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Jul 21, 2023

Códigos de diseño

Este Documento de Medidas Técnicas cubre el uso de estándares de tuberías y el diseño y mantenimiento de sistemas de tuberías. Se hace referencia a los códigos de prácticas y normas pertinentes. Técnico relacionado

Este Documento de Medidas Técnicas cubre el uso de estándares de tuberías y el diseño y mantenimiento de sistemas de tuberías. Se hace referencia a los códigos de prácticas y normas pertinentes.

Los documentos de medidas técnicas relacionados son:

Los Criterios de Nivel 2 relevantes son 5.2.1.5(35)a, b, cy 5.2.1.6(38)g.

Los sistemas de tuberías son el método más utilizado para transportar fluidos en las industrias de procesos. La integridad de los sistemas de tuberías depende de varias consideraciones y principios que deben observarse al diseñar, construir y mantener las tuberías de las plantas de proceso. Las tuberías se componen de muchos componentes, incluidos tubos, bridas, soportes, juntas, pernos, válvulas, filtros, flexibles y juntas de expansión. Dichos componentes están disponibles en una variedad de materiales, tipos y tamaños y pueden fabricarse según un estándar nacional o tal vez un artículo patentado por el fabricante. Los ductos de transmisión no están incluidos dentro del alcance de este documento.

El operador debe demostrar que diseña sistemas de tuberías basándose en los requisitos de las normas aceptadas a nivel nacional y utiliza personas competentes para implementar buenas prácticas de diseño con respecto al diseño mecánico y de procesos.

Algunas empresas publican sus propios estándares internos de tuberías basándose en la información relevante de los estándares nacionales y del sector industrial. Estos estándares internos a menudo incluyen la selección de materiales y otros elementos necesarios para especificar tuberías y componentes del sistema de tuberías para los fluidos específicos que maneja la empresa. Cuando este sea el caso, la empresa debe demostrar el cumplimiento de la norma, que la norma ha sido elaborada por personas competentes y que está sujeta a revisión periódica.

Las tuberías y sus componentes normalmente se fabrican para cumplir con los requisitos de las normas nacionales, como el Código ASME B31 para tuberías de presión o las Bridas circulares BS 1560 para tuberías, válvulas y accesorios. La fabricación según dichos estándares garantiza que los artículos sean adecuados para su uso en condiciones operativas específicas. Normalmente, una norma define las tensiones permitidas y los rangos de temperatura y presión bajo los cuales se puede utilizar el componente de tubería. Además, algunos grupos del sector industrial publican normas para el manejo de sustancias específicas. Como ejemplos, Euro Chlor publica normas para sistemas de tuberías de cloro y la Asociación de Gas LPG publica normas para sistemas de tuberías de GLP.

Aunque los aceros al carbono y los aceros inoxidables son materiales de construcción comúnmente utilizados, cada vez se utilizan más sistemas de tuberías no metálicas y revestidas o de plástico. La selección del material de construcción debe tener en cuenta las variaciones en las condiciones del proceso que pueden ocurrir bajo condiciones alteradas previsibles. La resistencia de algunos materiales cambia considerablemente a temperaturas elevadas. Normalmente, la resistencia mecánica de las tuberías y fuelles de plástico se reduce considerablemente a temperaturas elevadas. Los aceros pueden sufrir fracturas frágiles a bajas temperaturas. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que las desviaciones en las condiciones del proceso, como la temperatura, presión y composición del fluido, se identifiquen y evalúen en relación con el diseño de la tubería.

En las tuberías se produce corrosión/erosión debido al flujo de fluido. En la práctica, para las tuberías es habitual seleccionar materiales de construcción que se corroan lentamente a un ritmo conocido y tener en cuenta la pérdida de material debido a la corrosión/erosión. Todos los componentes de las tuberías, como juntas y fuelles, deben ser compatibles con el fluido. El operador debe demostrar que cuenta con procedimientos establecidos para garantizar la selección y el uso correctos de los materiales de construcción en los sistemas de tuberías.

La corrosión de la superficie exterior de los componentes y soportes de las tuberías puede aparecer como corrosión por picaduras o grietas. Pintar según las especificaciones adecuadas prolongará significativamente el período hasta la aparición de la corrosión, pero la durabilidad del acabado de la pintura depende en gran medida de la calidad de la preparación de la superficie. El aislamiento instalado incorrectamente puede proporcionar condiciones ideales para la corrosión y debe impermeabilizarse o protegerse de la humedad y los derrames para evitar el contacto del material húmedo con las superficies del equipo. En algunas circunstancias, es beneficiosa la aplicación de un revestimiento impermeable, como betún, al exterior de las tuberías. Envolver o tapar las tuberías con cinta adhesiva para brindar protección también es una práctica común. La protección catódica es un método electroquímico de control de la corrosión que ha encontrado una amplia aplicación en la protección de estructuras subterráneas de acero al carbono, como tuberías y tanques, contra la corrosión del suelo. La superficie metálica del equipo de proceso se convierte en cátodo en un circuito electrolítico para evitar el desperdicio de metal.

El operador debe demostrar que cuenta con programas de inspección y mantenimiento para sistemas de tuberías que transportan fluidos peligrosos y, en particular, para tuberías con revestimiento.

Las uniones de tuberías son a menudo el punto de fuga en los sistemas de tuberías y el número de uniones en los sistemas de tuberías debe minimizarse cuando sea posible. Las juntas se pueden soldar permanentemente para sistemas de alta integridad o se pueden usar tipos reformables como accesorios bridados, atornillados o de compresión. Las uniones soldadas deben cumplir los requisitos de una norma como BS 2971 'Especificación para soldadura Clase II de tuberías de acero al carbono para transporte de fluidos'. Las soldaduras deben inspeccionarse mediante un método apropiado según los requisitos de la aplicación. La radiografía y los ultrasonidos se utilizan ampliamente cuando se requieren soldaduras de alta integridad. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que el método de unión empleado proporcione el nivel adecuado de integridad.

La falta de consideración de las tensiones, reacciones y movimientos de las tuberías y los equipos conectados en la fase de diseño puede provocar fallas en los soportes, fugas en las uniones bridadas, distorsión de los cuerpos de las válvulas y fallas de elementos en línea como los fuelles. Cabe destacar que el desastre de Flixborough se produjo debido a una falla en el fuelle. El operador debería demostrar que personas competentes llevan a cabo el diseño mecánico de los sistemas de tuberías.

Las tuberías que contienen fluidos peligrosos deben protegerse contra daños causados ​​por impactos mecánicos externos, fugas de tuberías adyacentes y fuentes externas de calor. Las tuberías deben encaminarse teniendo en cuenta los requisitos de acceso seguro para operación, inspección y mantenimiento. Los soportes y puentes de tuberías deberían diseñarse con suficiente resistencia mecánica para las cargas ejercidas sobre ellos y para la resistencia al impacto del tráfico, cuando corresponda. Se deben utilizar barreras Armco o equivalentes para proteger las rutas de tuberías cercanas a las carreteras.

Para fluidos peligrosos, las tuberías deben evitar "piernas muertas" y estar diseñadas para facilitar el drenaje y evitar el atrapamiento de fluidos. Se deben evitar las bolsas en las tuberías que transportan lodos y fluidos que pueden crear obstrucciones o formar condensación corrosiva. El diseño de los sistemas de muestreo debe ser apropiado al peligro del fluido y tener debidamente en cuenta problemas como la congelación o la formación de sólidos/hidratos que causan obstrucciones. Es probable que la doble válvula o el uso de sistemas de muestreo patentados de alta integridad sean apropiados para el muestreo de sustancias peligrosas. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que la orientación y el recorrido de las tuberías minimicen tanto la probabilidad de pérdida de contención como cualquier pérdida posterior de inventario de sustancias tóxicas o inflamables, y que se instalen medidas para proteger las tuberías cuando sea necesario.

Durante el diseño, es necesario comprender claramente el funcionamiento de cada sistema de tuberías, no sólo en condiciones normales, sino también en aquellas condiciones que surgen durante el arranque, la parada y como resultado de alteraciones del proceso. Estos elementos también deben abordarse durante los estudios HAZOP del proyecto. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que los fenómenos que se sabe que causan problemas en los sistemas de tuberías se consideren y se permitan en el diseño mecánico o se eliminen cuando sea posible. Estos deberían incluir:

La válvula es el medio principal para aislar el equipo de proceso y se proporciona tanto para fines de mantenimiento como de emergencia. Para el mantenimiento también es necesario considerar los requisitos para cumplir con las normas de aislamiento (persianas para gafas, etc.). Cuando se proporciona aislamiento, es posible atrapar líquido entre válvulas cerradas y, en algunas circunstancias, los cambios de temperatura en el fluido pueden provocar una expansión térmica del líquido atrapado y una pérdida de contención. La ubicación de las válvulas de aislamiento debe ser una consideración primordial durante los estudios HAZOP. El operador debe demostrar que existen procedimientos para identificar los requisitos para el aislamiento seguro de la planta de proceso para fines de emergencia y mantenimiento. Cuando la expansión térmica sea un problema, el operador debería poder demostrar que se han llevado a cabo programas de capacitación y concientización y que se ha instalado alivio de presión cuando sea necesario.

Cuando un fluido fluye a través de una tubería se genera electricidad estática. Las propiedades conductoras del fluido y el sistema de tuberías afectan el proceso de carga y en algunos casos es necesario restringir los caudales para controlar la generación estática. Existe un requisito básico para la conexión a tierra de equipos de proceso para evitar la ignición de vapores inflamables por descarga estática. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que el diseño de las tuberías cumpla con los requisitos de los códigos de práctica estándar, como BS 5958: 1991 para el control de la electricidad estática. Además, deben existir procedimientos para la prueba periódica de la continuidad a tierra de las tuberías cuando sea necesario.

Las especificaciones de fabricación deben especificar los procedimientos de soldadura y unión, las tolerancias de alineación, los límites de defectos y el alcance de las pruebas visuales y no destructivas. Las tuberías deben construirse de acuerdo con isométricos aprobados por personas competentes. Se deben realizar pruebas de presión según procedimientos escritos para confirmar una contención adecuada en las condiciones del proceso. Deben existir procedimientos de puesta en servicio para garantizar que las tuberías instaladas se inspeccionen antes de su uso para identificar cualquier falla de diseño que pueda haberse introducido en la etapa de construcción y para confirmar su idoneidad para su uso.

Se deben implementar sistemas de control de almacenes para garantizar que solo los artículos adecuados para el proceso particular puedan ser retirados para trabajos de reparación/reemplazo. De manera similar, los controles de compra deben garantizar que los materiales adquiridos sean adecuados para la tarea del proceso particular. El operador debe demostrar que existen sistemas sólidos para controlar la compra, el almacenamiento y la entrega de materiales y artículos para su uso en una planta de procesos peligrosos. Los cambios en las especificaciones, etc., deben considerarse en Sistemas de control de cambios.

Se requieren aceros especiales para manipular cloro a baja temperatura para evitar la fragilidad y a altas temperaturas el cloro quema el acero dulce. El caudal de cloro líquido a través de las tuberías está restringido para evitar la eliminación del revestimiento de cloruro férrico de la superficie de la tubería que protege contra la erosión/corrosión. El cloro gaseoso húmedo corroe el acero dulce y para esta tarea se utiliza acero revestido de ebonita. Donde los ROSOV pueden atrapar el cloro líquido, se instala un alivio de presión en la tubería.

Para aplicaciones sobre el suelo, se utilizan tubos sin costura de acero al carbono para servicio líquido y las uniones pueden ser bridadas o soldadas. Los racores roscados sólo están permitidos en diámetros de tubería de hasta 50 mm y no se pueden utilizar racores de compresión. No se permiten tuberías de cobre y polietileno para uso con líquidos, pero se puede utilizar cobre para uso con vapor para tuberías de hasta 15 mm de diámetro junto con accesorios de compresión.

Se puede utilizar acero dulce o acero inoxidable con óxido de etileno; sin embargo, el acero dulce debe estar libre de óxido para evitar el inicio de la polimerización exotérmica. Las juntas bridadas deben tener juntas de junta de PTFE enrolladas en espiral de acero inoxidable o juntas Fluon atrapadas. CAF no es adecuado para uso por encima de 25°C y el caucho natural no está permitido. Las juntas deben reducirse al mínimo.

Existe una gran cantidad de normas británicas que cubren los componentes que pueden estar presentes en un sistema de tuberías, como por ejemplo:

A continuación se detallan algunas de las normas y códigos de prácticas más generales de interés.

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