ing117-imcc-120-ca-0006=0 (memoria de calculo espesor de tubería)

MEMORIA DE CALCULO NO ING117-IMCC-120-CA-0006

CLIENTE:

YPFB REFINACION S.A. HOJA

1 de 9

PROYECTO:

NUTANKS REFINERIA GUALBERTO VILLARROEL

TITULO:

CLCULO DE ESPESOR DE TUBERAS

DOCUMENTO ORIGINAL:

REVISIN NDICE

REV. DESCRIPCIN Y/O HOJAS AFECTADAS

0

1

EMISIN ORIGINAL

PARA APROBACION DEL CLIENTE

REV. 0 REV. 1 REV. 2 REV. 3 REV. 4 REV. 5 REV. 6 REV. 7

FECHA 27/09/2014 03/10/2014

EJECUCION DC DC

VERIFICACION TA TA

APROBACION JH JH

LA INFORMACION DE ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE YPFB REFINACION S.A., SIENDO PROHIBIDA SU UTILIZACION FUERA DE SU FINALIDAD

MEMORIA DE CALCULO NO

ING117-IMCC-120-CA-0006 REV.

1

PROYECTO:


HOJA:

2 de 9

TITULO:


INDICE

1. OBJETIVO ..................................................................................................................... 3

2. ALCANCE ..................................................................................................................... 3

3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA ............................................................................... 3

4. CALCULO ..................................................................................................................... 3

4.1 Frmula de clculo ......................................................................................................... 3

4.2 Datos ............................................................................................................................. 4

4.2.1 Presin de diseo................................................................................................. 4

4.2.2 Tensin permitida aplicable .................................................................................. 4

4.2.3 Coeficiente por temperatura ................................................................................. 4

4.2.4 Factor de Reduccin por soldadura ...................................................................... 5

4.2.5 Factor de junta longitudinal .................................................................................. 5

4.2.6 Sobre espesores .................................................................................................. 5

4.2.7 Criterios de diseo ................................................................................................ 5

4.3 Clculo del espesor t y espesor adoptado ................................................................... 6

Anexo 1 .................................................................................................................................. 9



1

PROYECTO:


HOJA:

3 de 9

TITULO:


1. OBJETIVO

El objetivo de este documento es determinar los espesores de las tuberas y materiales a

utilizarse en el diseo del. nuevo sistema de agua de enfriamiento del rea 320.25 de la

Refinera Gualberto Villarruel.

2. ALCANCE

El clculo de espesores desarrollado en este documento cubre el proyecto NUTANKS. Con el

fin de asegurar la integridad mecnica del ducto, la norma de clculo utilizada es la ASME

B31.3.

3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

El anlisis y los diferentes clculos se realizarn de acuerdo a la siguiente documentacin:

REF. 1 ASME B31.3 2012 Process Piping

REF. 2 ING117-120-IMCC-PI-0003 P&ID De Proyecto NUTANKS

REF. 3 1P-2951; 1P-2952; 1P-2953 Hoja De Datos Bomba De Proyecto

NUTANKS

REF. 4 ING117-136-IMCC-LT-007 Lista de lneas De Proyecto NUTANKS

4. CALCULO

4.1 Frmula de clculo

La frmula utilizada est basada en la norma ASME B31.3 - 2012. A continuacin se indica la

formula y la descripcin de cada variable:

=

2 ( + ) = +

Dnde:

tc = Espesor calculado [inch]

P = Presin interna de diseo [psig]

D = Dimetro exterior de la tubera [inch]

S = Tensin permitida aplicable [psi]

Y = Coeficiente por temperatura [s.u.]



1

PROYECTO:


HOJA:

4 de 9

TITULO:


W = Factor de reduccin por soldadura [s.u.]

E = Factor de junta longitudinal [s.u.]

tn = Espesor nominal calculado [inch]

A = Suma de sobre espesores [inch]

4.2 Datos

4.2.1 Presin de diseo

De acuerdo al documento de la [Ref. 3], la presin de descarga de las bombas es de 60 psig.

La presin de diseo de la lnea de la esfera TK-2953 225 psig.

La presin de diseo de la lnea de blending 145 psig.

4.2.2 Tensin permitida aplicable

La tensin mnima de fluencia se obtiene de acuerdo al acero seleccionado para el diseo. Este

dato se puede obtener de la norma de fabricacin de tubera del acero seleccionado. Algunos

valores de esta variable se encuentran en la norma ASME B31.3 (ver anexo 1).

El acero seleccionado es ASTM A106 Gr.B, que nos permite tener una buena integridad del

ducto.

A continuacin se coloca el valor de acuerdo al material seleccionado:

ESPECIFICACION DEL ACERO SMYS (psi)

ASTM A106, GRADO B, SEAMLESS 20000

4.2.3 Coeficiente por temperatura

De acuerdo a la [Ref. 1], el coeficiente para aceros ferrticos a temperaturas menores a 482C

Y=0.4



1

PROYECTO:


HOJA:

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TITULO:


4.2.4 Factor de Reduccin por soldadura

Ya que la tubera seleccionada es de tipo sin costura, seamless, el factor de reduccin debe

ser W=1 segn [Ref 1].

4.2.5 Factor de junta longitudinal

Este factor esta relacionado con la forma de fabricacin de la tubera a utilizar. Su valor se

obtiene de acuerdo a la [Ref 1].

La tubera que se especifica para este proyecto es ASTM A106, sin costura, por lo que se toma

el valor de E=1 segn [Ref 1].

4.2.6 Sobre espesores

Los sobre espesores a considerar se deben debido a la fabricacin, erosin y a la corrosin. En

este sistema no se presentar erosin en la tubera ya que las velocidades de operacin sern

menores a la velocidad erosional.

De acuerdo a las especificaciones de YPFB Refinacin, las lneas deben disearse con un

sobre espesor por corrosin; esta es una prctica de ingeniera para asegurar el funcionamiento

correcto del sistema, para el sistema se ha definido un sobre espesor por corrosin de 1/16

(0.0625in).

De acuerdo a la norma de la [Ref. 1] el sobre espesor por fabricacin es del 12.5% del espesor

seleccionado.

Se aplica la siguiente formula:

T(12,5% por fabricacin) = Tnom (Tnomx12,5%)

4.2.7 Consideraciones de diseo

Para el calculo de la rigidez mecnica no se considerar el margen por corrosin



1

PROYECTO:


HOJA:

6 de 9

TITULO:


Los calculo del espesor de tubera se realizaran en los valores limites de Rating.

4.3 Clculo del espesor t y espesor adoptado

Con la frmula detallada en el punto 4.1 y los datos del punto 4.2 se elabor la siguiente tabla

que muestra los espesores calculados y la especificacin de la tubera seleccionada para la

lnea de la esfera TK-2953:

Pipe NPS Pipe OD tc A tn Sch / Nominal Min. Thk. Max.Allow. Ratio Check

inch (mm) D (mm) Y W E (mm) (mm) (mm) Thk. (inch) Thk. (mm) T (12,5% por fabricacin) P (barg) (D/t) (T>tmin)

Column "A" Tnom Column "B" Check (>6)

" (15) 21,34 0,40 1,00 1,00 0,08 1,59 1,66 Sch.40 2,77 2,42 111,42 25,55 Passed.

" (20) 26,67 0,40 1,00 1,00 0,10 1,59 1,68 Sch.40 2,87 2,51 98,26 28,87 Passed.

1" (25) 33,40 0,40 1,00 1,00 0,12 1,59 1,71 Sch.40 3,38 2,96 116,82 24,41 Passed.

1" (32) 42,16 0,40 1,00 1,00 0,15 1,59 1,74 Sch.40 3,56 3,11 102,65 27,67 Passed.

1" (40) 48,26 0,40 1,00 1,00 0,17 1,59 1,76 Sch.40 3,68 3,22 96,05 29,51 Passed.

2" (50) 60,33 0,40 1,00 1,00 0,22 1,59 1,81 Sch.40 3,91 3,42 85,99 32,87 Passed.

2" (65) 73,03 0,40 1,00 1,00 0,26 1,59 1,85 Sch.40 5,16 4,51 114,09 24,97 Passed.

3" (80) 88,90 0,40 1,00 1,00 0,32 1,59 1,91 Sch.40 5,49 4,80 102,65 27,67 Passed.

3" (90) 101,60 0,40 1,00 1,00 0,37 1,59 1,95 Sch.40 5,74 5,02 95,84 29,57 Passed.

4" (100) 114,30 0,40 1,00 1,00 0,41 1,59 2,00 Sch.40 6,02 5,27 91,14 31,06 Passed.

5" (125) 141,30 0,40 1,00 1,00 0,51 1,59 2,10 Sch.40 6,55 5,73 82,88 34,08 Passed.

6" (150) 168,28 0,40 1,00 1,00 0,61 1,59 2,20 Sch.40 7,11 6,22 77,68 36,30 Passed.

8" (200) 219,08 0,40 1,00 1,00 0,79 1,59 2,38 Sch.40 8,18 7,16 71,56 39,34 Passed.

10" (250) 273,05 0,40 1,00 1,00 0,99 1,59 2,57 Sch.40 9,27 8,11 67,19 41,85 Passed.

12" (300) 323,85 0,40 1,00 1,00 1,17 1,59 2,76 Sch.40 10,31 9,02 64,51 43,55 Passed.

14" (350) 355,60 0,40 1,00 1,00 1,29 1,59 2,87 Sch.40 11,13 9,73 64,37 43,65 Passed.

16" (400) 406,40 0,40 1,00 1,00 1,47 1,59 3,06 Sch.40 12,70 11,11 65,87 42,67 Passed.

18" (450) 457,20 0,40 1,00 1,00 1,65 1,59 3,24 Sch.40 14,27 12,49 67,05 41,93 Passed.

20" (500) 508,00 0,40 1,00 1,00 1,84 1,59 3,42 Sch.40 15,09 13,20 64,23 43,74 Passed.

Factores

1,00

15,51 barg

30,0C

20,000 ksi

1,59 mm 12,5%

0,4

0,011

tpressure = (P x D) / [2 x {(S.E) + (P.Y)}]

(Valid for t



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PROYECTO:


HOJA:

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TITULO:


Con la frmula detallada en el punto 4.1 y los datos del punto 4.2 se elabor la siguiente tabla

que muestra los espesores calculados y la especificacin de la tubera seleccionada para la

lnea de blending:

1,00

10,00 barg

30,0C

20,000 ksi

1,59 mm 12,5%

0,4

0,007

tpressure = (P x D) / [2 x {(S.E) + (P.Y)}]

(Valid for t



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PROYECTO:


HOJA:

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TITULO:


5. CONCLUSIONES

1.- La tubera seleccionada para el sistema de la lnea de la esfera TK-2953 es de material

A106 grado B de tipo seamles, esquema 40 para dimetros de 12.

2.- La tubera seleccionada para el sistema de la lnea de blending es de material A106 grado

B de tipo seamles, esquema 40 para dimetros de 12.



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PROYECTO:


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TITULO:


Anexo 1

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