Tema 2. Castellanos-Gutierrez-Fernandez-Urbina

## **¿Qué información es esencial para un buen diseño de tuberías?**

Para la creación de un buen sistema de tuberías el ingeniero analítico de tubería proporciona tres documentos esenciales como lo son: El diagrama de flujo de ingeniería, la nomenclatura y elevaciones de equipos. Además le proporciona instrucciones específicas al diseñador de tuberías ya sea mediante símbolos o notas de flujo.

Los diagramas de flujo son esenciales para un buen diseño de tuberías ya que contienen una representación esquemática de las tuberías y componentes relacionados a los procesos físicos de flujo, es decir, son útiles para evaluar procesos de construcción y sirve como base para la programación de controles. Cada línea incorporada en un diagrama es identificada, y en caso que se presente una condición es etiquetada con el número de identificación, nomenclatura e información de elevación.

La información suministrada en los diagramas de flujo debe ser suficiente para que el diseñador pueda diseñar con precisión y además debe combinarse con la estructura de organización. Por ejemplo, en una estructura de organización típica de la división de tuberías existen 5 secciones dentro de las cuales se encuentra la sección analítica, en la cual el ingeniero analítico también recibirá la información necesaria para elaborar diagramas de flujo, nomenclaturas y elevaciones de equipos.

Un diagrama de flujo de proceso (PFD) muestra las piezas de equipos de procesos interconectados, las condiciones de flujo (caudal, gravedad específica, factores de expansión, entre otros). El PFD está complementado por las hojas de cálculo de procesos las cuales proporcionan datos físicos relacionados con los
equipos de proceso, estos datos son: Proporciones de vapor de líquido, factores de seguridad para las bombas, condiciones de flujo, etc. Con respecto al diseño de las tuberías, válvulas, seguridad, operación y mantenimiento los encargados de proporcionar esta información es el grupo de especificaciones los cuales se encargan de informar los requisitos específicos para todos los sistemas auxiliares que por lo general no se muestran normalmente en el PFD.

Por otra parte, la información suministrada debe contener aspectos importantes y esenciales para un buen diseño de tuberías. Los cuales serán nombrados a continuación:

**Aplicación**: Con esta información el ingeniero analítico puede analizar todo el diseño del proceso y lo expande en los diagramas de ingeniería, además diseña la utilidad y válvulas necesarias y  dimensiona todas las líneas. Para realizar todo esto primero debe determinar el grosor de la pared y representar esquemáticamente el número de líneas.

**Diseño**: El diseño se basa en tres documentos fuentes (líneas de tuberías, sección de diseño y sección de producción). La sección de diseño de planta analiza la disposición de equipos y realiza estudios de diseño en las áreas críticas; mientras que en la sección de producción recibe el plan de trazado, los estudios de diseño y los documentos fuentes de la sección de análisis de tuberías.

**Símbolos de diagrama de flujo**: Estos símbolos deben transmitir una descripción clara, precisa y concisa de los requisitos requeridos por el ingeniero. Los símbolos que por lo general aparecen en un diagrama de flujo de ingeniería son los símbolos para los reductores que indican un cambio en el tamaño de la línea, y el símbolo de un gorro que indica un encabezado donde el ingeniero a decidió que existe un callejón sin salida.

**Instrumentación**: Es una parte esencial del proceso químico y está definido por símbolos básicos, los cuales muestran si el instrumento realmente controlaría una válvula de control automático en la corriente del proceso. Los instrumentos de montaje de la placa por lo general indican la información operativa clave, la cual está disponible para el personal en la casa de control.

**Hardware e instrumentación**: Los símbolos de la hoja de cálculo se dividen en dos categorías principales:

-       Válvulas regulares (compuerta, globo, enchufe, enchufe lubricado, etc.)

-       Indicadores de temperatura, presión y flujo.

**Diagrama de flujo de ingeniería**: Al llegar la información a su sección reúne un conjunto de diagramas de los cuales duplica los requisitos del proceso como es indicado en el PFD, es decir, convierte un diagrama de flujo único en 5 a 10 diagramas de ingeniería; donde los diagramas de proceso están de forma esquemática mostrando los arreglos reales y consideraciones especiales como el flujo por gravedad.

**Nomenclatura**: Los datos de diseño presentados en los
diagramas de flujo deben ser registrados en la nomenclatura, donde cada línea etiquetada en la hoja de flujo debe ser especificada de forma numérica. Para un ingeniero analítico de tuberías resulta tedioso pero es esencial sobre todo en agua abajo en la sección de producción, ya que  la nomenclatura proporciona datos como tamaño de la línea, grosor de la pared, mapa de ruta que consiste en el número de diagrama de flujo de ingeniería en ambas terminales de tubería.

**Elevación de equipos**: Proporciona al diseñador de tuberías la información detallada que restringe o libera su diseño.

**Diagrama de flujo y diseño de tuberías**: Ya en este punto el diseñador de tuberías sabe que líneas son criticas, que equipo tiene un requerimiento de elevación requerido, tamaño, cronograma, tipo de material, y toda la información técnica sobre las líneas que debe ejecutar. Con toda esta información el diseñador plantea la disposición más económica de la tubería sin interferir con las líneas que ya ha ejecutado.

En el siguiente link se encontrará información acerca de los criterios que se deben tomar en cuenta para el diseño de tuberías: https://prezi.com/qxzmi3i2owe-/criterios-de-diseno-para-tuberias/

**Procedimientos para el diseño de tuberías:**

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

a) 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.

b) 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.

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

d) Selección de las clases de "rating" de bridas y válvulas.

e) 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.

f) Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de tuberías.

g) Análisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la tubería por los distintos tipos de carga estén dentro de los valores admisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los equipos no sobrepasen los valores límites, satisfaciendo así los criterios del código a emplear.

**Normas a considerar para el diseño de tuberías**:

Las normas más utilizadas en el análisis de sistemas de tuberías son las normas conjuntas del American Estándar Institute y la American Society of Mechanical Engineers ANSI/ASME B31.1, B31.3, etc. Cada uno de estos códigos recoge la experiencia de numerosas empresas especializadas, investigadores, ingenieros de proyectos e ingenieros de campo en áreas de aplicación específicas, a saber:

B31.1. (1989) Power Piping

B31.3 (1990) Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping

B31.4 (1989) Liquid Transportation System for Hydrocarbons, Petroleum Gas, Andhydroys Anmonia and Alcohols

B31.5 (1987) Refrigeration Piping

B31.8 (1989) Gas Transmisión and Distribution Piping System

B31.9 (1988) Building Services Piping

B31.11 (1986) Slurry Transportation Piping System

Sin duda alguna este tema es muy importante porque nos educa acerca de los aspectos y parámetros a considerar para la creación de un sistema de tuberías confiable y seguro. Al final lo que se busca es crear un sistema seguro y duradero; si se desea profundizar mas sobre este tema, visitar el siguiente link: https://es.scribd.com/document/101580351/Manual-Diseno-de-Tuberias