Schedule 80:
Si bien el espesor de la pared de la tubería suele ser el factor limitante en el diseño a presión, sigue siendo importante verificar que los accesorios, componentes y conexiones utilizados sean adecuados para las condiciones de diseño especificadas.
Como regla general, de acuerdo con los párrafos 104.2, 104.7.1, 106 y 107, todas las válvulas, accesorios y otros componentes que contienen presión fabricados según las normas enumeradas en la Tabla 126.1 se considerarán adecuados para su uso en condiciones normales de funcionamiento o por debajo de las clasificaciones de presión-temperatura de las normas especificadas en . Los usuarios deben tener en cuenta que si ciertas normas o fabricantes pueden imponer límites más estrictos a las desviaciones del funcionamiento normal que los especificados en ASME B31.1, se aplicarán los límites más estrictos.
En las intersecciones de tuberías, se recomienda el uso de tes, transversales, cruces, juntas soldadas de derivación, etc., fabricadas según las normas que figuran en la Tabla 126.1. En algunos casos, las intersecciones de tuberías pueden requerir conexiones de derivación únicas. El párrafo 104.3.1 proporciona requisitos adicionales para las conexiones de derivación para garantizar que haya suficiente material de tubería para soportar la presión.
Para simplificar el diseño, el diseñador puede optar por establecer condiciones de diseño más elevadas para cumplir con la clasificación de brida de una determinada clase de presión (por ejemplo, ASME clase 150, 300, etc.) según lo definido por la clase de presión-temperatura para materiales específicos especificados en ASME B16.5 Bridas de tubería y juntas de brida, o normas similares enumeradas en la Tabla 126.1. Esto es aceptable siempre que no dé como resultado un aumento innecesario en el espesor de la pared u otros diseños de componentes.
Una parte importante del diseño de tuberías es garantizar que la integridad estructural del sistema se mantenga una vez que se aplican los efectos de la presión, la temperatura y las fuerzas externas. La integridad estructural del sistema a menudo se pasa por alto en el proceso de diseño y, si no se hace bien, puede ser una de las partes más costosas del diseño. La integridad estructural se analiza principalmente en dos lugares: el párrafo 104.8: Análisis de componentes de tuberías y el párrafo 119: Expansión y flexibilidad.
El párrafo 104.8 enumera las fórmulas básicas del código que se utilizan para determinar si un sistema de tuberías excede las tensiones admisibles del código. Estas ecuaciones del código se conocen comúnmente como cargas continuas, cargas ocasionales y cargas de desplazamiento. La carga sostenida es el efecto de la presión y el peso sobre un sistema de tuberías. Las cargas incidentales son cargas continuas más posibles cargas de viento, cargas sísmicas, cargas del terreno y otras cargas a corto plazo. Se supone que cada carga incidental aplicada no actuará sobre otras cargas incidentales al mismo tiempo, por lo que cada carga incidental será un caso de carga separado en el momento del análisis. Las cargas de desplazamiento son los efectos de la expansión térmica, el desplazamiento del equipo durante el funcionamiento o cualquier otra carga de desplazamiento.
El párrafo 119 analiza cómo manejar la expansión y la flexibilidad de las tuberías en los sistemas de tuberías y cómo determinar las cargas de reacción. La flexibilidad de los sistemas de tuberías suele ser más importante en las conexiones de los equipos, ya que la mayoría de las conexiones de los equipos solo pueden soportar la cantidad mínima de fuerza y ​​momento aplicados en el punto de conexión. En la mayoría de los casos, la expansión térmica del sistema de tuberías tiene el mayor efecto sobre la carga de reacción, por lo que es importante controlar la expansión térmica en el sistema en consecuencia.
Para adaptarse a la flexibilidad del sistema de tuberías y garantizar que el sistema esté correctamente soportado, es una buena práctica soportar las tuberías de acero de acuerdo con la Tabla 121.5. Si un diseñador se esfuerza por cumplir con el espaciamiento de soporte estándar para esta tabla, logra tres cosas: minimiza la deflexión por peso propio, reduce las cargas sostenidas y aumenta la tensión disponible para cargas de desplazamiento. Si el diseñador coloca el soporte de acuerdo con la Tabla 121.5, normalmente resultará en menos de 1/8 de pulgada de desplazamiento por peso propio o flecha entre los soportes de los tubos. Minimizar la deflexión por peso propio ayuda a reducir la posibilidad de condensación en tuberías que transportan vapor o gas. Seguir las recomendaciones de espaciamiento en la Tabla 121.5 también permite al diseñador reducir la tensión sostenida en la tubería a aproximadamente el 50% del valor continuo admisible del código. Según la Ecuación 1B, la tensión admisible para cargas de desplazamiento está inversamente relacionada con las cargas sostenidas. Por lo tanto, al minimizar la carga sostenida, la tolerancia de tensión de desplazamiento puede ser maximizado. El espaciamiento recomendado para los soportes de tuberías se muestra en la Figura 3.
Para garantizar que las cargas de reacción del sistema de tuberías se consideren adecuadamente y que se cumplan las tensiones del código, un método común es realizar un análisis de tensiones de tuberías asistido por computadora. Existen varios paquetes de software para el análisis de tensiones de tuberías, como Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex u otros paquetes disponibles comercialmente. La ventaja de utilizar el análisis de tensiones de tuberías asistido por computadora es que permite al diseñador crear un modelo de elementos finitos del sistema de tuberías para una fácil verificación y la posibilidad de realizar los cambios necesarios en la configuración. La figura 4 muestra un ejemplo de modelado y análisis de una sección de tubería.
Al diseñar un nuevo sistema, los diseñadores de sistemas suelen especificar que todas las tuberías y componentes deben fabricarse, soldarse, ensamblarse, etc., según lo exija el código que se utilice. Sin embargo, en algunas modernizaciones u otras aplicaciones, puede ser beneficioso que un ingeniero designado proporcione orientación sobre ciertas técnicas de fabricación, como se describe en el Capítulo V.
Un problema común en las aplicaciones de modernización es el precalentamiento de la soldadura (párrafo 131) y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (párrafo 132). Entre otros beneficios, estos tratamientos térmicos se utilizan para aliviar tensiones, prevenir grietas y aumentar la resistencia de la soldadura. Los elementos que afectan los requisitos de tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura incluyen, entre otros, los siguientes: la agrupación del número P, la química del material y el espesor del material en la junta que se va a soldar. Cada material enumerado en el Apéndice A obligatorio tiene un número P asignado. Para el precalentamiento, el párrafo 131 proporciona la temperatura mínima a la que se debe calentar el metal base antes de que se pueda realizar la soldadura. Para el PWHT, la Tabla 132 proporciona el rango de temperatura de mantenimiento y el tiempo para mantener la zona de soldadura. Las velocidades de calentamiento y enfriamiento, los métodos de medición de temperatura, las técnicas de calentamiento y otros procedimientos deben seguir estrictamente las directrices establecidas en el código. Pueden ocurrir efectos adversos inesperados en el área soldada debido a que no se realiza un tratamiento térmico adecuado.
Otro posible problema en los sistemas de tuberías presurizadas son las curvas de las tuberías. Las curvas pueden provocar un adelgazamiento de la pared, lo que resulta en un espesor de pared insuficiente. Según el párrafo 102.4.5, el código permite curvas siempre que el espesor mínimo de la pared cumpla con la misma fórmula utilizada para calcular el espesor mínimo de la pared para tuberías rectas. Normalmente, se añade un margen para tener en cuenta el espesor de la pared. La tabla 102.4.5 proporciona márgenes de reducción de curva recomendados para diferentes radios de curva. Las curvas también pueden requerir un tratamiento térmico previo o posterior al doblado. El párrafo 129 proporciona orientación sobre la fabricación de codos.
En muchos sistemas de tuberías a presión, es necesario instalar una válvula de seguridad o una válvula de alivio para evitar la sobrepresión en el sistema. Para estas aplicaciones, el Apéndice II opcional: Reglas de diseño para la instalación de válvulas de seguridad, es un recurso muy valioso, aunque a veces poco conocido.
De acuerdo con el párrafo II-1.2, las válvulas de seguridad se caracterizan por una acción de apertura total mediante un mecanismo de apertura automática para el servicio de gas o vapor, mientras que las válvulas de seguridad se abren en relación con la presión estática aguas arriba y se utilizan principalmente para el servicio de líquidos.
Las unidades de válvula de seguridad se caracterizan por ser sistemas de descarga abiertos o cerrados. En un escape abierto, el codo en la salida de la válvula de seguridad generalmente descarga en el tubo de escape a la atmósfera. Por lo general, esto resulta en una menor contrapresión. Si se crea suficiente contrapresión en el tubo de escape, una parte del gas de escape puede ser expulsada o retrolavada desde el extremo de entrada del tubo de escape. El tamaño del tubo de escape debe ser lo suficientemente grande para evitar el retroceso. En aplicaciones de ventilación cerrada, la presión se acumula en la salida de la válvula de alivio debido a la compresión del aire en la línea de ventilación, lo que puede causar la propagación de ondas de presión. En el párrafo II-2.2.2, se recomienda que la presión de diseño de la línea de descarga cerrada sea al menos dos veces mayor que la presión de trabajo en estado estacionario. Las figuras 5 y 6 muestran la instalación de la válvula de seguridad abierta y cerrada, respectivamente.
Las instalaciones de válvulas de seguridad pueden estar sujetas a diversas fuerzas, como se resume en el párrafo II-2. Estas fuerzas incluyen efectos de expansión térmica, la interacción de múltiples válvulas de alivio que ventilan simultáneamente, efectos sísmicos y/o de vibración, y efectos de presión durante eventos de alivio de presión. Si bien la presión de diseño hasta la salida de la válvula de seguridad debe coincidir con la presión de diseño de la tubería de bajada, la presión de diseño en el sistema de descarga depende de la configuración del sistema de descarga y de las características de la válvula de seguridad. En el párrafo II-2.2 se proporcionan ecuaciones para determinar la presión y la velocidad en el codo de descarga, la entrada de la tubería de descarga y la salida de la tubería de descarga para sistemas de descarga abiertos y cerrados. Utilizando esta información, se pueden calcular y tener en cuenta las fuerzas de reacción en varios puntos del sistema de escape.
En el párrafo II-7 se proporciona un ejemplo de problema para una aplicación de descarga abierta. Existen otros métodos para calcular las características de flujo en sistemas de descarga de válvulas de alivio, y se advierte al lector que verifique que el método utilizado sea suficientemente conservador. Uno de estos métodos es descrito por GS Liao en “Power Plant Safety and Pressure Relief Valve Exhaust Group Analysis”, publicado por ASME en el Journal of Electrical Engineering, octubre de 1975.
La ubicación de la válvula de seguridad debe mantener una distancia mínima de tubería recta desde cualquier curva. Esta distancia mínima depende del servicio y la geometría del sistema, como se define en el párrafo II-5.2.1. Para instalaciones con múltiples válvulas de alivio, el espaciamiento recomendado para las conexiones de ramales de válvulas depende de los radios del ramal y de la tubería de servicio, como se muestra en la Nota (10)(c) de la Tabla D-1. De acuerdo con el párrafo II-5.7.1, puede ser necesario conectar los soportes de tubería ubicados en la descarga de la válvula de alivio a la tubería de operación en lugar de a la estructura adyacente para minimizar los efectos de la expansión térmica y las interacciones sísmicas. Un resumen de estas y otras consideraciones de diseño en el diseño de conjuntos de válvulas de seguridad se puede encontrar en el párrafo II-5.
Obviamente, no es posible abarcar todos los requisitos de diseño de la norma ASME B31 en el alcance de este artículo. Sin embargo, cualquier ingeniero designado que participe en el diseño de un sistema de tuberías a presión debería, como mínimo, estar familiarizado con este código de diseño. Esperamos que, con la información anterior, los lectores encuentren en la norma ASME B31 un recurso más valioso y accesible.
Monte K. Engelkemier es el líder del proyecto en Stanley Consultants. Engelkemier es miembro de la Sociedad de Ingeniería de Iowa, NSPE y ASME, y participa en el Comité y Subcomité del Código de Tuberías Eléctricas B31.1. Tiene más de 12 años de experiencia práctica en el diseño, la evaluación de arriostramientos y el análisis de esfuerzos de sistemas de tuberías. Matt Wilkey es ingeniero mecánico en Stanley Consultants. Tiene más de 6 años de experiencia profesional diseñando sistemas de tuberías para una variedad de clientes de servicios públicos, municipales, institucionales e industriales, y es miembro de ASME y de la Sociedad de Ingeniería de Iowa.
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