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UNE-EN 1594normaespañola

Febrero 2001

TÍTULO Sistemas de suministro de gas

Canalizaciones con presión máxima de operación superior a16 bar. Requisitos funcionales

Gas supply systems. Pipelines for maximum operating pressure over 16 bar. Functional requirements.

Systèmes d'alimentation en gaz. Canalisations pour pression maximale de service supérieure à 16 bar.Prescriptions fonctionnelles.

CORRESPONDENCIA Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 1594 de marzo2000.

OBSERVACIONES

ANTECEDENTES Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 60 Combustibles Ga-seosos e Instalaciones y Aparatos de Gas cuya Secretaría desempeña SEDIGAS.

Editada e impresa por AENORDepósito legal: M 4941:2001

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

105 Páginas

AENOR 2001Reproducción prohibida

C Génova, 628004 MADRID-España

Teléfono 91 432 60 00Fax 91 310 40 32

Grupo 58

AENOR AUTORIZA EL USO DE ESTE DOCUMENTO A SEDIGAS

S


NORMA EUROPEAEUROPEAN STANDARDNORME EUROPÉENNEEUROPÄISCHE NORM

EN 1594 Marzo 2000

ICS 23.060.40; 91.140.40

Versión en español

Sistemas de suministro de gasCanalizaciones con presión máxima de operación superior a 16 bar. Requisitos

funcionales

Gas supply systems. Pipelines formaximum operating pressure over 16bar. Functional requirements.

Systèmes d'alimentation en gaz.Canalisations pour pression maximale deservice supérieure à 16 bar. Prescriptionsfonctionnelles.

Gasversorgungssysteme. Rohrleitungenfür einen maximal zulässigenBetriebsdruck über 16 bar. FunktionaleAnforderungen.

Esta norma europea ha sido aprobada por CEN el 1999-10-21. Los miembros de CEN están sometidos al ReglamentoInterior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la normaeuropea como norma nacional.

Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, puedenobtenerse en la Secretaría Central de CEN, o a través de sus miembros.

Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizadabajo la responsabilidad de un miembro de CEN en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene elmismo rango que aquéllas.

Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria,Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos,Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

CENCOMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN

European Committee for StandardizationComité Européen de NormalisationEuropäisches Komitee für Normung

SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles

2000 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.


EN 1594:2000 - 4 -

ÍNDICE

Página

ANTECEDENTES............................................................................................................................ 6

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 7

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ............................................................................ 7

2 NORMAS PARA CONSULTA ............................................................................................ 10

3 DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ........................................................ 11

4 SISTEMA DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ................................................... 14

5 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE................................................................................ 15

5.1 Introducción ........................................................................................................................... 15

5.2 Medidas de seguridad apropiadas........................................................................................ 15

5.3 Trazado de las canalizaciones...............................................................................................15

5.4 Distancia entre válvulas de corte.......................................................................................... 17

6 PROTECCIÓN CONTRA SOBREPRESIONES............................................................... 17

6.1 Niveles de presión .................................................................................................................. 17

6.2 Funcionamiento normal ........................................................................................................ 17

6.3 Requisitos para la instalación de dispositivos de seguridad de presión ............................ 17

6.4 Canalizaciones de DP inferior o igual a 40 bar y tensión circunferencial inferioro igual a 0,45 Rt 0,5 .................................................................................................................. 18

6.5 Canalizaciones de DP inferior o igual a 24 bar y tensión circunferencial inferioro igual a 0,30 Rt 0,5 .................................................................................................................. 18

7 DISEÑO.................................................................................................................................. 20

7.1 Generalidades......................................................................................................................... 20

7.2 Determinación del espesor de pared .................................................................................... 21

7.3 Requisitos complementarios de diseño................................................................................. 22

7.4 Análisis de tensiones y deformaciones.................................................................................. 23

7.5 Documentación de diseño...................................................................................................... 25

7.6 Reconocimiento del terreno y estudios geotécnicos............................................................. 26

7.7 Profundidad de enterramiento ............................................................................................. 26

7.8 Tubos de protección............................................................................................................... 27

7.9 Diseño de una estación........................................................................................................... 27

7.10 Componentes de la canalización........................................................................................... 29

7.11 Aptitud para el paso del pistón rascador ............................................................................. 30

7.12 Venteo ..................................................................................................................................... 30

7.13 Protección contra la corrosión.............................................................................................. 32

8 MATERIALES ...................................................................................................................... 33

8.1 Requisitos generales............................................................................................................... 33

8.2 Tubos....................................................................................................................................... 36

8.3 Accesorios ............................................................................................................................... 36

8.4 Conexiones con bridas........................................................................................................... 37


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8.5 Juntas aislantes ...................................................................................................................... 37

8.6 Válvulas .................................................................................................................................. 38

8.7 Revestimientos exteriores e interiores.................................................................................. 38

9 CONSTRUCCIÓN ................................................................................................................ 38

9.1 Generalidades......................................................................................................................... 38

9.2 Ejecución de los trabajos....................................................................................................... 38

9.3 Cruces especiales.................................................................................................................... 44

9.4 Limpieza ................................................................................................................................. 49

9.5 Pruebas ................................................................................................................................... 50

9.6 Aceptación .............................................................................................................................. 51

10 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ................................................................................ 52

10.1 Generalidades......................................................................................................................... 52

10.2 Organización .......................................................................................................................... 52

10.3 Procedimientos de operación y mantenimiento................................................................... 53

10.4 Planes de emergencia............................................................................................................. 53

10.5 Documentación y registros.................................................................................................... 54

10.6 Puesta en servicio................................................................................................................... 54

10.7 Puesta fuera de servicio......................................................................................................... 54

10.8 Reutilización de instalaciones fuera de servicio .................................................................. 54

10.9 Mantenimiento, modificación y reparación......................................................................... 54

10.10 Abandono de las instalaciones .............................................................................................. 57

ANEXO A (Informativo) BIBLIOGRAFÍA.................................................................................. 58

ANEXO B (Informativo) ZONAS DE ASIENTOS ...................................................................... 59

ANEXO C (Informativo) HUNDIMIENTOS EN ZONAS MINERAS ...................................... 65

ANEXO D (Informativo) EMPUJES DEBIDOS A HELADAS DEL TERRENO .................... 67

ANEXO E (Informativo) ZONAS DE DESLIZAMIENTO DEL TERRENO .......................... 69

ANEXO F (Informativo) ZONAS DE ALTO RIESGO SÍSMICO ............................................ 73

ANEXO G (Informativo) DISEÑO ELASTOPLÁSTICO Y ESTADO LÍMITE...................... 77

ANEXO H (Informativo) PARÁMETROS DE MECÁNICA DEL SUELO.............................. 86

ANEXO I (Informativo) CRUCES PERFORADOS/EXCAVADOS ........................................ 89

ANEXO J (Informativo) NIVELES DE OSCILACIONES Y DE VIBRACIONESADMISIBLES ...................................................................................... 94

ANEXO K (Informativo) NIVELES DE LAS VIBRACIONES ADMISIBLES PORTRABAJOS DE CONSTRUCCIÓN O EXPLOSIONES................. 96

ANEXO L (Informativo) CÁLCULO DEL ESPESOR DE PARED PARA LASCONEXIONES EN T Y OTRAS DERIVACIONES ........................ 98

ANEXO M (Informativo) CÁLCULO DEL ESPESOR DE PARED DE LOS FONDOSABOMBADOS ..................................................................................... 102


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ANTECEDENTES

Esta norma europea ha sido elaborada por el Comité Técnico CEN/TC 234 "Suministro de gas", cuyaSecretaria desempeña DIN.

Esta norma europea deberá recibir el rango de norma nacional mediante la publicación de un texto idéntico ala misma o mediante ratificación antes de finales de septiembre de 2000, y todas las normas nacionalestécnicamente divergentes deberán anularse antes de finales de septiembre de 2000.

Existe un conjunto completo de normas funcionales elaboradas por el Comité Técnico CEN/TC 234“Suministro de gas” que cubre todas las partes del sistema de suministro de gas, desde el punto de entradade gas en el sistema de transporte, hasta la conexión de entrada a los aparatos que utilizan gas comocombustible, ya sea para usos domésticos, comerciales, o industriales.

En el capítulo 2 y en el anexo A de este documento, se incluye una lista de las normas funcionalesrelevantes preparadas por el Comité Técnico CEN/TC 234.

El Comité CEN/TC 234 continuará trabajando para actualizar regularmente esta norma de acuerdo conlos últimos desarrollos.

En la elaboración de esta norma, se ha supuesto que las personas que vayan a utilizarla tendrán unosconocimientos básicos sobre la suministro de gas.

Los sistemas de suministro de gas son complejos y la importancia de su seguridad, tanto durante laconstrucción, como durante la operación, ha conducido al desarrollo de reglamentos y de manuales deoperación muy detallados en los países miembros. Estos documentos detallados incluyen normasreconocidas en la ingeniería gasista y requisitos específicos impuestos por la legislación de los paísesmiembros.

Esta norma europea ha sido elaborada en el marco del mandato M/017 asignado al CEN por la ComisiónEuropea y la Asociación Europea de Libre Mercado.

De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, los organismos de normalización de lossiguientes países están obligados a adoptar esta norma europea: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca,España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos, Portugal,Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.


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INTRODUCCIÓN

Esta norma define los requisitos funcionales generales para las canalizaciones de los sistemas de suministro de gas deacero, con presiones máximas de operación (MOP) superiores a 16 bar. Se incluyen referencias normativas einformativas relativas a los sistemas de suministro de gas. Se aplica al diseño, construcción, funcionamiento y a losaspectos relativos a la seguridad, requisitos medioambientales y de salud pública, de todos los sistemas de suministro degas.

Los requisitos de esta norma están basados en la práctica de la ingeniería gasista en las condiciones encontradasnormalmente en la industria del gas. Los requisitos para las condiciones inusuales no pueden contemplarseespecíficamente, ni tampoco los detalles relativos a la ingeniería y a la construcción.

Esta norma no está destinada a reemplazar los reglamentos de seguridad industrial existentes, que se aplican a las zonasde trabajo, dispositivos de seguridad, así como a los métodos seguros de trabajo.

Los responsables del diseño, construcción y operación de los sistemas de suministro de gas tendrán en cuenta tanto lasdirectrices incluidas en este documento, como otras normas de aplicación. Es responsabilidad de los encargados eingenieros, aplicar estos requisitos funcionales, completados con otros procedimientos reconocidos aplicables a lascircunstancias particulares de cada sistema de suministro de gas.

El proyectista, el constructor o el operador de los sistemas de suministro estará informado de que esta norma noconstituye un manual de diseño o un procedimiento de ejecución. Para la descripción de los detalles son necesarias otrasnormas nacionales o especificaciones de la compañía. Estas normas detalladas se ajustarán a los principios básicos deesta norma.

En la redacción de esta norma se ha reconocido que la serie de normas europeas correspondientes es incompleta. Puedehacerse referencia, llegado el caso, a normas internacionales, nacionales u otras normas, hasta que estén disponibles lascorrespondientes normas europeas.

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma se aplica a las canalizaciones con presión máxima de operación (MOP) superior a 16 bar, destinadas altransporte de gas natural tratado, no tóxico y no corrosivo, de acuerdo con la Norma ISO 13686 a través de sistemasterrestres de suministro de gas, en los que:

– los elementos de la canalización sean de acero al carbono no aleado o de baja aleación;

– los elementos de la canalización estén unidos mediante soldaduras, bridas o juntas mecánicas;

– la canalización no esté situada dentro de emplazamientos comerciales o industriales como parte integrante delproceso industrial, exceptuando las canalizaciones y dispositivos que alimentan estos locales;

– la temperatura de diseño del sistema esté comprendida entre -40 ºC y 120 ºC, ambos inclusive.

Esta norma no se aplica a las canalizaciones existentes que estén en funcionamiento antes de la publicación de lamisma, ni a las modificaciones de estas canalizaciones.

Los sistemas de suministro de gas, amparados por esta norma, comienzan después de la estación de medida delproductor de gas. El límite funcional del sistema de canalización dentro de la instalación se determinará en cada caso.Generalmente éste se sitúa justo después de la primera válvula de corte de la instalación.


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Esta norma describe igualmente los requisitos mecánicos aplicables a las tuberías de las estaciones con presión máximade operación superior a 16 bar. Los requisitos relativos a la soldadura se describen en la Norma de aplicación específicaEN 12732, relativa a la soldadura para los sistemas de suministro de gas. Los requisitos funcionales de las estaciones semencionan en las normas:

EN 1776 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de medición de gas natural. Requisitos funcionales.

EN 1918 -5 – Sistemas de suministro de gas. Almacenamiento subterráneo de gas. Parte 5: Requisitos funcionales paralas instalaciones de superficie.

EN 12186 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de regulación de presión de gas para el transporte y elsuministro. Requisitos funcionales.

EN 12583 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de compresión. Requisitos funcionales.

Esta norma define los principios básicos comunes para los sistemas de suministro de gas. Es aconsejable que losusuarios de la misma conozcan la eventual existencia, en los países miembros del CEN, de reglamentos y/o normasnacionales más detalladas.

Esta norma está destinada a aplicarse conjuntamente con estos reglamentos y/o normas nacionales, que detallan losprincipios básicos antes mencionados.

En el caso de litigios en cuanto a requisitos legislativos/reglamentarios más restrictivos que los requisitos de esta norma,tendrá prioridad la legislación/reglamentación nacional.

Esta norma hace referencia igualmente a normas europeas apropiadas, y a otras normas reconocidas, referentes a losproductos utilizados para construir y explotar los sistemas de suministro de gas.

En la figura 1 se incluye una representación esquemática de las canalizaciones para el transporte de gas.


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Fig. 1 – Representación esquemática de las canalizaciones para suministro de gascon presión máxima de operación superior a 16 bar


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2 NORMAS PARA CONSULTA

Esta norma europea incorpora disposiciones de otras publicaciones por su referencia, con o sin fecha. Estas referenciasnormativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Las revisiones omodificaciones posteriores de cualquiera de las publicaciones referenciadas con fecha, sólo se aplican a esta norma europeacuando se incorporan mediante revisión o modificación. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de esapublicación.

EN 10002-1 – Materiales metálicos. Ensayo de tracción. Parte 1: Método de ensayo.

EN 10204 – Productos metálicos. Tipos de documentación para control.

EN 10208-2 – Tubos de acero para tuberías de fluidos combustibles. Condiciones técnicas de suministro. Parte 2:Tubos clase B.

prEN 10216-1 – Tubos de acero sin soldadura para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 1:Tubos de acero no aleado con propiedades específicadas a temperatura ambiente.

prEN 10216-2 – Tubos de acero sin soldadura para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 2:Tubos de acero aleado y no aleado con características específicadas a temperaturas elevadas.

prEN 10216-3 – Tubos de acero sin soldadura para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 3:Tubos de acero aleado y no aleado de grano fino.

prEN 10216-4 – Tubos de acero sin soldadura para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 4:Tubos de acero, aleado y no aleado con y sin aleación con características específicadas a baja temperatura.

prEN 10217-1 – Tubos de acero soldados para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 1: Tubosde acero no aleado con propiedades específicas a temperatura ambiente.

prEN 10217-2 – Tubos de acero soldados para servicios a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 2:Tuberías de acero con y sin aleación con propiedades específicas a alta temperatura.

prEN 10217-3 – Tubos de acero soldados para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 3: Tubosde acero aleado y no aleado de grano fino.

prEN 10217-4 – Tubos de acero soldados para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 4: Tubossoldados eléctricamente de acero aleado y no aleado con características específicadas a baja temperatura.

prEN 10217-5 – Tubos de acero soldados para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 5: Tubossoldados por arco sumergido de acero aleado y no aleado con características especificadas a temperaturas elevadas.

prEN 10217-6 – Tubos de acero soldado para servicio a presión. Condiciones técnicas de suministro. Parte 6: Tubossoldados por arco sumergido de acero aleado y no aleado con características especificadas a baja temperatura.

prEN 10285 – Tubos y accesorios de acero para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimiento de triple capa a basede polietileno extruido.

prEN 10286 – Tubos y accesorios de acero para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimiento de triple capa a basede polipropileno extruido.

prEN 10287 – Tubos y accesorios de acero para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimientos exteriores a base depolietileno fundido.

prEN 10288 – Tubos y accesorios de acero para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimientos exteriores de doblecapa a base de polietileno extruido.


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prEN 10289 – Tubos y accesorios de acero para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimientos exteriores líquidosde resina epoxi o epoxi modificada.

prEN 10290 – Tubos y accesorios para tuberías enterradas y sumergidas. Revestimientos exteriores de poliuretano opoliuretano modificado líquidos.

EN 12007-1 – Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación inferior o igual a16 bar. Parte 1: Recomendaciones funcionales generales.

EN 12007-3 – Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación inferior o igual a16 bar. Parte 3: Recomendaciones funcionales específicas para el acero.

EN 12068 – Protección catódica. Recubrimientos orgánicos exteriores para la protección contra la corrosión de tubosde acero enterrados o sumergidos, empleados en conjunción con la protección catódica. Cintas y materiales retráctiles.

EN 12186 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de regulación de presión de gas para el transporte y elsuministro. Requisitos funcionales.

EN 12327 – Sistemas de suministro de gas. Ensayos de presión, puesta en servicio y fuera de servicio. Requisitos defuncionamiento.

EN 12583 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de compresión. Requisitos funcionales.

prEN 12560-1 – Bridas y sus juntas. Dimensiones de las juntas de estanquidad para bridas de clase designada.Parte 1: Juntas de estanquidad no metálicas con y sin accesorios de inserción.

prEN 12560-2 – Bridas y sus juntas. Dimensiones de las juntas de estanquidad para bridas de clase designada.Parte 2: Juntas de estanquidad espirales para su uso en bridas de acero.

prEN 12560-3 – Bridas y sus juntas. Dimensiones de las juntas de estanquidad para bridas de clase designada.Parte 3: Juntas de estanquidad no metálicas recubiertas de PTFE.

prEN 12560-4 – Bridas y sus juntas. Dimensiones de las juntas de estanquidad para bridas de clase designada.Parte 4: Juntas de estanquidad metálicas corrugadas, planas o estriadas y para su uso en bridas de acero.

EN 12732 – Sistemas de suministro de gas. Soldeo de las tuberías de acero. Requisitos funcionales.

EN 45004 – Criterios generales para el funcionamiento de los diversos tipos de organismos que realizan inspección.

EN 45011 – Requisitos generales para entidades que realizan certificación de producto (ISO/CEI Guía 65:1996).

3 DEFINICIONES, SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

Para los fines de esta norma se aplican las siguientes definiciones. Los símbolos que aparecen en las fórmulas sedefinen en el momento de su utilización.

3.1 puesta en servicio: Actividades requeridas para llenar de gas la tubería, las estaciones, los equipos y susensamblajes, y ponerlos en operación.

3.2 zona de servidumbre: Franja de terreno en la que el operador del sistema tiene derecho a controlar la actividad.

3.3 puesta fuera de servicio: Actividades requeridas para poner fuera de servicio una tubería, las estaciones, losequipos y sus ensamblajes llenos de gas, y desconectarlos del sistema.


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3.4 factor de diseño (f0): Coeficiente aplicado para calcular el espesor del tubo o la presión de diseño.

3.5 presión de diseño (DP): Valor de presión utilizado para el cálculo.

3.6 temperatura de diseño: Valor de temperatura utilizado para el cálculo.

3.7 emergencia: Situación que puede comprometer la seguridad de funcionamiento de un sistema de suministro degas y/o la de su entorno, y para la que se requiere una actuación urgente.

3.8 gas: Combustible en estado gaseoso a la temperatura de 15 ºC y a la presión atmosférica (1,01325 bar absolutos).

3.9 sistema de distribución de gas: Red de canalizaciones aéreas o enterradas, y todos los equipos necesarios parasuministrar gas a los usuarios.

3.10 distribuidor de gas: Organismo público o privado autorizado para distribuir el gas a los usuarios a través de unsistema de distribución de gas.

3.11 transporte del gas: Actividad consistente en conducir grandes cantidades de gas a través de un sistema decanalizaciones, para suministrar a los distribuidores o a los usuarios industriales.

3.12 incidente: Acontecimiento inesperado que puede originar una situación de emergencia.

Esto incluye una fuga de gas o un fallo de la instalación.

3.13 presión en caso de incidente (IP): Presión a la que actúa un dispositivo de seguridad en caso de incidente en unsistema.

3.14 inspección: Procedimientos de medida, verificación, prueba, u otros medios, que permitan determinar el estado delos componentes del sistema de canalizaciones o de la instalación, y compararlos con los requisitos aplicables.

3.15 instalación: Equipos y dispositivos que permiten la extracción, producción, tratamiento químico, medida, control,almacenamiento o toma de muestras del gas transportado.

3.16 temperatura de instalación: Temperatura alcanzada en las condiciones ambientales o de instalación, durante lacolocación o la construcción.

3.17 mantenimiento: Combinación de todas las acciones técnicas y administrativas correspondientes, destinadas amantener o sustituir un elemento en el estado que le permite asegurar su función concreta.

3.18 presión máxima en caso de incidente (MIP): Presión máxima que se puede alcanzar en el sistema durante unbreve período de tiempo, limitada por los dispositivos de seguridad.

3.19 presión máxima de operación (MOP): Presión máxima efectiva a la que puede someterse un sistema de formacontinuada en condiciones normales de operación.

NOTA – Condiciones normales de operación” significa que no existe mal funcionamiento de los dispositivos, ni variaciones de caudal de gas.

3.20 requisitos nacionales: Requisitos debidos a legislaciones o normas nacionales más detalladas o restrictivas.


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3.21 canalizaciones terrestres: Canalizaciones enterradas y/o aéreas incluidas los tramos instalados en, o por debajode los lagos, o de cursos de agua.

3.22 presión de operación (OP): Presión en un sistema en condiciones normales de operación.

3.23 temperatura de operación (OT): Temperatura en un sistema en condiciones normales de operación.

3.24 pistón rascador: Dispositivo conducido a través de una canalización por el fluido, para realizar diferentesoperaciones internas (dependiendo del tipo de pistón) tales como separación de fluidos, limpieza o inspección de lacanalización.

3.25 canalización: Red que incluye las tuberías, y sus correspondientes equipos y estaciones, hasta el punto desuministro. Generalmente estas tuberías estarán enterradas pero, no obstante, pueden existir tramos aéreos.

3.26 componentes de la canalización: Elementos a partir de los cuales se construye una canalización. Los elementosde una canalización son:

– los tubos, incluidas las curvas conformadas en frío;

– los accesorios;

EJEMPLO 1 Reducciones, conexiones en T conformadas en caliente, codos y curvas realizados en fábrica, bridas,obturadores, manguitos para soldar, conexiones mecánicas

– montajes elaborados a partir de los elementos anteriores;

EJEMPLO 2 Colectores, separadores de líquidos, trampas de lanzamiento/recepción de rascadores, dispositivos decontrol y de medida

– materiales auxiliares;

EJEMPLO 3 Válvulas, juntas de dilatación, juntas aislantes, reguladores de presión, bombas, compresores

– recipientes a presión

3.27 operador del sistema: Organismo público o privado responsable del diseño y de la construcción y, o, de laoperación y del mantenimiento del sistema de suministro de gas.

3.28 tubería: Conjunto de tubos y accesorios.

3.29 punto de suministro: Punto de transferencia de la propiedad del gas entre el distribuidor y el cliente.

NOTA – Este punto puede ser un dispositivo de corte o la conexión de salida del contador.

3.30 preparación para la puesta en servicio: Conjunto de actividades, incluida la limpieza y, eventualmente, elsecado, realizadas antes de poner en servicio las canalizaciones.

3.31 presión: Presión relativa del fluido en el sistema, medida en condiciones estáticas.

3.32 sistema de control de presión: Sistema que integra las funciones de regulación, de seguridad, y eventualmente deregistro de presión y los sistemas de alarma.


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3.33 sistema de regulación de presión: Sistema que asegura una presión de salida constante dentro de los límitesrequeridos.

3.34 sistema de seguridad de presión: Sistema, independiente del sistema de regulación de presión, que impide que lapresión de salida sobrepase un valor predeterminado.

3.35 restablecimiento del servicio: Conjunto de actividades requeridas para poner de nuevo en servicio unacanalización, las estaciones y los equipos integrados que estuviesen fuera de servicio.

3.36 cruce especial: Punto en el que la canalización cruza un accidente particular del terreno.

EJEMPLO Carretera, red ferroviaria, río, canal, dique

3.37 estación: Instalación o equipo necesario para la operación y/o el funcionamiento de los sistemas de suministro degas.

3.38 prueba de resistencia mecánica: Procedimiento específico que permite verificar que las tuberías y/o lasestaciones cumplen los requisitos de resistencia mecánica.

3.39 presión de prueba de resistencia mecánica (STP): Presión a la que se somete un sistema durante la prueba deresistencia mecánica.

3.40 presión de prueba (TP): Presión a la que se prueba el sistema de suministro de gas para asegurar que funcionacon toda seguridad.

3.41 prueba de estanquidad: Procedimiento específico que permite verificar que las tuberías y/o las estacionescumplen los requisitos de estanquidad.

3.42 presión de prueba de estanquidad: Presión a la que se somete un sistema durante la prueba de estanquidad.

3.43 volumen en condiciones normales: Cantidad de gas seco que ocupa un volumen de 1 m3 a la presión atmosférica(1,01325 bar absolutos) y a la temperatura de 0 ºC.

3.44 volumen en condiciones de referencia: Cantidad de gas seco que ocupa un volumen de 1 m3 a la presiónatmosférica (1,01325 bar absolutos) y a la temperatura de 15 ºC

4 SISTEMA DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

La vida útil de una canalización de transporte de gas se puede dividir en tres fases:

– el diseño;

– la construcción y las pruebas;

– la operación y el mantenimiento.

De acuerdo con esta norma, se aplicará un sistema de calidad para las actividades de diseño, construcción, pruebas,operación y mantenimiento.

Se puede hacer referencia a las Normas de la serie EN ISO 9000, o a normas de sistemas de calidad equivalentes.


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Después de la puesta en servicio de la canalización, se mantendrá su integridad mediante un programa correctamentedefinido de operación, mantenimiento y seguimiento del funcionamiento (sistema de gestión de la integridad de lacanalización).

En todas las fases de diseño, construcción, prueba y operación, se contará con personal cualificado capaz de evaluar lacalidad del trabajo realizado objeto de esta norma.

5 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

5.1 Introducción

Para garantizar la seguridad de una canalización se requieren diferentes actuaciones. Se adoptarán medidas apropiadaspara cada circunstancia específica.

5.2 Medidas de seguridad apropiadas

Las posibles medidas que permiten garantizar la seguridad durante el diseño, la construcción y la operación, seenumeran a continuación. Este listado no tiene por objeto ser exhaustivo, ni será necesario aplicar todas estas medidasen cada ocasión.

Para la elección de las medidas apropiadas, se tomarán en consideración las condiciones de seguridad ymedioambientales existentes en el momento de la construcción de las canalizaciones, y para las que existan detallesconocidos:

– Se establecerá una zona de servidumbre para vigilar las actividades de terceros y proteger la canalización de susinterferencias.

– Cuando se aplique un sistema de clasificación por categorías de emplazamiento, los factores de diseño seseleccionarán en función de los niveles de esta clasificación.

Este factor de diseño puede aumentarse si se toman medidas complementarias frente a interferencias de terceros(véase apartado 7.2 para los límites del factor de diseño).

– El trazado de la canalización estará a una distancia apropiada de los edificios. Esta distancia se fijará en función delos parámetros específicos de la canalización y/o de los requisitos nacionales.

– Las tuberías de acero de alto límite elástico, se elegirán con propiedades de resiliencia tales que presenten grancapacidad para detener la propagación rápida de fisuras.

– La canalización estará a una profundidad superior a la susceptible de ser alcanzada por las actividadesagrícolas/hortícolas normales realizadas en la zona. El riesgo de daños causados a la canalización por tercerosdisminuirá si se adopta una profundidad superior a la indicada en el apartado 7.7.

– Protecciones mecánicas complementarias pueden disminuir los riesgos de daños causados por actividades deterceros. Los proyectistas elegirán minuciosamente estas protecciones con el fin de reducir su influencia adversasobre la protección catódica.

– El trazado de las canalizaciones quedará identificado por un sistema de señalización tal como mojones o balizas.

– La seguridad de las canalizaciones puede mejorarse asegurando una frecuencia adecuada de la vigilancia.

5.3 Trazado de las canalizaciones

5.3.1 Introducción. Las consideraciones de seguridad, medioambientales y técnicas son los principales factores quedeben considerarse para la elección del trazado de las canalizaciones.


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El trazado más corto puede no ser el más apropiado. Se tendrán en cuenta otros factores como obstáculos físicos ymedioambientales, la seguridad pública y las instalaciones eléctricas de alta tensión.

Estos factores pueden clasificarse en dos grandes categorías, los factores por encima del suelo (topográficos) y losfactores por debajo del suelo (subterráneos). De forma general, conviene considerar tanto las configuraciones naturales,como las artificiales, bajo estas dos denominaciones.

5.3.2 Estudio. La premisa esencial para los proyectos de canalizaciones es reunir a partir de registros, mapas ycaracterísticas físicas, todos los datos requeridos para el diseño, la construcción, la seguridad y la fiabilidad de laoperación de la canalización. La adopción del trazado preliminar será objeto de un estudio en gabinete utilizando todaslas informaciones disponibles.

Antes de la adopción final del trazado para la construcción, se realizará un estudio del terreno con ayuda, si fuesenecesario, de fotografías aéreas, estudios del suelo y subacuáticos, y un análisis de las características geográficas,geotécnicas, topográficas y medioambientales, así como de otros aspectos de seguridad relativos a otras actividades enproximidad con el trazado de la canalización. El estudio del trazado abarcará una zona de suficiente anchura y será tanpreciso como para permitir identificar los obstáculos que pudieran tener una influencia adversa en la instalación yoperación de las canalizaciones.

5.3.3 Impacto medioambiental. Cualquier proyecto de trazado de canalizaciones identificará y registrarásistemáticamente las posibles repercusiones medioambientales. Puede resultar necesario detallar el impacto de lacanalización sobre zonas medioambientalmente sensibles. Entre los factores medioambientales a tener en cuenta paraseleccionar el trazado de las canalizaciones y la ubicación de las estaciones, se pondrá un cuidado especial en laidentificación de efectos potenciales sobre:

– las zonas naturales de belleza destacada;

– los monumentos antiguos, los lugares arqueológicos y ornamentales;

– los recursos naturales, tales como las zonas de captación de agua, los bosques;

– la flora y la fauna.

También se tendrán en cuenta los siguientes aspectos:

– la reducción del ruido y de las vibraciones;

– la ausencia de olores y de suciedad así como el deterioro de la calidad del aire.

Las canalizaciones que pasan bajo corrientes de agua serán objeto, además, de las siguientes consideraciones:

– el medio ambiente subacuático;

– el desarrollo subacuático;

– las condiciones del lecho de la corriente.

5.3.4 Naturaleza del terreno. Se considerarán y estudiarán minuciosamente durante la fase de proyecto del trazado,las siguientes condiciones del terreno:

– zonas de inestabilidad geotécnica, incluidas las fallas y los agrietamientos;

– terreno blando o anegado;

– corrosividad del terreno;

– rocas y terreno duro;


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– llanuras inundables;

– zonas con alto riesgo sísmico;

– zonas montañosas;

– zonas existentes o potenciales de deslizamiento, hundimiento y asiento del terreno;

– minas y canteras;

– terrenos de relleno y vertederos, incluyendo los vertidos contaminantes o radiactivos.

Si se prevé la aparición de alguna de estas condiciones durante la vida útil de la canalización, el control de estosaspectos se incluirá en los procedimientos normales de vigilancia. Esto puede incluir la medición de movimientoslocales del terreno y de variaciones de las tensiones en las canalizaciones.

5.4 Distancia entre válvulas de corte

Los sistemas de canalización estarán constituidos por tramos que puedan independizarse mediante válvulas de corte.

Para la determinación de la distancia entre las válvulas de corte, se considerará la presión de operación, el diámetro dela canalización, el tiempo necesario para llegar al lugar de ubicación de las mismas, su utilidad durante la operación, asícomo la posición de los puntos de salida y otras válvulas existentes más próximos.

6 PROTECCIÓN CONTRA SOBREPRESIONES

6.1 Niveles de presión

Para el diseño de la canalización, los cálculos de tensión y de deformación se realizarán en función de la presión dediseño (DP) de la misma.

Se realizará una prueba de presión en la canalización después de su construcción y antes de la operación. La presión deprueba (TP) se elegirá de acuerdo con el apartado 9.5.

La presión máxima de operación (MOP) no sobrepasará la presión de diseño (DP).

6.2 Funcionamiento normal

Se preverá un sistema de control de presión para asegurar que, durante el funcionamiento normal, la presión deoperación en cualquier punto de la canalización no sobrepasa la presión máxima de operación (MOP). Los dispositivosde regulación de presión se dimensionarán en función de las condiciones normales de funcionamiento previstas.

La presión máxima de tarado de los dispositivos de regulación de presión se corresponderá con la presión de operación.No obstante, durante el funcionamiento a la presión máxima de operación o a un valor próximo, dicha presión no podráexcederse en +2,5% de la MOP, debido a las variaciones de los dispositivos de regulación de presión.

6.3 Requisitos para la instalación de dispositivos de seguridad de presión

En el sistema de suministro de gas, las presiones pueden reducirse, o aumentarse, mediante una o varias estaciones.

Además de sobre los reguladores de presión, se pondrá particular atención a los dispositivos de seguridad quegarantizan la protección del tramo de canalización aguas abajo contra un fallo del sistema de regulación de presión.Cuando se instale un dispositivo de seguridad, éste actuará independientemente del dispositivo de regulación de presión.


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Se admite un aumento de la presión en caso de incidente, siempre que existan sistemas que limiten automáticamente suvalor en el 15% por encima de la presión máxima de operación (esta presión máxima en caso de incidente MIP, puedefijarse en un valor inferior). Este incremento de la presión máxima de operación se mantendrá el tiempo estrictamentenecesario para la búsqueda de la causa del mal funcionamiento y el restablecimiento de las condiciones normales deoperación. Los dispositivos de seguridad quedarán siempre tarados a un valor inferior o igual a la presión máxima encaso de incidente (véase figura 2).

La instalación de los dispositivos de seguridad de presión en los sistemas de regulación de presión se realizará deacuerdo con la norma EN, y para las estaciones de compresión de acuerdo con la Norma EN 12583.

6.4 Canalizaciones de DP inferior o igual a 40 bar y tensión circunferencial inferior o igual a 0,45 Rt 0,5

Para las canalizaciones con presión de diseño inferior o igual a 40 bar, y en las que el valor de la tensióncircunferencial, a la presión de diseño, calculado según la fórmula del apartado 7.2, sea inferior o igual a 0,45 veces ellímite elástico mínimo especificado Rt 0,5, la presión en caso de incidente, calculada en el apartado 6.3, se puedeaumentar hasta +20% por encima de la presión máxima de operación.

6.5 Canalizaciones de DP inferior o igual a 24 bar y tensión circunferencial inferior o igual a 0,30 Rt 0,5

El diseño y operación de las canalizaciones con presión de diseño inferior o igual a 24 bar, y en las que el valor de latensión circunferencial, a la presión de diseño, calculado según la fórmula del apartado 7.2, sea inferior o igual a0,30 veces el límite elástico mínimo especificado Rt 0,5, se realizará de acuerdo con las Normas EN 12007-1 yEN 12007-3. No obstante, la construcción y las pruebas se realizarán de acuerdo con la presente norma.


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Fig. 2 – Guía para los sistemas de limitación de presión


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7 DISEÑO

7.1 Generalidades

7.1.1 Principios de diseño. El diseño de la canalización conducirá a un sistema seguro de transporte del gas.

El diseño tendrá en consideración todos los aspectos técnicos, así como los medioambientales y de seguridad.

El diseño tendrá en cuenta el escape controlado de gas u otros productos durante la construcción, el funcionamiento, oel mantenimiento de la canalización.

Los principios de diseño y los procedimientos se documentarán conjuntamiento en el informe de diseño (véaseapartado 7.5).

7.1.2 Bases del diseño

7.1.2.1 Canalización. La canalización será estanca, y tendrá la resistencia necesaria para soportar, con total seguridad,todas las tensiones a las que esté previsiblemente sometida durante la construcción, las pruebas y la operación.

La canalización se compone de tramos de canalización (véase ejemplo 1) y de estaciones (véase ejemplo 2). Durante eldiseño estos tramos de canalización pueden considerarse independientemente, siempre que se considere la interacciónde los esfuerzos entre las partes conectadas.

EJEMPLO 1 Enterrados, sumergidos, aéreos, enterrados sin zanjas.

EJEMPLO 2 De compresión, de regulación de presión, de medida.

Los cruces de vías ferroviarias, carreteras importantes (autopistas y carreteras generales) y vías fluviales, se diseñaránde acuerdo con los propietarios y/o las autoridades.

Los cruces de diques y elementos destinados a proteger contra inundaciones, pueden requerir medidas complementariascon el fin de prevenir posibles inundaciones en el interior.

7.1.2.2 Tramos de canalización. Los tramos de la canalización estarán sujetos, anclados o enterrados de forma que,durante su vida útil, no se desplacen con respecto a su posición de instalación, excepto los desplazamientos permitidosdebidos a los esfuerzos de presión, esfuerzos térmicos, y los desplazamientos previstos después de la instalación.

Cuando un tramo sumergido no está enterrado, recubierto o anclado, el peso propio de la canalización en todas lascondiciones, ya sea vacío, lleno de gas, o con el fluido de pruebas, será tal que se garantice su estabilidad horizontal yvertical durante las fases de construcción y de operación.

NOTA – La presión de diseño y el diámetro requerido para la canalización, se determinarán en función de las necesidades de caudal y por criterioseconómicos. Esta determinación no forma parte del campo de aplicación de esta norma.

El diseño inicial, para determinar el espesor de pared del tramo de tubería, se basa en la presión interna y en un factor dediseño. Pueden resultar necesarias otras medidas para asegurar la protección frente a las interferencias de terceros, comose describe en el apartado 5.2.

Cuando un tramo de canalización pase por una zona sometida a cargas externas significativas, será necesario seguir unprocedimiento de diseño más completo, como el indicado en el apartado 7.3. Para saber si son necesarias estosrequisitos complementarias, se realizará un análisis de las tensiones previstas en el tramo, o se considerará un análisisprevio realizado en una canalización similar.

7.1.2.3 Tuberías en estaciones. La resistencia a la presión de las tuberías de una estación se conseguirá mediante laelección de un tubo y de componentes adecuados, dentro de un rango limitado de presiones.


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En la medida en que las tuberías de la estación, ya sean enterradas o aéreas, están generalmente sometidas a tensionesexternas debidas a la temperatura, a las vibraciones y fuerzas de contención superiores a las ejercidas en unacanalización de transporte, puede resultar necesario establecer requisitos complementarios.

7.2 Determinación del espesor de pared

Cuando no se requieran requisitos de diseño complementarios para tubos rectos, el espesor mínimo de pared, que puederesistir la presión interna, se calcula como se indica a continuación:

TDP D

m np

í . = ×20σ

Con el requisito:

σp ≤ f0 × Rt 0,5 (θ)

donde

Tmín. espesor mínimo calculado, en milímetros (mm);

DP presión de diseño, en bar;

D diámetro exterior del tubo, de acuerdo con la Norma EN 10208-2, en milímetros (mm);

Si Di se ha establecido previamente, D será igual a Di + 2 Tmín., siendo Di el diámetro interior en milímetros (mm);

σp tensión circunferencial, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

f0 factor de diseño;

Rt 0,5 (θ) límite elástico mínimo especificado a la temperatura de diseño, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

Temperatura inferior o igual a 60 ºC Rt 0,5 (θ) = Rt 0,5

Temperatura superior a 60 ºC el valor del límite elástico mínimo especificado secorregirá en función de la temperatura

Rt 0,5 límite elástico mínimo especificado a la temperatura ambiente, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2) (véasela Norma EN 10002-1).

El máximo factor de diseño (f0) para la presión interna, que debe aplicarse para el tramo de canalización considerado es:

– tramos enterrados, excepto las estaciones ≤ 0,72

– canalizaciones en túneles uniformemente apoyados ≤ 0,72

– estaciones ≤ 0,67a

a con los requisitos de espesor del apartado 7.9.2.

NOTA – El espesor de pared que se especifique de acuerdo con la Norma EN 10208-2, es el espesor mínimo calculado más la tolerancia mínimaespecificada.

Para las curvas y los codos, el espesor mínimo necesario para resistir la presión interna, se calcula según elapartado 7.10.2.


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7.3 Requisitos complementarios de diseño

7.3.1 Fuerzas. Una canalización estará diseñada de forma que pueda resistir los efectos de las fuerzas previsiblesejercidas sobre ella, y debidas a:

– la presión interna;

– el anclaje de la canalización, el relleno, el tráfico rodado o ferroviario, y las cargas aplicadas durante la construccióny las pruebas;

– las cargas debidas al peso aplicado durante la prueba hidráulica;

– la conexión de una derivación;

– la conexión de componentes no sometidos a presión;

– el empuje hidrostático (de Arquímedes);

– cualquier otra estructura enterrada tal como una canalización, red principal de gas o tubería de servicio;

– los efectos ambientales, tales como inundaciones, heladas, nieve, o viento;

– asientos;

– hundimientos;

– empujes verticales debidos a heladas;

– deslizamientos del terreno;

– zonas de alto riesgo sísmico;

– zonas en las que esté previsto aumentar la profundidad de enterramiento, cunetas, etc;

– erosión del terreno;

– tramos aéreos.

El proyectista tendrá en cuenta todas las circunstancias restantes que puedan requerir la realización de cálculos deltramo de canalización, o de las tuberías en la estación, tales como:

– temperaturas más elevadas de los tubos y/o diferencias importantes de temperatura en relación con lasconfiguraciones particulares de los tubos;

– todas las circunstancias que puedan originar diferencias excesivas de asiento, durante la construcción, debidos a lastécnicas de construcción utilizadas;

– tramos de canalizaciones aéreas soportadas localmente.

Los cálculos comprenden un análisis de las cargas y de los movimientos, así como de las tensiones y deformaciones quepuedan producirse. La influencia de cada una de estas acciones en el análisis, depende de la complejidad del diseño y delos parámetros físicos del tramo de canalización.

Cuando la evaluación justifique que deben aplicarse requisitos de diseño complementarios en el tramo considerado, seutilizará un procedimiento de análisis establecido para determinar las tensiones y deformaciones, así como los efectosde las cargas en el tramo de la canalización.


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7.3.2 Datos técnicos del terreno. Cuando se dispone de información suficiente sobre la naturaleza del terreno, elanálisis de determinados tramos de canalización puede basarse en los parámetros típicos del terreno, combinados si esnecesario, con inspecciones mecánicas complementarias del terreno, tales como la toma de muestras, o pruebas depenetración de conos.

En el caso de estructuras especiales, y/o de terrenos con características muy variables, o en situaciones en las que seprevén desplazamientos importantes del terreno, éstos parámetros se establecerán a partir de un análisis del terreno.

7.3.3 Modelos estructurales para los tramos de canalización. Pueden utilizarse tres modelos diferentes paraanalizar, tanto tramos aéreos sujetos y sometidos a cargas típicas de operación, como tramos enterrados en cuanto aproblemas de interacción terreno/tubo:

a) Tramo asimilable a un anillo: Este modelo se utiliza para el cálculo de tensiones y deformaciones circunferencialesen la sección transversal del tubo.

b) Tramo asimilable a una viga: Este modelo se utiliza para el cálculo de tensiones y deformaciones longitudinales enlos tramos de la canalización. Utilizando este modelo, las fuerzas de reacción perpendiculares al eje del tubo puedenutilizarse para el cálculo de tensiones y deformaciones en la sección transversal del tubo.

c) Tramo asimilable a una estructura laminar: Es posible modelar exactamente el comportamiento del tubo por elprocedimiento de análisis por elementos finitos aplicados a elementos de estructura laminar. Este modelo puedeutilizarse para resolver los problemas de concentración de tensiones en componentes tales como conexiones en te,codos, toberas, soportes, o de comportamiento local de las paredes de los tubos (pliegues, ovalidad, etc).

Las interacciones terreno/tubo de las canalizaciones enterradas, pueden modelarse por el procedimientos de elementosfinitos, o por procedimientos simplificados.

7.4 Análisis de tensiones y deformaciones

7.4.1 Diseño elástico y elastoplástico

7.4.1.1 Generalidades. El procedimiento de cálculo se basa en la determinación de las tensiones debidas a las cargasque aparecen durante la construcción y la operación. Las tensiones se combinan en tensiones resultantes (σv). Ningunatensión resultante podrá ser superior a la tensión admisible correspondiente.

7.4.1.2 Tensión resultante (σv). El estado tensional en cualquier punto queda totalmente definida por las tensionesnormales σx, σy y σz y las tensiones de cizallamiento τx, τy y τz en un sistema tridimensional de coordenadasrectangulares x, y z, o para las tensiones principales σ1, σ2 y σ3, y sus direcciones.

La tensión resultante es un parámetro considerado como característico del estado tensional en un punto. Puedecalcularse por la hipótesis de tensión de cizallamiento, o por el criterio de elasticidad.

Según la hipótesis de tensión de cizallamiento, la tensión resultante es: σv = σmáx. - σmín.

donde

σmáx. tensión principal máxima en una de las tres direcciones;

σmín. tensión principal mínima en una de las otras dos direcciones.

Según el criterio de elasticidad de Von Mises/Huber Hencky, la tensión resultante se obtiene mediante:

σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ τ τ τv x2

y2

z2

x y z x y z x2

y2

z2= + + − − − + + +3 3 8

En un sistema bidimensional:

σ σ σ σ σ τv x2

y2

x y= + − + 3 2


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En este caso σz = 0, o puede despreciarse en términos de valor absoluto en relación a σx y σy.

Esto se aplica igualmente a las dos tensiones de cizallamiento comparadas con la tensión de cizallamiento considerada.

En los tramos de canalización que no tengan accesorios, ramales, etc, se puede considerar que el estado tensional esbidimensional.

7.4.1.3 Tensiones admisibles. En condiciones de carga en las que todas las tensiones se consideran tensionesprimarias y el cálculo se realiza con ayuda de valores característicos de las cargas, la tensión máxima resultante nosobrepasará la tensión admisible.

La tensión admisible es igual a 0,72 Rt 0,5 (θ).


Temperatura superior a 60 ºC El valor del límite elástico mínimo especificado se corregirá en funciónde la temperatura

Puede utilizarse una tensión admisible más elevada en las condiciones de carga donde las tensiones se dividen entensiones primarias (equilibrio directo) y secundarias (desplazamiento controlado).

En el anexo G se incluye un ejemplo de este procedimiento (diseño elastoplástico) aunque pueden utilizarse otrosprocedimientos establecidos.

7.4.2 Diseño según la teoría del estado límite

7.4.2.1 Generalidades. El procedimiento de cálculo se basa en el método de los factores (parciales) de carga y de lascargas de cálculo. Las cargas de cálculo se obtienen multiplicando las cargas correspondientes (características) queaparecen durante las fases de construcción y de operación, por el factor de carga correspondiente.

El factor de carga considera las incertidumbres derivadas de la magnitud de las cargas, de la resistencia del material yde la construcción.

El resultado de las cargas de cálculo no sobrepasará el valor límite relacionado con el correspondiente estado límite.

En el diseño basado en la teoría del estado límite, se establecerá un clara distinción entre las elongaciones controladaspor la carga y las controladas por la deformación.

7.4.2.2 Estados límites significativos. Los estados límites significativos son:

a) Tensión: Estado límite en el que se sobrepasa la tensión límite.

b) Elongación: Estado límite en el que se sobrepasa la elongación límite.

La evaluación de esta elongación límite tendrá en cuenta la existencia de imperfecciones en el material de los tubosy de las juntas.

c) Cargas alternas: Estado límite en el que las variaciones de las deformaciones debidas a las cargas cíclicas son tanimportantes que se produce una deformación plástica en cada inversión de cargas (fatiga plástica).

d) Fatiga: Estado límite de rotura debido a una carga cíclica en el tiempo.

e) Resonancia y efecto vórtice: Estado límite debido a vibraciones de excesiva amplitud de la canalización o de suscomponentes.


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Estas amplitudes aparecen cuando la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia de resonancia de lacanalización.

Para los tramos de canalización no sujetos localmente por el terreno, y expuestos a ondas y corrientes, se estudiarán lasposibilidades de vibraciones debidas al efecto vórtice y a otros fenómenos de inestabilidad.

f) Deformación: Estado límite por deformación excesiva que puede tomar la forma, por ejemplo, de una ovalidadexcesiva, un pandeo local, un aplastamiento, o un pandeo completo por flexión de la canalización.

En general, las deformaciones de este tipo se producirán en el régimen plástico, por lo que serán principalmentedeformaciones plásticas. No obstante, pueden surgir situaciones en las que las deformaciones elásticas producidas seanexcesivas y puedan tener efectos nocivos para la seguridad.

EJEMPLO Gripado de piezas móviles de baja tolerancia (válvulas) y la deformación de bridas que perjudique suresistencia.

g) Pandeo/estabilidad lateral

7.5 Documentación de diseño

Al finalizar el diseño, se preparará una documentación completa, conteniendo las siguientes informaciones:

a) una descripción de la canalización:

1) Datos generales relativos al proyecto, descripción del sistema sometido a presión, definición de los límites de lacanalización de transporte, dispositivos de seguridad;

2) Datos relativos al gas y a las condiciones de diseño, presión de diseño y temperatura de diseño, valores de lascondiciones críticas de diseño de:

– caudal másico;

– densidad;

– viscosidad (dinámica).

b) Planos:

1) mapas geográficos, si es necesario, con la indicación de las zonas incluidas en los mapas del trazado de lacanalización;

2) mapa del trazado de la canalización o planos equivalentes;

3) mapas detallados y normalizados, indicando los mapas de trazado a los que se refieren, así como todas lasinformaciones necesarias para el diseño y la construcción.

c) Datos de los componentes y las estructuras de la canalización:

1) Diámetros exteriores o interiores;

2) Espesores de los tubos;

3) Tolerancias aplicables a los espesores de los tubos;

4) Datos correspondientes a los accesorios, incluidos los radios de curvatura o cualquier otra información referentea los elementos de la canalización (reductores, conexiones en te).


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5) Datos de las estructuras de conexión y de los soportes que interfieren en las fuerzas y los momentos aplicados enlos soportes de las tuberías;

6) Calidad y especificaciones del acero;

7) Espesor y tipo de revestimiento;

8) Espesor y densidad del lastrado, si es necesario.

d) Información de la construcción, si fuese necesaria:

1) Radios elásticos permanentes o temporales, aplicados a los tramos de canalización;

2) Presión de prueba, incluidos la naturaleza y el peso del fluido utilizado;

3) Temperatura de instalación;

4) Descripción de los procedimientos que se utilizarán para la instalación de los tramos de la canalización, así comotodos los datos útiles, los detalles de diseño y las especificaciones de construcción;

EJEMPLO 1

– Especificaciones de instalación de los tramos de canalización: zanjas a cielo abierto (secas/húmedas),excavación, perforación, excavación horizontal dirigida, tunelado.

– Datos, detalles de diseño y especificaciones de construcción: preparación del fondo de la zanja, método derelleno y compactado de la misma.

5) Reconocimiento del terreno y datos geotécnicos del mismo.

EJEMPLO 2 Manipulación del terreno, drenajes por aspiración, reposición de la superficie del terreno.

7.6 Reconocimiento del terreno y estudios geotécnicos

La finalidad del reconocimiento del terreno es recoger las informaciones necesarias para establecer un informe sobre lanaturaleza del terreno y del agua, así como los aspectos agrícolas/hortícolas, ligados al trazado de la canalización.

Estas informaciones constituyen el soporte para el reconocimiento del terreno, así como para las consideracionesagrícolas/hortícolas, ligadas a la construcción de la canalización, y para limitar los efectos nocivos.

La finalidad del estudio geotécnico es reunir las informaciones necesarias para establecer un informe sobre la gestión deaguas y sobre los aspectos de mecánica del terreno ligados al trazado de la canalización (véase igualmente elapartado 5.3.4).

7.7 Profundidad de enterramiento

Las tuberías enterradas y sus tubos de protección, tendrán generalmente una profundidad de enterramiento superior oigual a 0,80 metros.

Puede admitirse una profundidad inferior en el caso de:

– terrenos rocosos;

– cuando la tubería atraviesa cunetas o cursos de agua;

NOTA – Pueden requerirse medidas de protección adecuadas.


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Será necesaria una profundidad superior en los siguientes casos:

– zonas con posibilidad de empujes por heladas del terreno;

– zonas en las que los trabajos agrícolas u hortícolas requieran una profundidad superior;

– zonas sujetas a erosiones;

– vías fluviales. Se realizará un estudio del perfil del lecho de la vía fluvial y se determinará el punto más profundo.Cuando la vía fluvial es navegable, la canalización se protegerá de posibles deterioros ocasionados por el anclado delos barcos.

7.8 Tubos de protección

Para evitar los efectos adversos en los sistemas de protección catódica, se evitarán los cruces con tubos de protección.

Cuando se utilicen tubos de protección, su diseño permitirá:

– resistir todas las cargas exteriores:

– la fácil instalación de la tubería;

– si fuese necesario, la eventual aplicación de una protección catódica sobre esta tubería;

– sellarlos al máximo posible, o llenarlos de un material apropiado, para minimizar la circulación de agua y reducir deesta forma al mínimo el aporte de oxígeno;

– la instalación de un número adecuado de soportes para la tubería, situados a intervalos regulares, en particular en losextremos, para evitar el contacto entre esta tubería y el tubo de protección;

– la colocación de anillos distanciadores espaciados y calculados en función del peso del tubo lleno de agua y lasfuerzas transversales adicionales, generadas por los asientos de construcción en los puntos de transición entre losdos procedimientos de instalación.

7.9 Diseño de una estación

7.9.1 Implantación. El límite entre el tramo de canalización y la estación se situará justo antes de la primera válvulade entrada y justo después de la última válvula de salida. Alternativamente, pueden considerarse como límite elcerramiento de la estación o las válvulas de corte.

Los requisitos aplicables a la implantación de la estación depende de la zona circundante y del tipo de estación. Noobstante, cada estación estará diseñada de forma que:

– pueda ponerse fuera de servicio total o parcialmente la estación por actuación de un determinado número deválvulas. Esto no es necesario para las posiciones de válvulas;

– esté garantizado su correcto funcionamiento a largo plazo en todas las condiciones climáticas;

– no aparezcan riesgos debidos a hundimientos, asientos, corrosión o cualquier otra causa;

– pueda realizarse el mantenimiento sin necesidad de interrumpir el caudal de gas;

– se prevenga la manipulación no autorizada de componentes.

En el interior de las estaciones, se aplicarán ciertos requisitos en relación a la separación mínima entre los componentes,por ejemplo, para facilitar el mantenimiento y la actuación en caso de incendio.


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Si las circunstancias lo requieren, las estaciones estarán valladas para prevenir la entrada no autorizada. Se tomaránprecauciones para facilitar la evacuación del personal de la estación en caso de emergencia.

Dependiendo de las dimensiones de la estación, las puertas se dimensionarán y construirán de forma que permitan elfácil acceso a los vehículos de protección de incendios y a las ambulancias.

Si la estación está instalada en un edificio, éste cumplirá los requisitos de evacuación.

La instalación eléctrica cumplirá los requisitos de las normas europeas EN que le sean de aplicación.

El sistema de alumbrado eléctrico estará diseñado de forma que las salidas y las zonas críticas, dentro y fuera de laestación, sean claramente visibles de noche y con niebla.

La construcción de las instalaciones eléctricas en zonas en las que puedan aparecer atmósferas inflamables, cumpliránlas normas europeas EN que le sean de aplicación.

Se tomarán precauciones para la protección contra las descargas eléctricas. Estas precauciones cumplirán lascorrespondientes normas.

La instalación de los sistemas de regulación de presión se realizará de acuerdo con la Norma EN 12186 y para lasestaciones de compresión de acuerdo con la Norma EN 12583.

7.9.2 Componentes. Cada componente individual de la estación podrá realizar la función para la que ha sido previsto,y cumplirá las normas según las que ha sido diseñado.

Estas incluirán los componentes mecánicos (véase ejemplo 1), componentes eléctricos (véase ejemplo 2), componentesde la tubería y de la canalización (véase ejemplo 3). En el apartado 7.10 y en el capítulo 8 se indican los requisitosrelativas a las bridas, las juntas, los pernos, las tuercas, las válvulas y otros accesorios.

EJEMPLO 1 Compresores y bombas.

EJEMPLO 2 Generadores, baterías.

EJEMPLO 3 Accesorios, bridas, juntas, válvulas.

El espesor de pared especificado T, será superior o igual a los valores indicados en la tabla 1, y será suficiente para lascargas aplicadas, incluyendo la presión interna con un factor de diseño f0 ≤ 0,67.

Tabla 1Espesor mínimo de pared especificado

D (mm) ≤114,3 168,3 219,1 273,0 323,9 355,6 406,4 508,0 610,0 >610,0

T (mm) 3,2 4,0 4,5 5,0 5,6 5,6 6,3 6,3 6,3 1% D

Los componentes situados en el interior de las estaciones están generalmente conectados mediante tuberías, incluyendotubos de aceite, de gas, de aire comprimido, y de agua, así como instrumentación, control, gas combustible y tubería detoma de muestras. Estas tuberías y sus correspondientes válvulas, bridas, reductores, curvas y otros componentes, seránde material adecuado y resistirán las presiones, y temperaturas máxima y mínima de operación.

La instalación completa cumplirá los requisitos de seguridad e integridad requeridas para la estación en cuestión.

7.9.3 Interacción con los tramos terrestres de canalización. En el diseño de los enlaces entre el tramo terrestre de lacanalización y la estación, se tendrán en cuenta sus interacciones.


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Es necesario un cálculo de dilataciones para las líneas de salida de las estaciones de compresión instaladas en terrenosde turba blanda o arcillosos.

Se tendrán en cuenta las vibraciones.

EJEMPLO Vibraciones originadas por el caudal de gas.

En el diseño de la estación se tendrán en cuenta las dilataciones y contracciones de la canalización, debidas avariaciones de temperatura y de presión. Si fuese necesario, la canalización se anclará o configurará adecuadamente deforma que las variaciones de temperatura y de presión no originen un incremento de las tensiones en los componentesque sobrepasen los niveles permitidos.

Los componentes de la estación y los tramos de canalización adyacentes, estarán diseñados de forma que las tensionesdebidas a asientos diferenciales permanezcan dentro de los límites aceptables.

7.10 Componentes de la canalización

7.10.1 Generalidades. En los apartados 7.10.2 a 7.10.8, incluidos, se establecen las reglas aplicables al diseño de loscomponentes de la canalización. En el capítulo 8 se incluyen los requisitos para los materiales de los componentes de lacanalización.

Los componentes estarán fabricados con un material igual o equivalente al requerido para los tubos.

7.10.2 Curvas y codos. Los cambios de dirección de las canalizaciones pueden realizarse curvando las tuberías (véaseapartado 9.2.8) o instalando codos y curvas realizados en fábrica.

En el caso de curvas con un radio de curvatura inferior a 20 D, el requisito de la tensión circunferencial máxima, deacuerdo con el apartado 7.2, será:

Interior de la curva:

2 0 5

2 0 5R D

R Df Rp o t

- ,( ),−

× ≤ ×σ θ

Exterior de la curva:

2 0 5

2 0 0 5R D

R Df Rp t

++

× ≤ ×,( )σ θ,

donde

R radio de curvatura del eje de la curva, en milímetros (mm);

D diámetro exterior, en milímetros (mm);

σp tensión circunferencial, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2)a;

Rt 0,5 (θ) límite elástico mínimo especificado a la temperatura de diseño, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);


Temperatura superior a 60 ºC El valor del límite elástico mínimo especificado se corregirá enfunción de la temperatura.

Rt 0,5 límite elástico mínimo especificado a la temperatura ambiente, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2)(véase la Norma EN 10002-1);

f0 factor de diseño.

a En el cálculo de la tensión circunferencial, se considerará el espesor mínimo del tubo después de la curvatura.


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7.10.3 Conexiones en T. Las conexiones en T tendrán una resistencia suficiente para soportar la presión interna. En elanexo L se describe un ejemplo del procedimiento de cálculo del espesor de pared. Pueden utilizarse procedimientos decálculo equivalentes.

7.10.4 Bridas. Las bridas estarán diseñadas para ajustarse a las condiciones de funcionamiento y climáticas, así comoa las correspondientes presiones de operación admisibles. Las dimensiones y la disposición de los taladros de las bridas,cumplirán los requisitos de las normas aplicables.

7.10.5 Fondos. Los fondos tendrán una resistencia suficiente para soportar la presión interna. En el anexo M sedescribe un ejemplo del procedimiento de cálculo del espesor de pared. Pueden utilizarse procedimientos de cálculoequivalentes.

7.10.6 Pernos y tuercas. Los pernos y las tuercas estarán diseñados de acuerdo con las normas correspondientes. Lastuercas se apretarán suficientemente en los pernos o espárragos de forma que la rosca sobresalga por encima de latuerca.

En los puntos donde puedan aparecer vibraciones, las tuercas estarán firmemente sujetas.

7.10.7 Juntas. Las juntas estarán fabricadas con un material que sea compatible con el gas transportado por lacanalización, y resistirán la temperatura y la presión de operación. Las juntas estarán diseñadas, junto con las bridas, deacuerdo con la parte aplicable del proyecto de Norma prEN 12560. No se utilizarán juntas que contengan amianto.

7.10.8 Otros accesorios. El resto de accesorios estarán diseñados de acuerdo con las normas correspondientes. Latensión en los accesorios será inferior o igual a la de las tuberías adyacentes, en las mismas condiciones de presión ytemperatura.

EJEMPLO Otros accesorios pueden ser reductores, juntas aislantes.

Se utilizarán preferentemente juntas aislantes en lugar de bridas aislantes.

7.11 Aptitud para el paso del pistón rascador

La canalización estará diseñada para permitir, inicial y periódicamente, el paso de los pistones rascadores. Para permitirel raspado seguro y efectivo se tendrá en cuenta la variación máxima admisible del diámetro interior del tubo, laovalidad permitida, el radio mínimo de curvatura y la selección de curvas, conexiones en T (con barras guíaincorporadas, si es necesario) y otros componentes. Se instalarán trampas de lanzamiento y recepción de pistonesrascadores provistas del equipamiento adecuado, a la distancia que se requiera, para la recogida y extracción de lasuciedad, agua o condensados (véase también figura 3).

7.12 Venteo

Para permitir la despresurización de un tramo de la canalización, se preverá la instalación de venteos con el fin deevacuar el gas. En la figura 3 se incluye un ejemplo de una canalización con el dispositivo adecuado.


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EN

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Fig. 3 – Ejemplo de esquema de posiciones de válvulas en una canalización con trampa de lanzamiento/recepción de los pistones rascadores


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7.13 Protección contra la corrosión

7.13.1 Generalidades. Los tramos de canalización aéreos estarán protegidos contra la corrosión atmosférica medianteun revestimiento apropiado.

Los tramos de canalización enterrados o sumergidos estarán protegidos por medio de un revestimiento externoapropiado y un sistema efectivo de protección catódica. Si la protección catódica no es efectiva, o no es aplicable, apequeños tramos de canalización, se tomarán precauciones especiales para impedir defectos de revestimiento en estaspartes.

Durante el diseño y la construcción de la canalización, para la elección de un sistema adecuado de protección contra lacorrosión se tendrán en cuenta las normas europeas EN aplicables para los revestimientos externos y para la proteccióncatódica. En la medida de lo posible, todos los componentes de la canalización estarán revestidos en fábrica, antes de suentrega en obra.

7.13.2 Revestimiento externo

7.13.2.1 Revestimiento externo de canalizaciones aéreas. El revestimiento externo de las canalizaciones aéreas y elprocedimiento de aplicación, se seleccionarán de acuerdo con las normas europeas EN apropiadas.

7.13.2.2 Revestimiento externo de canalizaciones enterradas. El revestimiento externo de las canalizacionesenterradas y el procedimiento de aplicación, se seleccionarán de acuerdo con las normas europeas EN apropiadas.

EJEMPLO prEN 10285, prEN 10286, prEN 10287, prEN 10288, prEN 10289 y prEN 10290.

a) Propiedades y adherencia

Los revestimientos exteriores de las instalaciones enterradas tendrán propiedades mecánicas y eléctricas apropiadasen relación con las condiciones medioambientales (por ejemplo, tipo de terreno) y de operación. El revestimientoestará firmemente adherido a la superficie de acero, tendrá una resistencia adecuada al desprendimiento en las zonasadyacentes a aquellas en las que el revestimiento esté deteriorado, y una resistencia adecuada al desprendimientocatódico.

b) Selección

En la elección del revestimiento, se tendrá en cuenta la temperatura máxima admisible del fluido, las temperaturasmínimas climáticas, y el procedimiento de construcción.

c) Preparación de la superficie de acero y aplicación del revestimiento

La superficie de acero estará preparada y el revestimiento se aplicará en condiciones controladas, con el fin deasegurar resultados óptimos.

d) Cruces sin zanja

Para seleccionar el revestimiento de las canalizaciones sin zanja cuando cruzan accidentes del terreno, se tendrá encuenta la resistencia a los deterioros mecánicos y a la abrasión.

EJEMPLO Cruces de carreteras y vías fluviales.

e) Revestimiento en obra

El revestimiento aplicado en obra proporcionará una adherencia permanente tanto con el revestimiento de los tubosaplicado en fábrica, como con las superficies de acero. Para la elección del material y del procedimiento deaplicación, se tendrán en cuenta las consideraciones descritas de a) a d), así como los requisitos de lascorrespondientes normas europeas EN.


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7.13.3 Protección catódica

7.13.3.1 Requisitos básicos. La canalización o el tramo de canalización a proteger catódicamente tendrá unacontinuidad eléctrica y una conductividad longitudinal apropiada.

La protección catódica se realizará mediante un sistema de inyección de corriente eléctrica o con ánodos de sacrificio.

7.13.3.2 Interferencias eléctricas. La tubería estará protegida, por medios apropiados, contra los efectos de corrientesvagabundas.

EJEMPLO 1 Corrientes vagabundas originadas por vías ferroviarias.

Por razones de seguridad, se tendrá en cuenta la influencia debida a la proximidad de líneas eléctricas de alta tensión.

EJEMPLO 2 Para la protección de la canalización y la seguridad de las personas.

7.13.3.3 Efectos desfavorables sobre otras estructuras enterradas. El sistema de protección catódica estarádiseñado, y la tubería instalada, de forma que se reduzcan los efectos adversos en otras estructuras metálicas enterradas.

7.13.3.4 Juntas aislantes. Las juntas aislantes estarán instaladas en posiciones adecuadas para limitar la proteccióncatódica al sistema de canalizaciones.

7.13.3.5 Puesta en funcionamiento. El sistema de protección catódica entrará en funcionamiento tan pronto comosea posible al finalizar la construcción de la canalización y, cuando sea inevitable un retraso, se considerará lautilización de sistemas temporales de protección catódica tales como ánodos de sacrificio, especialmente en zonas conterrenos corrosivos.

8 MATERIALES

8.1 Requisitos generales

Los tubos y los componentes de la canalización cumplirán las normas europeas EN correspondientes.

En ausencia de estas normas, o si están incompletas, sus características serán objeto de un acuerdo entre el cliente y elfabricante.

EJEMPLO Características tales como propiedades químicas y mecánicas, dimensiones del producto acabado,procedimientos de fabricación o de prueba.

8.1.1 Material base. Los tubos y los componentes de la canalización estarán fabricados en acero calmado.

Para los tubos no se utilizará acero fabricado por el procedimiento Martin.

8.1.2 Fabricación. El procedimiento de fabricación será aprobado por el cliente o su representante.

Si se realiza cualquier modificación sobre el procedimiento de fabricación aprobado, será necesaria una nuevaaprobación.

8.1.3 Soldabilidad

8.1.3.1 Generalidades. Los tubos y otros componentes de la canalización previstos para soldar, serán soldables deforma fiable en las condiciones de obra.

El fabricante suministrará los datos relativos a la soldabilidad del material. El cliente puede especificar una prueba desoldabilidad si considera inadecuados los datos.


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8.1.3.2 Tubos. Para cumplir las condiciones indicadas en el apartado 8.1.3.1, el carbono máximo equivalente CEVmáx.

cumplirá con la Norma EN 10208-2.

8.1.3.3 Otros componentes de la canalización. Salvo acuerdo entre el cliente y el fabricante, para cumplir lascondiciones indicadas en el apartado 8.1.3.1, el carbono máximo equivalente CEVmáx. será inferior o igual a

CEVmáx. = 0,45 para acero de calidades con límite elástico mínimo inferior o igual a 360 N/mm2;

CEVmáx. = 0,48 para acero de calidades con límite elástico mínimo superior a 360 N/mm2;

CEV CMn Cr Mo V Cu Ni

= %+% % % % % %

6 5 15+ ++ + +

Donde % el porcentaje en peso del contenido en la colada, de:

C Carbono;

Mn Manganeso;

Cr Cromo;

Mo Molibdeno;

V Vanadio;

Cu Cobre;

Ni Níquel

Además, salvo que se establezca otro acuerdo entre el fabricante y el cliente, el contenido máximo en carbono seráinferior o igual a 0,21%.

El contenido en azufre será inferior o igual a 0,030%, y el contenido en fósforo será inferior o igual a 0,035%. Elcontenido total de azufre y de fósforo en el análisis de la colada será inferior o igual a 0,050%.

En el caso en el que se utilice un tubo para la fabricación de componentes de la canalización, la composición química deéste cumplirá las normas europeas EN correspondientes.

8.1.4 Propiedades mecánicas

8.1.4.1 Resiliencia. Los tubos cumplirán, al menos, los requisitos de resiliencia indicadas en la Norma EN 10208-2.Para otros componentes de la canalización, de diámetro nominal DN superior a 150, los valores mínimos de resilienciase determinarán utilizando probetas Charpy con entalla en V, tanto para materiales acabados, como para las soldadurasde fabricación, debiendo obtenerse los siguientes valores:

– 27 Julios (media) 20 Julios (individual)

para curvas y accesorios de acero de calidades con límite elástico mínimo inferior o igual a 360 N/mm2,así como para el resto de componentes.

EJEMPLO Válvulas, bridas.

– 40 Julios (media) 30 Julios (individual)

para curvas y accesorios de acero de calidades con límite elástico mínimo superior a 360 N/mm2.


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Cuando sea imposible obtener probetas de tamaño normalizado, los valores de resiliencia se evaluarán de acuerdo conla siguiente fórmula:

KVKV

Sp

p

=× ×8 10

donde

KV resiliencia requerida para una probeta de tamaño normalizado, en Julios (J);

KVp resiliencia medida, en Julios (J);

Sp sección transversal de la probeta medida en la entalla, en milímetros cuadrados (mm2).

Las probetas de tamaño reducido, con espesor superior o igual a 5 mm, se obtendrán sin aplastamiento.

8.1.4.2 Temperatura del ensayo de resiliencia. La temperatura normalizada de los ensayos de resiliencia de los tubosy componentes de la canalización será 0 ºC. Cuando por diseño, se requiera una temperatura del ensayo de resilienciainferior a 0 ºC, se acordará entre el comprador y el fabricante la temperatura de ensayo.

8.1.4.3 Propiedades de tracción. Los tubos cumplirán los requisitos de tracción de la Norma EN 10208-2.

Para el resto de componentes de la canalización, que no sean de acero fundido, la elongación a la rotura de la probeta detracción proporcional, según la Norma EN 10002-1, será superior o igual al 18%. Para los componente de acerofundido, la elongación mínima será superior o igual al 15%.

La relación entre el límite elástico y la carga de rotura será inferior o igual a 0,90.

8.1.4.4 Dureza de las soldaduras. La dureza de las soldaduras de fabricación de los tubos y de los componentes de lacanalización será inferior o igual a 350 puntos de dureza Vickers (HV) 10 en todos los puntos, incluidas las zonasafectadas térmicamente (ZAT).

8.1.5 Certificados

8.1.5.1 Fabricación con sistema de aseguramiento de la calidad. Los tubos y el resto de componentes de lacanalización, de cualquier tamaño, fabricados con un sistema de aseguramiento de la calidad, por ejemplo la NormaEN ISO 9002, aprobado y sujeto a control regular por las autoridades competentes, se suministrará con un certificado decontrol 3.1.B de acuerdo con la Norma EN 10204, excepto si el comprador específica que se requiere el certificado3.1.A, 3.1.C o 3.2.

El fabricante presentará, a petición del comprador, los certificados que demuestren la implantación de un sistema decalidad aprobado.

8.1.5.2 Fabricación sin sistema de aseguramiento de la calidad. Cuando el diámetro nominal de los tubos y de otroscomponentes de la canalización es superior a DN 200, o si están fabricados con calidades de acero de límite elásticomínimo superior a 360 N/mm2, y si no están fabricados según el apartado 8.1.5.1, se suministrará un certificado decontrol 3.1.C de acuerdo con la Norma EN 10204, excepto si el comprador específica que se requiere el certificado 3.2.Para los tubos y los componentes de la canalización de diámetro o límite elástico inferiores, pueden suministrarsecertificados de control 3.1.B.

8.1.5.3 Componentes de reducidas dimensiones. Las tuberías de instrumentación, los instrumentos, los accesoriospara soldar, y componentes similares, fabricados en serie, cuando es imposible marcarlos con un número deidentificación del producto, pueden suministrarse con un certificado de control según el nivel 2.2 de la NormaEN 10204.


EN 1594:2000 - 36 -

8.1.6 Otros tipos o calidades de acero. Pueden igualmente utilizarse otros tipos o calidades de acero distintos de losespecificados en las normas a las que se hace referencia en el capítulo 8, cuando ha sido aprobada su aptitud, porejemplo, por un organismo de control acreditado para este fin de acuerdo con las Normas EN 45004 o EN 45011. Estasnormas se utilizarán como guía para la definición de las propiedades de los materiales.

Se cumplirán los requisitos de los apartados 8.1.1 a 8.1.5.

8.2 Tubos

Los tubos cumplirán la Norma EN 10208-2.

Para dimensiones no amparadas por la Norma EN 10208-2, se establecerá un acuerdo entre el comprador y elfabricante.

EJEMPLO 1 Requisitos tales como valores mínimos de resiliencia.

Para las instalaciones donde sean necesarias pequeñas cantidades de material, el comprador puede especificar suconformidad con cualquier punto de los proyectos de Norma prEN 10216 o prEN 10217.

EJEMPLO 2 Instalaciones como estaciones de regulación de presión.

8.3 Accesorios

8.3.1 Generalidades. Se consideran como accesorios realizados en fábrica:

– las curvas y los codos;

– las conexiones en T e Y;

– las reducciones;

– los fondos;

– los accesorios para derivaciones colocados o insertados en la tubería;

– las piezas relacionadas.

Cuando las propiedades de tracción especificadas para los accesorios de la tubería no cumplen los requisitos mínimas dela calidad considerada, las condiciones se consideran cumplidas si el producto del límite elástico real por el espesormedido del tubo, es igual o superior al resultado obtenido con los valores mínimos especificados. El valor de esteproducto deberá obtenerse por ensayos.

El valor mínimo de resiliencia cumplirá los requisitos del apartado 8.1.4.1.

El proceso de fabricación estará sujeto a una prueba de cualificación del procedimiento de fabricación.

8.3.2 Fabricación

8.3.2.1 Curvado de los tubos. Cuando se utilizan tubos soldados longitudinalmente (SAW), la soldadura se situará lomás próxima posible al eje neutro.

El procedimiento de fabricación deberá ser acordado entre el fabricante y el comprador. Cuando en el proceso defabricación se utiliza un tratamiento térmico, se considerará su influencia sobre las propiedades del material.


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8.3.2.2 Derivaciones. Las conexiones en T y en Y se fabricarán:

– a partir de un tubo con tubuladuras soldadas o de un tubo con tubuladuras extruidas. Cuando se utilizan tubossoldados se tomarán las precauciones necesarias para que las tubuladuras no interfieran con el cordón de soldaduradel tubo.

– Por soldadura de envolventes embutidas o laminadas con tubuladuras extruidas o soldadas.

8.3.2.3 Reducciones. Las reducciones se fabrican:

– por expansión y/o reducción de un tubo;

– por soldadura de envolventes embutidas o laminadas;

– por extrusión de una salida en un fondo.

8.3.2.4 Fondos. Los fondos se fabrican por embutición.

8.3.3 Dimensiones y tolerancias. Las dimensiones y tolerancias cumplirán las normas europeas EN aplicables,excepto si el comprador especifica otros requisitos.

8.3.4 Preparación de los bordes. La preparación de los bordes, incluidos los chaflanes. se realizará de acuerdo conlas normas europeas EN aplicables, excepto si el comprador especifica otros requisitos.

8.3.5 Ensayos. La verificación de las propiedades mecánicas se realizará después de completar las operaciones deconformado y de tratamiento térmico. Las probetas de ensayo se tomarán en accesorios complementarios o longitudessobrantes. Para verificar las propiedades mecánicas de los cordones longitudinales de soldadura, puede utilizarse unachapa independiente soldada de acuerdo con el procedimiento de soldadura aprobado para el proceso de fabricación.Esta chapa se someterá al mismo tratamiento térmico que el accesorio.

Para los ensayos, los accesorios se dividirán en lotes. Cada lote estará constituido por accesorios de igualesdimensiones, procedentes de la misma colada, y con tratamiento térmico equivalente.

Para verificar el tratamiento térmico se realizarán ensayos de dureza.

8.3.6 Marcado. Todos los accesorios estarán marcados exteriormente utilizando un troquel de baja fatiga, con lassiguientes informaciones:

– nombre del fabricante o símbolo de identificación;

– número de identificación o número de serie;

– marca del inspector.

8.4 Conexiones con bridas

Las bridas estarán designadas por clases. Las bridas, las juntas y los pernos cumplirán las normas europeas ENaplicables.

8.5 Juntas aislantes

8.5.1 Ensayos de tipo. Las juntas aislantes, monobloque o entre bridas, se someterán a ensayos de tipo.

8.5.2 Pruebas de resistencia mecánica. En todas las juntas aislantes se realizará una prueba hidráulica, a una presiónsuperior o igual a 1,5 veces la presión de diseño, durante al menos 5 minutos. Para esta prueba no se utilizaránprocedimientos de obturación consistentes en aplicar una compresión axial en los extremos.


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La secuencia de los ciclos de la prueba hidráulica se acordará entre el comprador y el fabricante.

8.5.3 Prueba eléctrica. En todas las juntas aislantes se realizará una prueba en condiciones secas, a una tensiónmínima de 2 000 V, con corriente alterna (50 Hz), durante 1 minuto. No se producirá efecto corona, ni descargadisruptiva del aislante.

Después de la prueba hidráulica, la resistencia en seco será superior o igual a 0,1 MΩ a una tensión superior o igual a500 V, con corriente continua.

8.6 Válvulas

Las válvulas estarán sometidas a ensayos de tipo y cumplirán los requisitos de las normas europeas EN aplicables.

8.7 Revestimientos exteriores e interiores

Los revestimientos de los tubos y, cuando sea necesario, de otros componentes de la canalización, cumplirán losrequisitos de las normas europeas EN aplicables.

9 CONSTRUCCIÓN

9.1 Generalidades

Los trabajos de construcción relativos a las canalizaciones, se realizarán de acuerdo con la legislación vigente en el paísconsiderado, y en la región en la que se va a construir.

Los trabajos se realizarán de forma que se garantice la seguridad de los trabajadores y de terceros, así como laprotección de los bienes.

Para el control y ejecución de las obras, se empleará personal cualificado, capaz de evaluar la calidad de los trabajosobjeto del campo de aplicación de esta norma. Las compañías contratistas designadas por el operador tendrán lacualificación necesaria para la ejecución de los trabajos. El operador comprobará por sí mismo que el contratistamantiene las cualificaciones necesarias.

9.2 Ejecución de los trabajos

Los trabajos no podrán comenzar hasta haber obtenido las servidumbres de paso requeridas para la pista de trabajo.

9.2.1 Delimitación de la obra. Se delimitará la pista de trabajo y el eje del trazado de la canalización proyectada sematerializará mediante estacas. Las instalaciones enterradas o aéreas se marcarán indicando el emplazamiento, el tipo,la profundidad y las características de la instalación.

EJEMPLO Mediante carteles o marcas sobre el terreno.

Se instalarán barreras elevadas, como mínimo a 10 m de ambas partes de las líneas eléctricas aéreas cruzadas por lapista de trabajo.

El marcado se conservará en buen estado durante el período de construcción.

9.2.2 Inspección inicial del emplazamiento. Antes del comienzo de los trabajos, se realizará una inspección inicialdel emplazamiento. Los informes de la inspección se establecerán de común acuerdo entre todas las partes implicadas.

Los informes de inspección incluirán los requerimientos de los usuarios/propietarios del terreno durante la construcción,y todos los detalles útiles para la reposición al estado original del emplazamiento después de los trabajos, así como lasindemnizaciones fijadas para los usuarios/propietarios.


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9.2.3 Pista de trabajo. La anchura de la pista de trabajo se determinará antes del comienzo de las obras, en función dela importancia de los trabajos, de la naturaleza de los terrenos, del tipo de cultivo, y de cualquier limitación localmedioambiental.

Si es necesario, la pista quedará cercada, especialmente en terrenos de pasto para evitar que entre el ganado.

Cualquier tala de árboles en la pista de trabajo se realizará según los acuerdos establecidos con los propietarios, losoperadores, y el resto de personas implicadas.

Si la resistencia del terreno es insuficiente, se construirá una vía de rodadura en la pista de trabajo para permitir elmovimiento de los materiales y equipos, a lo largo del trazado de la canalización.

9.2.4 Separación de la tierra vegetal. Antes de la excavación de las zanjas, se retirará y separará cuidadosamente latierra vegetal, para permitir después del relleno de las zanjas la reconstrucción inicial del terreno.

La tierra vegetal no se mezclará con el resto de tierra retirada de las zanjas.

El ancho y la profundidad de la tierra vegetal que es necesario retirar se determinará en función de la naturaleza de losterrenos.

9.2.5 Zanjas. La altura de las zanjas se determinará de forma que la profundidad de enterramiento del tubo cumpla lasespecificaciones de los planos y documentos realizados durante las fases de diseño y proyecto. Esta profundidadconsiderará la eventual adición de cualquier protección.

EJEMPLO 1 Protección mediante la utilización de un material protector, la instalación de un sistema de balasto, laexistencia de una red de drenaje.

El ancho de la zanja se determinará en función de su profundidad para evitar su inestabilidad, y permitirá la fácilcolocación del tubo sin deteriorar su revestimiento exterior.

Las paredes de las zanjas pueden ser verticales, en talud o en pendiente, según su profundidad, su anchura, y lanaturaleza del terreno y del suelo. Si es necesario, especialmente en caso de que los trabajadores desciendan a la zanja,ésta estará entibada.

El fondo de la zanja será plano y estará exento de bordes cortantes, u objetos que pudieran deteriorar la canalización, osu revestimiento exterior. Si fuese necesario, el tubo quedará adecuadamente protegida.

EJEMPLO 2 Protección con arena y/o protección mecánica.

Cuando sea necesario realizar soldaduras en el fondo de la zanja, se aumentará el ancho y la profundidad de la misma, yse mantendrá sin agua, para facilitar las operaciones de soldadura y garantizar la seguridad de los trabajadores.

Durante la ejecución de la zanja, se tomarán todas las precauciones necesarias para garantizar la seguridad, y evitar eldeterioro de las instalaciones enterradas.

Si es posible, los trabajos de excavación, movimiento de tierras y relleno, se realizarán en zanjas secas, si fuesenecesario, achicando con bombas aspirantes.

Se realizará un estudio para determinar el procedimiento de achique, así como la cantidad y calidad del agua evacuada.

Se tomarán precauciones para evitar que la zanja actúe como un drenaje en los tramos en pendiente.

Cuando las excavaciones se realicen bajo calzadas o aceras, éstas se deteriorarán lo menos posible y se cumplirácualquier requisito de las autoridades locales.

Cuando se utilicen explosivos, éstos se almacenarán y utilizarán de acuerdo con la legislación local vigente, pudiendonecesitar, en ciertos casos, una autorización previa. A estos efectos, debe realizarse un plano detallado de la voladura.


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Los cruces de zonas con redes de drenaje y de regadío causarán la menor molestia posible a los usuarios de las mismas.

La elección de los equipos y los procedimientos de trabajo correspondientes, se realizará en función de la naturaleza delos terrenos y de los códigos de seguridad.

9.2.6 Cruces y proximidad a otras instalaciones enterradas (cables y tubos). Los trabajos de excavación realizadosen la proximidad de instalaciones enterradas, serán objeto de un acuerdo con el propietario de la instalación. Se tomaránprecauciones especiales para evitar el deterioro de estas instalaciones. Si es necesario, la excavación se realizarámanualmente.

Cuando la canalización se construya en la proximidad de cables eléctricos o de otras instalaciones metálicas, se tomaránlas medidas adecuadas para reducir al mínimo las interferencias originadas por el sistema de protección catódica de lacanalización. No obstante, la distancia entre una instalación enterrada existente y la canalización en construcción,cumplirá la reglamentación nacional, la documentación de diseño, y los requerimientos del propietario.

Pueden autorizarse distancias inferiores siempre que se tomen medidas complementarias para evitar el deterioro de lainstalación enterrada existente y de la canalización en construcción.

9.2.7 Manipulación y ensamblaje. La manipulación, el transporte, el almacenamiento, el suministro y el ensamblajede los tubos y accesorios, se realizará con el mayor cuidado posible, con el fin de no deteriorar los tubos, elrevestimiento exterior, y los chaflanes. El equipamiento utilizado estará realizado con materiales flexibles, deresistencia adecuada y en cantidad suficiente. Si se utilizan imanes para la manipulación, es necesario verificar elmagnetismo residual. Si existe magnetismo residual, se considerarán los posibles problemas que pueden aparecer en elcaso de utilizar procedimientos de soldeo por arco.

EJEMPLO 1 Materiales tales como eslingas y abrazaderas.

Durante el almacenamiento, los tubos quedarán protegidos contra la corrosión, soportados y separados del terreno y, sifuese necesario, separados entre ellos con ayuda de medios adecuados.

EJEMPLO 2 Medios adecuados pueden ser cuñas de madera o sacos de arena.

Se tomarán medidas para evitar que los tubos rueden, y para asegurar la estabilidad del almacenamiento de los mismos.

9.2.8 Curvado

9.2.8.1 Curvas elásticas. El radio permitido para las curvas elásticas obtenidas por deflexión, depende de la calidaddel material y del tamaño de los tubos, y se especificará en la fase de diseño.

9.2.8.2 Curvas en obra. Los tubos pueden curvarse en frío en la obra para adaptarse al trazado proyectado y al estudiotopográfico. Este trabajo sólo será realizado por operarios expertos, con ayuda de un equipo apropiado.

El radio mínimo de las curvas realizadas en obra, será, para los tubos de diámetro nominal:

– DN inferior o igual a 200: 20 veces el diámetro exterior del tubo;

– DN superior a 200 e inferior a 400: 30 veces el diámetro exterior del tubo;

– DN superior o igual a 400: 40 veces el diámetro exterior del tubo.

El curvado no originará deterioro del tubo, ni del revestimiento. La tolerancia de ovalización será el 2,5% del diámetroexterior del tubo. Si aparecen pliegues, la profundidad admisible será inferior a 0,01 veces la distancia entre los picos dedos pliegues consecutivos.

Si es necesario, se colocará una placa calibrada de acero dulce, en los tubos curvados en obra, para verificar laconformidad con los requisitos antes mencionadas. La dimensión de la placa calibrada dependerá de las característicasde los tubos y de las tolerancias permitidas. Puede utilizarse otro procedimiento de control apropiado.


- 41 - EN 1594:2000

Para los tubos curvados en frío, antes de comenzar los trabajos se realizará un ensayo de curvado.

La soldadura de los tubos soldados longitudinalmente se situará cerca de la zona neutra. No se admite ningunasoldadura circular en la zona curvada. En cada extremo de la parte curvada se dejará un tramo recto, de longitudsuperior o igual al diámetro del tubo, con un mínimo de 0,5 m. Si es necesario, se utilizará un mandril.

Pueden utilizarse tubos con soldadura helicoidal para el curvado en obra.

9.2.8.3 Curvado en fábrica. Para las curvas realizadas en fábrica, véanse los capítulos 7 y 8.

9.2.9 Soldadura y exámen de las soldaduras. La soldadura de las canalizaciones se realizará de acuerdo con laNorma EN 12732 y los procedimientos aprobados. Será realizada por operarios convenientemente formados ycualificados.

El examen de las soldaduras circunferenciales de las canalizaciones, se realizará de acuerdo con los requisitos de lanorma de soldeo elegida y antes de la prueba de presión, salvo si se permiten soldaduras de tomas en carga.

En la Norma EN 12732 se define el porcentaje mínimo de soldaduras que deberán examinarse. En particular, todas lassoldaduras se verificarán por procedimientos no destructivos apropiados en el caso de zonas habitadas, construccionesespeciales, tramos aéreos o soldaduras de tomas en carga.

Las soldaduras cumplirán los criterios de aceptación indicados en la Norma EN 12732, correspondientes alprocedimiento de examen elegido. Las soldaduras que no cumplan estos criterios serán reparadas y examinadasnuevamente, si estuviese permitido, o en caso contrario, deberán eliminarse.

9.2.10 Revestimiento exterior. Para el revestimiento de los tubos y componentes, véanse igualmente los capítulos 7 y 8.

El sistema y el procedimiento de aplicación elegidos cumplirá una de las siguientes Normas:– prEN 10285;

– prEN 10286;

– prEN 10287;

– prEN 10288;

– prEN 10289;

– prEN 10290;

– EN 12068;

– u otra norma europea EN apropiada.

9.2.10.1 Preparación de las superficies, condiciones de aplicación. Cuando la superficie de las soldadurasrealizadas en obra y de las zonas de revestimiento reparadas, estén secas y libres de cualquier depósito, se limpiarán deacuerdo con las especificaciones.

Los extremos de los revestimientos realizados en fábrica, estarán achaflanados antes de proceder a la aplicación delrevestimiento en obra. Esto se realizará de acuerdo con las especificaciones y/o las instrucciones del fabricante.

9.2.10.2 Revestimiento de las soldaduras y partes no revestidas de los tubos. Es posible utilizar diferentes técnicasen función de los revestimientos aplicados en fábrica o existentes, tales como:

– revestimiento con cintas

Las cintas se envolverán helicoidalmente con el espesor especificado y se solaparán con el revestimiento de fábrica.En caso de utilizar una máquina, ésta no deteriorará el revestimiento.


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– manguito termoretráctil

Este manguito se coloca después del calentamiento del tubo y del revestimiento adyacente.

– aplicación de una capa de resina epoxy líquida o adherida por fusión

Cuando las tuberías están revestidas con epoxy en fábrica, la zona a revestir y el revestimiento adyacente secalentarán antes de la aplicación.

– aplicación de un revestimiento hidrocarbonado para los tubos revestidos en fábrica con productoshidrocarbonados

En todos los casos, se verificará la compatibilidad de los productos aplicados y del revestimiento de los tubos. Elrevestimiento aplicado se solapará suficientemente con el aplicado en fábrica.

9.2.10.3 Reparación del revestimiento. Después de eliminar la parte de revestimiento deteriorado, se repararán losdefectos utilizando un sistema compatible con el recubrimiento original, y de idénticas características.

9.2.10.4 Revestimiento de las válvulas, accesorios, y puntos de conexión de la protección catódica. Elrevestimiento de las válvulas, accesorios, y puntos de conexión de la protección catódica enterrados, serán apropiadospara este fin, y garantizarán la compatibilidad y la continuidad con el revestimiento de los tubos enterrados.

Esta operación puede realizarse en taller o en obra. En taller los accesorios pueden revestirse utilizando uno de lossiguientes procedimientos:

– moldeando productos hidrocarbonados o resinas epoxy;

– pulverizando capas de resina epoxy o productos de poliuretano, con un alto contenido en esmalte de alquitrán dehulla;

– por inmersión en una resina epoxy fluidificada o en un baño de poliamida en polvo.

El revestimiento realizado en obra requiere productos que se adapten fácilmente a la geometría de los accesorios.Pueden utilizarse los siguientes materiales:

– materiales hidrocarbonados ligantes, aplicados por moldeado o por revestimiento, con ayuda de una mallaimpregnada de fibra de vidrio;

– revestimiento combinado con masilla. El nivel de recubrimiento será superior o igual al 50% con el fin de obteneruna capa doble en todos los puntos;

– tratamientos en frío a base de resinas polimerizables (epoxy).

Los puntos de fijación de los cables de la protección catódica quedarán protegidos con productos hidrocarbonados, unrevestimiento bituminoso aplicado en caliente, sistemas de polietileno preformado y adhesivos, o sistemas protectoresdel revestimiento con masilla.

9.2.10.5 Inspecciones. El control de la integridad del revestimiento de los tubos y de las juntas se realizará utilizandoun detector o escáner eléctrico, cuya tensión se regulará en función de las características del revestimiento. El detectorse utilizará después de elevar la tubería y antes de introducirla en la zanja. La velocidad de paso del aparato se adaptaráa la correcta detección de los defectos. Estos últimos se repararán inmediatamente después de su detección, según lasindicaciones del apartado 9.2.10.3. Cada reparación se inspeccionarán nuevamente con el detector.

Las pruebas de los componentes revestidos en obra se realizarán de acuerdo con los requisitos de las normas oespecificaciones aplicables.


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9.2.10.6 Protección mecánica. En algunos puntos del trazado, determinados durante el diseño, como resultado de losestudios, o durante las obras, el revestimiento quedará protegido mecánicamente contra agentes externos. La protecciónelegida tendrá en cuenta el tipo de revestimiento de los tubos y de las soldaduras. Este tipo de protección no influirá enel funcionamiento del sistema de protección catódica.

EJEMPLO Puede utilizarse como protección arena, manta anti-roca, o revestimiento de hormigón.

9.2.10.7 Terrenos rocosos. En los terrenos rocosos, el revestimiento de los tubos quedará convenientementeprotegido mediante un relleno de arena, de tierra blanda, o de materiales machacados, y/o la instalación de unaprotección mecánica.

Se prohibe la utilización de materiales machacados con aristas cortantes, escorias, o aglutinantes sulfurosos. Las arenassalinas se utilizarán únicamente tomando las precauciones necesarias.

9.2.11 Tendido en la zanja. El fondo de la zanja estará construido de forma que garantice un soporte uniforme de lacanalización.

Se pondrá una particular atención para asegurar que las paredes y el fondo de la zanja estén exentos de protuberancias ode objetos susceptibles de deteriorar el revestimiento del tubo.

Inmediatamente antes de tender la canalización en la zanja, se verificará la continuidad del revestimiento del tubo y sereparará cualquier defecto.

El equipo utilizado para elevar y tender la canalización en la zanja, no deteriorará el tubo, ni su revestimiento. Seinspeccionarán los puntos del tubo que hubieran entrado en contacto con el equipo.

Durante la elevación y tendido de la canalización en la zanja, se extremará el cuidado para evitar la aplicación detensiones excesivas, para que, una vez colocada, quede libre de tensiones.

En las zonas con terrenos muy blandos y/o en las que no pueda realizarse un drenaje, se considerará la instalación porvía húmeda (tramos de canalización flotantes y que se sumergen después).

9.2.12 Lastrado, anclado. La canalización estará lastrada o anclada, si fuese necesario, en las zonas en las que existariesgo de elevación por empuje hidrostático de la capa freática.

Los dispositivos de lastrado incluyen anclajes, un revestimiento continuo de hormigón aplicado en obra o en taller,lastres de hormigón, relleno de arena y arcilla con o sin ligazón, o cualquier otro sistema equivalente.

En terrenos en pendiente, el relleno de las zanjas se estabilizará con ayuda de barreras apropiadas para evitar derrumbes.

EJEMPLO Sacos de arena o muretes.

9.2.13 Tomas en carga. Las tomas en carga se realizarán de forma que, después de la soldadura, el tubo quede, en loposible, libre de tensión.

Antes del revestimiento, se inspeccionarán las juntas soldadas de acuerdo con la Norma EN 12732. Antes de enterrar eltubo, se verificará el revestimiento con un detector.

9.2.14 Relleno. Antes del relleno de la zanja se estudiará la posición de la canalización para establecer su localizaciónfinal.

Con el fin de evitar cualquier eventual deterioro del tubo y del revestimiento, se colocará un relleno previo sobre el tuboinmediatamente después de tender éste en la zanja. Este relleno previo estará exento de materiales que puedan deteriorarel revestimiento del mismo.

EJEMPLO Deterioro por piedras u hormigón.


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El relleno, total o parcial, se realizará lo antes posible, una vez tendida la canalización, de forma que se evite cualquierdeterioro.

Si se requiere, la localización de la canalización se marcará mediante una banda señalizadora normalizada de coloramarillo, tendida a una distancia superior o igual a 0,30 metros por encima del tubo.

Generalmente, el relleno se realizará de forma mecánica. En las zonas drenadas se adoptarán precauciones especiales.

El relleno de calzadas, aceras, arcenes, taludes, etc, se realizará con materiales que garanticen la estabilidad de estasconstrucciones.

Si fuese necesario compactar el terreno, especialmente para canalizaciones tendidas en terrenos de relleno en zonasurbanizadas y en calzadas o aceras públicas, la compactación se realizará con los medios apropiados que no causendeterioros a los tubos.

9.2.15 Restitución a su estado original. Los terrenos ocupados durante los trabajos se repondrán a su estado originallo más rápidamente posible después del relleno de las zanjas.

Los accesos a las propiedades, vallados, cunetas, muros de contención, redes de regadío y otras instalaciones, serepondrán a su estado original según los acuerdos establecidos en el momento del estudio inicial.

Los límites catastrales desplazados durante los trabajos volverán a colocarse en su posición con ayuda de un topógrafoautorizado.

Si es necesario, cuando se reconstruyan taludes y terrenos en pendiente, se instalarán dispositivos adecuados para evitarla erosión de los materiales.

La reconstrucción de aceras, calzadas, taludes, arcenes, etc, se realizará de acuerdo con las autoridades implicadas.

9.2.16 Señalizaciones. Se indicará claramente la situación de la canalización por cualquier medio apropiado.

EJEMPLO Señalizadores de color amarillo, señalizadores aéreos, carteles, etc.

Estos sistemas de señalización estarán firmemente anclados para asegurar su permanencia. Cuando está previsto elreconocimiento aéreo, los señalizadores que indiquen el trazado de la canalización, serán suficientemente visibles desdeel aire.

9.2.17 Inspección final en obra con los propietarios y los usuarios. Cuando se finalicen las obras de reposición alestado original y las señalizaciones, se realizará una inspección final del emplazamiento en presencia de las terceraspartes implicadas.

9.3 Cruces especiales

9.3.1 Generalidades. Los cruces especiales se someterán a la aprobación de las autoridades implicadas.

Estos cruces cumplirán las condiciones técnicas respetando la propiedad pública, la legislación vigente y losprocedimientos habituales de diseño.

Los cruces pueden realizarse en zanjas a cielo abierto, si es necesario con tubos de protección o losas, o puedenrealizarse sin zanja.

9.3.2 Cruces de calzadas o caminos con zanja a cielo abierto. Los cruces de calzadas asfaltadas, o de caminos, conzanja a cielo abierto, se realizarán levantando previamente la superficie el ancho total o por tramos, según el acuerdoobtenido por parte de las autoridades implicadas. Si se requieren tubos de protección, éstos se tenderán sobre un fondoestable.


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9.3.3 Cruces sin zanja. Existen varios procedimientos apropiados para el cruce de vías ferroviarias, calzadas, o víasfluviales, sin excavación de zanja a cielo abierto.

Dependiendo de las condiciones del terreno y de la geohidrología, el procedimiento adecuado se seleccionará entre unode los siguientes:

– excavación, tanto mecánica como manual;

– perforación por chorros de aire o agua a alta presión;

– perforación por desplazamiento;

– apisonamiento;

– microtunelado;

– perforación dirigida (véase apartado 9.3.6).

Para decidir el procedimiento a utilizar, se considerarán los siguientes aspectos:

– el proceso de excavación del hueco;

– el apuntalamiento necesario para la boca del hueco;

– el apuntalamiento requerido para mantener la boca el hueco;

– la inserción de la tubería;

– la retirada del terreno;

– la posibilidad de corregir la dirección.

En la tabla 2 se indican los diferentes parámetros para las técnicas sin zanja.

Los efectos sobre el terreno circundante y en las vías atravesadas, dependen en gran medida del procedimiento elegido.Se seleccionará la combinación procedimiento-método de inspección más apropiada para el tubo instalado, las víasatravesadas y la zona circundante.

En la figura 4 se representan las técnicas básicas.


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Tabla 2Parámetros generales de las técnicas sin zanja

1 2 3 4 5 6

Excavacióndel hueco

Apuntalamientode la boca del

hueco

Apuntalamientopara mantener laboca del hueco

Inserciónde la tubería

Retiradadel terreno

Correcciónde la dirección

Opciones Opciones Opciones Opciones Opciones

A

– Sin apuntala-miento

– Sin apuntala-miento

– Estática – Sí

– Hidráulica – Hidráulica – Dinámica

– A través de latubería

– Neumática – Mecánica

Excavaciónmecánica omanual

– Mecánica

B

Perforación porchorros de aire oagua a granpresión

– Hidráulica – Hidráulica – Dinámica – A través de latubería

– Sí

C

Perforación pordesplazamiento

– Mecánica – Mecánica – Dinámica – Al terrenocircundante

– Sí

D

Apisonamiento – Ninguna – Mecánica – Dinámica – A través de latubería

– No

E

Microtunelado – Mecánica

– Hidráulica

– Mecánica

– Hidráulica

– Dinámica – A través de latubería consistema detransporte

– Sí

El efecto del terreno circundante y los cruces depende en gran medida de la técnica elegida. Se debería elegir unacombinación de metodología y control que sea la más apropiada para la instalación de la tubería, los cruces en el terrenoy el área circundante.

En la figura 4 se muestran las técnicas básicas.


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Fig. 4 – Visión general de conjunto de las técnicas para cruces


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9.3.4 Requisitos para los tubos de protección. Los tubos de protección pueden construirse con diferentes materiales,según el apartado 7.8.

Serán rectos, y si son de acero soldado estarán exentos de rebabas interiores. Sus extremos no tendrán aristas cortantes.

Antes de insertar el tramo de tubo en el interior del tubo de protección, éste estará fijado con collarines distanciadoresaislantes (véase apartado 7.8).

Antes de insertar el tubo se realizará una inspección de su revestimiento, y se limpiará el interior del tubo de protección.El tubo se introducirá gradual y controladamente, y se mantendrá alineado con el de protección para evitar el contactocon éste último. Si es necesario, se tomarán precauciones adicionales.

EJEMPLO Sacos de arena o de cemento apilados, o bloques de hormigón.

Se verificará, visualmente y con mediciones del aislamiento eléctrico, la correcta ejecución de los trabajos.

9.3.5 Cruces de cursos de agua importantes con zanja abierta. Si las características del terreno de la zanja sonsusceptibles de originar perforaciones, se eliminará cualquier desnivel rellenando el fondo de la misma. Se considerarála utilización de una protección complementaria de la canalización, por ejemplo un revestimiento de hormigón. Una vezvertido en el fondo el material de relleno, se dragará hasta el nivel requerido inmediatamente antes de tender el tubo enla zanja. La profundidad de la zanja tendrá en cuenta el relleno adicional para mantener la altura mínima deenterramiento.

El tubo se tenderá en la zanja gradual y regularmente, para evitar cualquier impacto, tensión irregular, o deformacióndel mismo.

Tan pronto como se haya tendido el tubo en la zanja, se verificarán la profundidad y la alineación.

Después del tendido, el tubo quedará libre de tensiones permanentes inaceptables.

Antes de colocar y sujetar el tubo, se fijará en cada extremo un dispositivo de obturación que asegure la estanquidad.

Después de retirar los diferentes dispositivos utilizados para el tendido del tubo, se rellenarán completamente la zanja ylas excavaciones, y los perfiles del fondo, los taludes y el terreno circundante, se repondrán a su estado original.

El relleno con diferentes materiales se realizará de acuerdo con las instrucciones indicadas en los planos para losperfiles longitudinales y laterales.

La pendiente del talud se reafirmará mediante dispositivos apropiados.

Se restablecerá la impermeabilidad de los taludes. El terreno y todas las instalaciones situadas dentro de los límites de laobra se repondrán al estado original existente antes de los trabajos.

La canalización se probará según el apartado 9.5.

9.3.6 Perforación dirigida. Antes de comenzar los trabajos, se establecerá un informe donde se fijarán los siguientespuntos:

– la extensión total de la obra;

– el perfil de la rampa de lanzamiento, incluida la posición de los apoyos y la distancia entre la maquinaría deelevación;

– el valor de la fuerza de arrastre en el tubo al comienzo, durante y al finalizar la perforación, así como la velocidad deavance;

– el perfil teórico de la perforación.


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Se redactará un informe de inspección inicial del conjunto de los terrenos ocupados por las operaciones de perforación,construcción y tendido de la canalización.

Se retirará la tierra vegetal de la zona ocupada por el trabajo y se almacenará independientemente.

El terreno, y los puntos de comienzo y finalización de la perforación, se delimitarán mediante estacas.

Las soldaduras se examinarán mediante controles no destructivos de acuerdo con la Norma EN 12732.

Los tramos de canalización se situarán sobre soportes que permitan su desplazamiento durante la operación de arrastre.Estos soportes se diseñarán de forma que no deterioren el revestimiento del tubo.

Salvo indicaciones contrarias, el radio mínimo será de 1 000 DN.

Además, los esfuerzos longitudinales serán inferiores a los permitidos por diseño.

Antes de la instalación de la canalización, se realizará una prueba de aislamiento del revestimiento utilizando undetector de fallos.

La perforación del orificio guía se ajustará rigurosamente al perfil teórico predeterminado. La desviación máximapermitida con respecto al perfil teórico aprobado, será inferior o igual a 2 metros en sentido lateral y a 1 metro ensentido vertical.

Se tomarán precauciones para evitar que se extiendan lodos de la perforación en la zona.

Se registrarán continuamente los parámetros utilizados para calcular la carga de tracción y la presión del chorro durantela instalación.

Durante la operación, se obturarán los dos extremos de la tubería hasta que se realice la conexión.

Después de los trabajos, el emplazamiento se repondrá a su estado original de acuerdo con el apartado 9.2.15. Enparticular, antes de restituir la tierra vegetal, se retirarán los lodos de la perforación.

Una vez finalizados los trabajos, se redactará un informe que incluirá:

– el perfil longitudinal de la obra, con las dimensiones principales de las curvas y sus radios;

– los valores medidos durante la perforación, de presión y volumen de los lodos, de la fuerza de arrastre, coordenadasx-y-z de la cabeza de perforación y cualquier otra estadística importante.

9.4 Limpieza

Antes de las pruebas y la puesta en servicio, se verificará la limpieza y, si es necesario, la ovalidad del tramo de lacanalización.

El tramo de canalización se limpiará con un pistón rascador o esfera de espuma de poliuretano.

Para limpiar el tubo y, si es necesario, verificar su ovalidad, se pasará varias veces un pistón rascador o una esfera através de cada tramo una vez rellena la zanja.

La velocidad de avance del pistón se controlará y se medirá con ayuda de un manómetro.

Para evitar la penetración de cuerpos extraños, antes y después de las pruebas, los tramos estarán provistos dedispositivos de obturación.


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9.5 Pruebas

9.5.1 Generalidades. Las pruebas de presión ratificarán la resistencia y estanquidad de la canalización. Se realizaránde acuerdo con los apartados aplicables de la Norma EN 12327.

9.5.2 Preparación de las pruebas. Normalmente se utilizará agua como fluido de prueba.

El agua estará limpia, si es necesario, con un inhibidor de la corrosión añadido.

El llenado de la canalización se realizará con ayuda de pistones rascadores para evitar la formación de bolsas de aire.

En principio, las pruebas se realizarán después de rellenar la zanja adecuadamente para evitar la influencia de lasvariaciones de temperatura. Si la temperatura del suelo adyacente a los tubos es inferior a 2 ºC, se añadirá unanticongelante.

Al finalizar las operaciones de llenado, se esperará hasta que el agua se estabilice en los tramos. Antes de comenzar laprueba se definirá la presión hidráulica que debe mantenerse, y la ubicación y las características del equipo de medida.

EJEMPLO Equipos de medida tales como termómetros, balanzas manométricas.

Los instrumentos de medida se calibrarán y certificarán periódicamente. Los instrumentos de registro de las presionesestarán instalados en un lugar protegido.

9.5.3 Prueba de resistencia. La duración mínima de la prueba de resistencia será de 15 minutos.

La prueba de resistencia se realizará partiendo de una presión real superior o igual a 0,15 veces la presión de diseño(DP), por encima de la presión máxima en caso de incidente (MIP), en el punto más bajo del tramo de canalizaciónprobado.

En ningún punto del tramo probado de la canalización la presión real al comienzo de la prueba de resistencia seráinferior a 0,05 veces la DP, superior a la MIP.

La presión de la prueba de resistencia no será superior a la presión que origine la deformación plástica.

La presión registrada durante la prueba no tendrá ninguna caída significativa.

La prueba puede realizarse durante el período de estabilización previo a la prueba de estanquidad.

Se recomienda realizar pruebas hidráulicas. Se admite utilizar como fluido de prueba aire o gas inerte, tomando lasmedidas de seguridad apropiadas, y limitando el producto presión por volumen.

EJEMPLO Presión real al comienzo de la prueba de resistencia:

a) Cuando MIP = 1,15 MOP y MOP = DP, tenemos:

– en las zonas llanas la presión real será superior o igual a 1,30 DP

– en las zonas montañosas la presión real deberá ser, en cualquier punto, superior o igual a 1,30 DP, y en ningúnpunto inferior o igual a 1,20 DP

b) Cuando MIP = 1,10 MOP y MOP = DP, tenemos:

– en las zonas montañosas la presión real deberá ser, en cualquier punto, superior o igual a 1,25 DP, y en ningúnpunto inferior o igual a 1,15 DP


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9.5.4 Prueba de estanquidad. La prueba de estanquidad puede realizarse conjuntamente con la prueba de resistencia.

La presión de la prueba de estanquidad será inferior o igual a la presión de la prueba de resistencia. Al comienzo de laprueba de estanquidad la presión será superior o igual a DP.

La duración de la prueba se determinará en función de las características de la instalación, y de la precisión de losequipos de medida. Será superior o igual a 24 horas. Esta duración puede reducirse para volúmenes inferiores a 20 m3, ypara tramos sin recubrir que pueden inspeccionarse visualmente en su totalidad.

Se recomienda realizar pruebas hidráulicas. Se admite utilizar como fluido de prueba aire o gas inerte, tomando lasmedidas de seguridad apropiadas y limitando el producto presión por volumen. En este caso se utilizará una presión deprueba apropiada.

Antes de realizar la prueba de estanquidad se deberá asegurar que la cantidad de aire contenido en el tubo essuficientemente pequeña como para no influir en los resultados.

La canalización se considera estanca si las medidas de temperatura y de presión ratifican que el volumen del fluido deprueba permanece constante durante la misma.

9.5.5 Pruebas previas. Los tubos y sus accesorios se probarán previamente en las siguientes condiciones:

– cuando las pruebas no puedan realizarse después de la colocación de estos componentes, en subconjuntos destinadosa incorporarse en una instalación existente;

– cuando se instalan adyacentes a una instalación en servicio, que no puede quedar protegida de eventuales fallosdurante la prueba;

– cuando se considera que las consecuencias de un fallo debido a la prueba justifica las pruebas previas.

9.5.6 Vaciado. Cuando los resultados de las pruebas son satisfactorios, se vaciará la canalización.

Se pasará un pistón rascador a través de la canalización tantas veces como sea necesario para vaciar estasatisfactoriamente.

9.6 Aceptación

9.6.1 Documentación final. A medida que avancen los trabajos, se marcará y dibujará la posición de la canalizaciónen los planos.

Al finalizar los trabajos, se establecerá una documentación que contenga todos los archivos (planos, cálculos de diseño,registros de soldadura, etc) que permitan la localización y descripción de la canalización.

9.6.2 Puesta en servicio previa. La puesta en servicio previa tendrá lugar antes de introducir el gas para la operaciónnormal.

El sistema sólo se pondrá en servicio cuando esté completamente instalado, probado y limpio, y eventualmenteconectado a la red principal.

Si fuese necesario, el secado con pistón rascador puede completarse con un secado por vacío, soplado con aire seco, ocualquier otro procedimiento adecuado.

Si la canalización no puede entrar en operación inmediatamente después de la puesta previa en servicio, se llenará conun fluido para que quede protegida contra la corrosión interna.

9.6.3 Entrega y documentación. El sistema de canalizaciones se entregará una vez realizada la puesta en servicioprevia, después de una inspección final aprobada de la obra, y se entregará una documentación completa deconstrucción, incluyendo los archivos, los planos de construcción, las especificaciones, y todos los documentos ligadosal diseño y a la construcción, que deban transferirse al operador del sistema.


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10 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

10.1 Generalidades

10.1.1 Gestión. El operador del sistema es el responsable de la aplicación de los procedimientos para la operación y elmantenimiento de la canalización. La finalidad de estos procedimientos es controlar que el sistema transporta el gas contotal seguridad, económicamente, y sin interrupción en el suministro.

No obstante, el funcionamiento de la canalización puede estar influenciado por la integridad de cada uno de loscomponentes, y/o por la operación y el mantenimiento de la canalización. Con el fin de obtener un buen nivel defuncionamiento, se tomarán todas las precauciones necesarias para:

– asegurar el funcionamiento fiable del sistema de canalizaciones;

– controlar su estado;

– llevar a cabo el mantenimiento seguro y efectivo;

– acometer las actuaciones en caso de emergencia o incidente, de forma efectiva y responsable.

Estas precauciones y disposiciones se incluirán en el procedimiento de gestión.

10.1.2 Seguridad y medio ambiente. Todas las actuaciones de operación y mantenimiento se realizarán de formasegura, de manera que se reduzca, en la medida de lo posible, el impacto medioambiental, y cumplirán con losrequerimientos de las reglamentaciones nacionales aplicables.

Se tomarán todas las precauciones necesarias para garantizar la seguridad del personal y del público en general, yproteger la propiedad, la instalación y el medio ambiente.

10.2 Organización

En lo referente a la operación y al mantenimiento de las instalaciones, la organización será tal que en primer lugar losrecursos se correspondan con las necesidades (medios materiales y humanos). El objetivo de este equilibrio entrerecursos y necesidades, es optimizar el funcionamiento seguro de la canalización con un coste óptimo de los recursos.Estos objetivos pueden alcanzarse de diferentes formas, dependiendo de la actuación del operador del sistema. Laorganización establecida para las funciones de operación y mantenimiento del sistema, considerará los requisitosmínimas indicadas a continuación:

– Diagrama de la organización:

El operador de la canalización tendrá un diagrama actualizado de la organización de gestión y mantenimiento.

– Responsabilidades:

El operador de la canalización identificará a las personas responsables, y su o sus delegados, para los campos deactividad específicos, incluida, si es aplicable, la autorización de trabajo.

– Personal y formación:

El personal implicado estará familiarizado con, y tendrá acceso a, los procedimientos de operación. El operador dela canalización controlará que el personal tenga la formación adecuada para garantizar la seguridad en la operación ymantenimiento de la canalización.


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– Organización de reserva:

El operador de la canalización tendrá prevista una organización de reserva disponible permanentemente, capaz decorregir las averías de la canalización y acometer las actuaciones en caso de emergencia o incidente, de formaefectiva y responsable.

Esta organización dispondrá de materiales, equipamientos y herramientas, adecuados para responder eficazmente enlas situaciones de emergencia e incidente.

El personal dispondrá de un medio de comunicación efectivo en todos los lugares donde se estén realizando trabajos.

10.3 Procedimientos de operación y mantenimiento

El operador de la canalización incluirá en los procedimientos de operación las informaciones necesarias para la gestióny el funcionamiento seguro del sistema de canalizaciones, en forma de reglas, instrucciones y directrices. Estosprocedimientos formarán parte integrante del sistema de gestión, se revisarán regularmente de forma que se garantice suóptima efectividad, y, si es necesario, se modificarán si es necesario.

Estas informaciones incluirán como mínimo:

– las condiciones de operación;

EJEMPLO Presión, temperatura, calidad del gas.

– Los límites de operación y las tolerancias permitidas;

– Las instrucciones aplicables a los centros de control;

– Los requisitos para las autorizaciones de trabajo;

– Los procedimientos y las frecuencias aplicables a las operaciones de inspección y mantenimiento;

– La descripción de los equipos, los planos, los mapas y todas las disposiciones generales aplicables;

– Los requisitos de la legislación en vigor, o las recomendaciones realizadas por los organismos de control.

Se establecerán procedimientos independientes para cada actividad específica.

10.4 Planes de emergencia

En caso de emergencia, se tomarán sin demora todas las medidas necesarias para corregir el fallo o para restablecer laseguridad de las instalaciones y/o zonas circundantes. En los planes de emergencia estarán previstos los fallospotenciales y los procedimientos a seguir en estos casos.

Por esta razón, cada operador de la canalización dispondrá de un plan de emergencia escrito indicando losprocedimientos y las instrucciones al personal de operación y mantenimiento implicado. Este plan contendrá, al menos,las siguientes informaciones:

– un listado de personal, interno o externo, servicios y entidades, a los que es necesario avisar en caso de incidente;

– las disposiciones que definan las responsabilidades en caso de incidente;

– las disposiciones a aplicar para limitar las consecuencias de fugas, para controlar las situaciones peligrosas, y parareparar los deterioros ocasionados;


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– las disposiciones que permitan alertar a la organización de reserva, o servicios de emergencia contratados, ymovilizar los equipos y los materiales de emergencia;

– una lista del equipo y materiales de emergencia disponibles para utilizar en la limitación de daños, y para realizar lasreparaciones.

Los planes de emergencia se revisarán regularmente, y se modificarán si fuese necesario.

Si se sospecha, o se confirma, la existencia de una fuga en la canalización, se actuará sin demora para evitar o limitarlos daños o efectos en la zona circundante.

Si existiese peligro para el público en general, las fugas de gas se notificarán inmediatamente a las entidades apropiadasindicadas en el plan de emergencia.

Se investigarán las causas del incidente, y se tomarán de forma inmediata todas las precauciones para evitar surepetición. Se redactará un informe del incidente en el que se recojan las causas identificadas, las conclusionesobtenidas, y el proceso de reparación aplicado.

10.5 Documentación y registros

Los planes y la documentación necesaria de la canalización estarán permanentemente actualizados.

Los registros relativos a todas las actividades de mantenimiento y emergencia quedarán archivados durante el períodofijado por el operador de la canalización, o requerido por la legislación.

10.6 Puesta en servicio

La puesta en servicio se realizará de acuerdo con la Norma EN 12327. Adicionalmente, se considerará, en especial, lanecesidad de secar la canalización antes de, o durante, la puesta en servicio.

La puesta en servicio se realizará de manera que cualquier mezcla aire/gas sea evacuada de forma segura, y que nopermanezca aire en la canalización. A continuación, se aumentará progresivamente, de forma controlada, la presión degas de la canalización hasta alcanzar el valor requerido para su operación.

Después de la instalación y transcurrido el tiempo suficiente para permitir la polarización de la canalización, severificará la efectividad del sistema de protección catódica.

10.7 Puesta fuera de servicio

La puesta fuera de servicio se realizará de acuerdo con la Norma EN 12327. Los tramos de canalización que esténinactivos durante un largo período se pondrán, si es necesario, fuera de servicio.

10.8 Reutilización de instalaciones fuera de servicio

La reutilización de instalaciones fuera de servicio se realizará de acuerdo con la Norma EN 12327. Antes, o durante, lapuesta en servicio de este tipo de instalaciones, es primordial verificar que todos los trabajos han sido realizados yprobados correctamente, en particular, los trabajos de soldadura, la verificación de la estanquidad, el control del estadodel revestimiento y de la protección catódica.

Durante el llenado de gas de la canalización, la presión no sobrepasará el límite permitido, las válvulas se accionarán deacuerdo con un procedimiento aprobado y en coordinación con el centro de control o el supervisor localcorrespondiente.

10.9 Mantenimiento, modificación y reparación

10.9.1 Generalidades. El operador de la canalización establecerá procedimientos para los trabajos de mantenimiento,reparación y modificación efectuados en el sistema de canalizaciones.


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Estos trabajos sólo serán realizados por, o bajo la supervisión de, personal con autorización de trabajo.

La frecuencia del mantenimiento será determinada por el propietario o el operador, en función de las condiciones de lacanalización, o de circunstancias especiales, respetando los requerimientos de la legislación vigente. Pueden intervenirotros factores como situaciones locales específicas o probabilidades de deterioro.

Todos los componentes esenciales para la operación segura del sistema estarán controlados, mantenidos, verificados, yaccionados, de forma que se asegure su integridad y correcto funcionamiento.

EJEMPLO Válvulas de corte, de retención y dispositivos de seguridad.

Durante estos trabajos, se tendrá en cuenta la conservación del resto de servicios de terceros situados en su proximidad.

10.9.2 Control de la canalización y vigilancia de las actividades de terceros. Se realizará un control continuo delas canalizaciones y se registrarán los parámetros, cuando sea necesario.

a) Inspección del trazado de la canalización:

Se inspeccionará periódicamente el trazado de la canalización, por ejemplo, se verificará el estado de las zonas deservidumbre de la canalización y de las marcas del trazado. Se investigará cualquier actividad de terceros en, oadyacente a, las zonas de servidumbre de la canalización, que pueda influir en la integridad de la misma.

Si el control del trazado de las canalizaciones detecta construcciones u otras actividades susceptibles de influir en laseguridad de las mismas o del equipamiento de superficie, o si se han observado fugas o deterioros, lascanalizaciones se inspeccionarán físicamente. En este caso, se tomarán inmediatamente medidas de emergenciaapropiadas.

b) Ausencia de fugas en las canalizaciones:

Las fugas de gas se verificarán regularmente.

c) Componentes de la canalización:

Los componentes de la canalización y aquellos sistemas de control que sean fundamentales para la operación segurade la misma, se verificarán regularmente y se reparará, sin demora, cualquier problema encontrado.

d) Prevención de la corrosión:

Se realizarán revisiones periódicas para asegurar que los sistemas de prevención de la corrosión de las tuberíasenterradas y aéreas, funcionan satisfactoriamente. Se pondrá especial atención a las canalizaciones que esténsometidas a interferencias, o corrientes vagabundas. Cualquier defecto del sistema de protección catódica se repararáuna vez determinada su causa.

e) Control de presión:

Por razones de seguridad, la presión de la canalización se registrará en puntos representativos de la misma.

10.9.3 Realización de las reparaciones y modificaciones. Durante la realización de los trabajos, se tomaránprecauciones para garantizar que no se forman mezclas peligrosas de gas. Si esto no se puede garantizar, se tomaránprecauciones adecuadas para evitar riesgos a las personas y a la zona circundante.

La soldadura, el corte, el esmerilado y otros trabajos similares, pueden realizarse en una canalización en serviciosiempre que el diseño de la misma, el material del tubo, y las técnicas establecidas, permitan que tales trabajos puedanrealizarse con seguridad.

Al finalizar estos trabajos, la protección contra la corrosión (revestimiento, protección catódica) se repondráncuidadosamente a su estado original.


EN 1594:2000 - 56 -

10.9.4 Trabajos que implican el corte de la canalización. Antes de cortar la canalización, se tomarán precaucionestécnicas adecuadas para asegurar que no existe posibilidad de una ignición incontrolada de gas.

Antes de iniciar los trabajos, el tramo de la canalización se aislará, despresurizará y, si fuese necesario, se purgará. Setomarán precauciones para asegurar que no pueda entrar gas en ningún tramo de la canalización que haya sido purgado.

10.9.5 Trabajos en canalizaciones en servicio. Cuando se actúe sobre canalizaciones en servicio, incluidos lostrabajos que impliquen generación de calor, se tomarán precauciones adecuadas para evitar el escape de gas y otrosriesgos.

Si el procedimiento elegido no puede aplicarse en la canalización a su presión normal de operación, la presión en eltramo de la canalización en cuestión se reducirá, de forma controlada, hasta el nivel requerido, y se mantendrá en esteestado mientras que se realicen los trabajos.

10.9.6 Actividades especiales de mantenimiento y otras actividades. Los sistemas de canalizaciones pueden tenertramos que necesiten un mantenimiento especial en ciertos puntos. Frecuentemente se identifican puntoscomplementarios, en términos medioambientales locales, que imponen requerimientos de diseño especiales.

Estos puntos especiales incluyen, entre otros:

– Cruces aéreos;

– Cruces de cursos de agua;

– Tubos de protección;

EJEMPLO Bajo calzadas, vías ferroviarias u otras configuraciones.

– Zonas de asientos o deslizamientos de tierra;

– Canalizaciones en zonas de hundimientos por explotaciones mineras.

a) Cruces aéreos:

El objetivo de las acciones de mantenimiento es verificar:

– El estado de la protección mecánica del cruce;

– El estado de la pintura o del revestimiento de la canalización;

– El estado del sistema de soporte de las tuberías.

EJEMPLO 1 Estabilidad, integridad, pintura de protección.

Las operaciones de mantenimiento y su frecuencia se realizarán de forma que permitan verificar la totalidad de laspartes aéreas de la canalización. Se pondrá una especial atención a la zona de transición aérea/enterrada, susceptible depresentar corrosiones.

Las operaciones de mantenimiento y su frecuencia se adaptarán a las condiciones atmosféricas.

EJEMPLO 2 En zonas costeras o industriales.

b) Cruces de cursos de agua:


– La estabilidad del lecho y de las orillas del río;

– La erosión de las orillas y los depósitos de aluviones;

– El estado de la canalización y de su recubrimiento.

Las operaciones de mantenimiento incluirán el control de la profundidad del agua y el registro de acontecimientos talescomo crecidas y sus consecuencias en las orillas.

Los trabajos de inspección y mantenimiento se definirán de acuerdo con las autoridades nacionales o locales, o con elorganismo emisor de las licencias.


- 57 - EN 1594:2000

c) Tubos de protección:


– El estado del tubo de protección (movimiento del terreno) y eventualmente el del tubo interior;

– La ausencia de continuidad eléctrica entre el tubo de protección y el tubo.

d) Zonas de asientos o deslizamientos de tierra.

Si los controles o estudios del terreno demuestran que ciertos tramos de la canalización pueden estar sometidos aesfuerzos complementarios debidos a asientos o deslizamientos del terreno, se realizarán controles visualesespecíficos y, si es necesario, controles instrumentales de la canalización y el terreno. Se tomarán las medidasapropiadas para asegurar que no se sobrepasan los límites permitidos.

e) Canalizaciones en zonas de hundimientos por explotaciones mineras.

El operador realizará verificaciones periódicas para evaluar la influencia de estos fenómenos en la operación de lacanalización. Si se prevén repercusiones perjudiciales en las instalaciones, el operador determinará las accionesrequeridas de acuerdo con un experto cualificado en el sector minero.

10.10 Abandono de las instalaciones

Las canalizaciones, o tramos, abandonados se aislarán del sistema en servicio y se purgarán, para evitar que seconviertan en causas de riesgos o perjuicios. Estos tramos abandonados pueden llenarse con un gas inerte o un productoadecuado.


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ANEXO A (Informativo)

BIBLIOGRAFÍA

EN 1776 – Sistemas de suministro de gas. Estaciones de medición de gas natural. Requisitos funcionales.

EN 1918-5 – Sistemas de suministro de gas. Almacenamiento subterráneo de gas. Parte 5: Requisitos funcionales paralas instalaciones de superficie.

EN ISO 9001 – Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en el diseño, el desarrollo, laproducción, la instalación y el servicio post-venta.

EN ISO 9002 – Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en la producción, la instalación yel servicio post-venta.

EN ISO 9003 – Sistemas de la calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en la inspección y los ensayosfinales.

EN ISO 9004-1 – Gestión de la calidad y elementos del sistema de la calidad. Parte 1: Directrices.

EN 12007-2 – Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación inferior o igual a16 bar. Parte 2: Recomendaciones funcionales especificas para el polietileno (MOP inferior o igual a 10 bar).

EN 12007-4 – Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación inferior o igual a16 bar. Parte 4: Recomendaciones funcionales especificas para la renovación.

EN 12279 – Sistemas de suministro de gas. Instalaciones de regulación de presión de gas en acometidas. Requisitosfuncionales.

ISO 13686 – Gas Natural. Designación de la calidad.


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ANEXO B (Informativo)

ZONAS DE ASIENTOS

B.1 Generalidades

Las zonas de asientos se caracterizan por la existencia de estratos de holoceno bajo la canalización.

Un tramo de canalización puede estar sujeto a asientos cuando atraviesa zonas elevadas sobre estratos de terrenoblando. La magnitud del asiento es función del espesor, de la profundidad, y del tipo de estrato del terreno blando, asícomo de la altura y de la antigüedad de la zona elevada. El proceso de consolidación puede requerir varios años.

EJEMPLO Una zona elevada puede ser un dique o carretera.

Una posterior elevación y/o extensión del tramo elevado, o disminución del nivel de la capa freática, supone elcomienzo de un nuevo proceso de consolidación.

Los asientos en el caso de tramos elevados, sobre estratos de terreno blandos, originan tensiones elevadas en las zonasde transición del tramo elevado, o en la zona de transición entre los soportes fijos (por ejemplo, estaciones), y el terrenonatural.

B.2 Procedimiento

A lo largo del trazado general se identificarán los tramos de canalización susceptibles de atravesar zonas de asientosdiferenciales.

EJEMPLO Cruces de diques y zonas elevadas.

Se debería disponer de las siguientes informaciones:

– los datos geotécnicos generales, la formación, la naturaleza, las características, la profundidad y el espesor de lascapas de terreno blando;

– los datos geohidrológicos generales y piezométricos;

– las informaciones de la administración/de las autoridades locales referentes a los asientos.

Los asientos diferenciales en los cruces se deberían evaluar a partir de la información disponible. En los casos dudosos,se deberían realizar ensayos de consolidación en muestras representativas del terreno.

El asiento de los estratos puede calcularse con ayuda de fórmulas convencionales (bibliografía [1], [2], y [3]).

B.3 Asientos durante la construcción

Además de los asientos de consolidación, se debería tener en cuenta los asientos debidos a las obras de construcción.Estos dos tipos de asiento son el resultado de alteraciones del terreno, y de la utilización de diferentes técnicasconstructivas:

– En el caso de cruces por perforación o excavación, se puede asumir una diferencia brusca del asiento en el punto detransición entre la perforación y la zanja a cielo abierto. El tubo tendido en la zanja es objeto de asientos superiores alos del tubo perforado o excavado. La diferencia de asiento se denomina X.

– En el caso de canalizaciones tendidas en zanjas a cielo abierto, se puede asumir que existen diferencias en losasientos de construcción, debidas al tratamiento irregular del terreno a lo largo de la zanja. Para los cálculos sesupone que el asiento de construcción aumenta progresivamente desde 0 hasta X milímetros en una distancia L, yvuelve a continuación a 0. El cálculo se basa por tanto en una distancia igual a 2L.

– Los valores de X son función del tipo de terreno (arcilla/turba, o arena, y del grado de compactación), de las técnicasconstructivas (secas, húmedas), y del diámetro de la canalización.


EN 1594:2000 - 60 -

Los valores de X pueden encontrarse en la bibliografía [4].

Si durante la excavación para la canalización se produce un esponjamiento considerable, los valores de X tomadospara el asiento de construcción se incrementan por la magnitud del esponjamiento.

EJEMPLO En el caso de cruces por excavación/perforación.

– La longitud L debería estar comprendida entre 20 metros y 50 metros. Entre estos valores, L (en milímetros), puedecalcularse a partir de la fórmula:

LE I

D kV

= × × ××

1044

donde

D diámetro exterior, en milímetros (mm);

I momento de inercia de la canalización, en milímetros a la cuarta potencia (mm4);

E módulo de elasticidad del material de la canalización, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

kv coeficiente vertical de reacción del terreno, en newton por milímetro cúbico (N/mm3).

σbV

nom

XE k

T = ,0 02× × ×

Q X D kr v= , 0 03× × ×

Q X D kz v= , 0 0004× × ×

donde

σb tensión longitudinal de flexión, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

Qr reacción del terreno, en newton por milímetro (N/mm) (Véase figura B.2);

Qz carga de asiento, en newton por milímetro (N/mm) (Véase figura B.2).

Tnom espesor nominal del tubo, en milímetros (mm).

B.4 Cálculo de tensiones

El análisis realizado sobre los tramos enterrados de las canalizaciones puede realizarse según uno de los dos criteriosindicados a continuación:

– Cálculo de tensiones según el modelo de viga (Véase apartado B.4.1);

– Cálculo simplificado de tensiones (Véase apartado B.4.2).

B.4.1 Interacción entre el tubo y el terreno: canalización considerada como una viga

La canalización se comporta como una viga cuando el terreno es objeto de un asiento diferencial, o de un asiento deconstrucción (Véase figura B.1).


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Fig. B.1 – Canalización considerada como una viga


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Como resultado de un asiento del terreno bajo la canalización, el terreno situado por encima de ella la obligará a seguirparcial o totalmente este movimiento del terreno, en función de la rigidez del tramo.

La carga requerida para obtener esto se denomina “carga de asiento” (Qz). Esta carga no se transmite directamente alterreno situado bajo la canalización (por momentos y fuerzas tangenciales en la pared del tubo), sino hacia las zonasderecha e izquierda de apoyo de la zona de asiento.

Esto origina momentos de flexión a lo largo del eje longitudinal del tubo, y fuerzas transversales. Pueden generarseigualmente fuerzas de tracción en el sentido axial (efecto catenaria).

En las zonas de apoyo, esto produce un aumento de las reacciones del terreno para contrarrestar la carga de asiento.

La magnitud de la carga de asiento y de las reacciones del terreno, está limitada por el valor del asiento y de la rigidezde la canalización y del terreno.

El límite superior de la carga de asiento Qz es igual a la suma de los límites superiores de la presión del terreno queactúa sobre el tubo (presión pasiva del suelo) y el peso de la canalización (Qp + Qw).

Siempre que Qz sea inferior a la presión neutra Qn del terreno, además de la transmisión indirecta de Qz (como serepresenta en la Figura B.2) a las zonas de apoyo (Qr en la Figura B.2), el resto de la carga (Qn + Qw - Qz) se transmitedirectamente al terreno situado por debajo de la canalización.

Fig. B.2 – Carga de asiento y reacción del terreno

Los cálculos de tensión se realizarán de acuerdo con los apartados 7.3 y 7.4, utilizando los datos principales del terreno,incluyendo los coeficientes de mayoración, de acuerdo con la tabla G.1.

El coeficiente de mayoración para el asiento de consolidación (valor medio) es igual a 1,5 si el asiento previsto estábasado en dos muestras representativas. Si está basado en tres muestras representativas de cada estrato de compresióndel terreno, el coeficiente de mayoración es igual a 1,3. Cuando el asiento está controlado en relación a indicadoresfísicos fijados, el coeficiente de mayoración es igual a 1,1. Si se conocen las propiedades geotécnicas de la zona y lasvariaciones de las características mecánicas del terreno, no es necesario basar el coeficiente de mayoración en elnúmero de muestras tomadas. Es conveniente determinar si los asientos previstos son valores medios, o valorescaracterísticos (véase igualmente anexo G, apartado G.1).


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B.4.2 Procedimiento de cálculo simplificado

A partir de los resultados de los estudios anteriores, pueden evitarse los cálculos para ciertos tramos de canalización(siempre que se cumplan unas determinadas condiciones) y es suficiente calcular la tensión circunferencial debida a lapresión interna, de acuerdo con el apartado 7.2, siendo:

a) para los tramos normales f0 = 0,72

b) para los cruces con calzadas, cunetas, canales, y cursos naturales de agua sin diques:

– excavaciones a cielo abierto f0 = 0,67

– perforación/excavación f0 = 0,55

Pueden utilizarse procedimientos simplificados de cálculo cuando se cumplan las siguientes condiciones:

– Relación D/Tmín.

Rt 0,5 = 480 N/mm2 D/Tmín. ≤ 106

Rt 0,5 = 415 N/mm2 D/Tmín. ≤ 92

Rt 0,5 = 360 N/mm2 D/Tmín. ≤ 80

Rt 0,5 = 240 N/mm2 D/Tmín. ≤ 70

– la profundidad de enterramiento sobre la generatriz superior de la canalización sea inferior o igual a 2,5 m. Losrequisitos referentes a esta profundidad no serán aplicables si puede demostrarse que la tensión efectiva en la partesuperior del tubo es inferior o igual a 65 kN/m2.

– El espesor nominal del tubo utilizado en el tramo sea superior o igual a 4,78 mm.

– El asiento diferencial debido a la consolidación sea inferior o igual a 100 mm. Este asiento diferencial deberíaaumentar progresivamente desde 0 hasta el valor máximo y volverá a 0, en una distancia mínima de 2 × 20 m, y elasiento debido a la construcción no sobrepasará los valores previstos para la construcción normal de unacanalización, cuando no se toman medidas especiales.

– Las canalizaciones no atraviesen potenciales planos de rotura, o zonas de hundimientos por explotaciones mineras.

– El tramo de canalización considerado no incorpora curvas inferiores a 20 D.

– La diferencia máxima entre la temperatura de instalación y las temperaturas máxima o mínima, no debería serinferior o igual a 35 ºC.

El rango de temperaturas será de -40 ºC a +60 ºC. Si aparecen empujes verticales originados por heladas, véaseanexo D.

Cuando la canalización incorpora curvas inferiores a 20 D, se aplican los siguientes criterios complementarios oalternativos:

– Si existen curvas horizontales, la diferencia máxima entre la temperatura de instalación y las temperaturas máxima omínima, será inferior o igual a 20 ºC (en lugar de 35 ºC) para los diámetros inferiores o iguales a 300 mm.

– La distancia mínima entre las curvas horizontales de diámetro D inferior a 450 mm será de 2,0 m.

Cuando los cruces se realizan por perforación o excavación en fosas de trabajo y cuando las curvas instaladas sean dediámetro inferior a 20 D, se aplicarán los siguientes criterios complementarios o alternativos:


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– El espesor de pared de las curvas se calculará como se indica en el apartado 7.10.2, siendo f0 = 0,55 igual que paralos cruces.

– Relación D/Tmín. (tubería recta)

Rt 0,5 = 480 N/mm2 D/Tmín. ≤ 81

Rt 0,5 = 415 N/mm2 D/Tmín. ≤ 70

Rt 0,5 = 360 N/mm2 D/Tmín. ≤ 61

Rt 0,5 = 240 N/mm2 D/Tmín. ≤ 57

– Cuando D sea inferior a 450 mm, la curva se situará del lado contrario al del pozo de trabajo.

B.5 Control

El asiento de la canalización se debería verificar periódicamente, especialmente en zonas donde el asiento requiera laelevación de diques, o la disminución del nivel freático, y en cruces de calzadas u otros. Los resultados es convenientese comparen con los previstos en el estudio geotécnico original.

B.6 Actuación en caso de que se sobrepasen los valores límites admisibles

Si se sobrepasan los valores límites admisibles, pueden realizarse las siguientes actuaciones:

– Durante el diseño:

• Cargar previamente la pista o zona considerada antes de la construcción, para obtener un asiento previo;

• En el caso de zonas elevadas, evitar, si es posible, los soportes por pilotes.

– Durante/después de la instalación:

• Excavar y elevar el tramo de canalización, y volver a tenderlo después de compactar el terreno, bajo lacanalización;

• Sustituir el terreno en el relleno de la excavación con un material más ligero para reducir el asiento.

B.7 Bibliografía

[1] K. Terzaghi, R.B. Peck: “Soil Mechanics in Engineering Practice” John Wiley & Sons Inc., New York, 1948.

[2] H.F. Winterkorn, Hsai-Yang: “Foundation Engineering Handbook” Van Nostrand Reinhold, New York, London,1975.

[3] A. W. Koppejan: “A Formula combining the Terzaghi Load - Compression Relationship and the Buisman SecularTime Effect”, Proc. Second Congress of the International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering,1948.

[4] H.J.A.M. Hergarden: “Enkele geotechnische aspecten bij de aanleg van leidingen - Some geotechnical aspects ofpipeline construction” (in Dutch), Report CO-322680/7, Delf Geotechnics, March 1992.

[5] D. Poulus: “Elastic solutions for soil and rock mechanics”, John Wiley & Sons Inc. New York, 1974.

[6] C. Desai: “Numerical methods in geotechnical engineering” McGraw-Hill, Book company, New York, 1976.


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ANEXO C (Informativo)

HUNDIMIENTOS EN ZONAS MINERAS

C.1 Generalidades

El hundimiento de la superficie del terreno se origina cuando se retiran los materiales de las capas subterráneas, comosucede durante la explotación de una mina de grandes dimensiones.

El hundimiento máximo es inferior a la altura del filón, debido a que:

– la rotura del estrato superior, en su hundimiento, origina un vacío, reduciendo el volumen de materiales requeridopara sustituir los retirados; y

– la retracción de los materiales sobre los bordes de la zona minada origina la extensión de la zona de hundimiento.

Las canalizaciones enterradas adoptan estos movimientos dentro de ciertos límites, debido a que la presión de las cargassuperiores varía y a que el rozamiento entre la superficie del tubo y el terreno de relleno, transfiere la presión lateral delterreno.

C.2 Procedimiento

Se deberían identificar las operaciones de explotación minera proyectadas a lo largo del trazado general de lacanalización.

Es conveniente disponer de las siguientes informaciones:

– Extensión de la explotación minera (es decir, anchura, profundidad y espesor) y su orientación en relación con lacanalización;

– Detalles geológicos;

– Duración del programa de la explotación minera;

– Explotaciones mineras antiguas. Es conveniente considerar los niveles de tensiones residuales debidas amovimientos anteriores del terreno.

Las consecuencias de las operaciones de explotación minera previstas (asientos y desplazamientos horizontales delterreno), es conveniente se evaluen a partir de las informaciones disponibles.

Es conveniente determinar las tensiones que contrarrestan los movimientos relativos entre el tubo y el terreno.

C.3 Cálculo de tensiones

Es conveniente realizar los cálculos de diseño de acuerdo con los apartados 7.3 y 7.4, utilizando los datos apropiados.

Conviene evaluar las tensiones residuales debidas a las cargas o hundimientos anteriores, que puede ser necesarioadiccionar. Es conveniente determinar las tensiones resultantes de compresión y de tracción, para la totalidad del tramode la canalización, hasta un punto situado fuera de la zona de explotación minera.

C.4 Actuación en caso de que se sobrepasen los valores límites admisibles

Si se sobrepasan los valores límites admisibles, o si existe una posibilidad de que se sobrepasen, durante las operacionesde explotación minera, pueden realizarse las siguientes actuaciones:


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– sustitución del terreno de relleno por material de bajo coeficiente de rozamiento;

– utilización de curvas de dilatación o juntas deslizantes;

– nueva definición de la geometría del tubo;

– excavación de grandes longitudes de canalización, dejándolas a cielo abierto durante el período de explotaciónminera con el fin de proteger el tubo de los movimientos del terreno causantes del problema. Conviene consideraresta actuación sólo como una medida a corto plazo, teniendo en cuenta los problemas medioambientales y deseguridad, así como la influencia de las variaciones de la temperatura de operación de la canalización;

– revisión de los datos de operación;

– Medición y corte de las deformaciones para disminuir la tensión.

C.5 Control

Cuando se conozca que las actividades de explotación minera puedan influir en las canalizaciones o estaciones, esconveniente mantener un contacto frecuente con la compañía de explotación minera.

Es importante tener información precisa de la posición final del tramo de canalización en relación con las tensiones yaexistentes en el mismo.

Cuando se prevean tensiones elevadas, debido a las incertidumbres de las operaciones de explotación minera, sedeberían medir las tensiones en los puntos de tensiones elevadas, y controlar los movimientos del terreno, para evaluarlas consecuencias de las operaciones de la explotación minera.

C.6 Bibliografía

[1] B.N. Whittaker, D.J. Reddish: “Subsidence - Occurrence, Prediction and Control”, Development in GeotechnicalEngineering 56, Eslevier, 1989.

[2] Subsidence Engineer’s Handbook, National Coal Board, Second (Revised) Edition Mining Department (U.K.),1975.

[3] D.R. Cole, N.C. Rogers: “Mining operational experience”, presented to the Midlands Gas Association, 1985.

[4] G. Drasdo: “Auswirkungen des untertägigen Bergbaus auf Wasserleitung”, 3 R International, 30 (1991), Heft 4,April.

[5] R. Hüning, H. Geissmann: “Uberlegungen zum Einsatz von Gasdruckleitungen aus PE-hart inBergsenkungsgebieten”, gwf-gas/erdgas 120 (1979), Nr. 4, S. 197/200.

[6] H. Geilenkeuser: “Untersuchungen über die Bewegung von Rohrleitungen in der Erde unter dem Einfluβ vonäuβeren Kräften”, Gesammelte Berichte aus Betrieb und Forschung der Ruhrgas Aktiengesellschaft, Nr. 11, 1962.

[7] W. Kiwitt: “Über das Verhalten von erdverlegten Rohrleitungen unter akuter Bergbaueinwirkung”. Dissertation,Technische Universität Clausthal, 1973.


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ANEXO D (Informativo)

EMPUJES DEBIDOS A HELADAS DEL TERRENO

D.1 Generalidades

Los empujes verticales debidos a la congelación del terreno se producen cuando la temperatura del terreno a laprofundidad del tramo de canalización considerado, es inferior a 0 ºC o cuando el terreno es susceptible de helarse.

EJEMPLO 1 Temperatura del gas inferior a 0 ºC, o profundidad de filtración del hielo en el terreno superior a la alturade relleno.

Un empuje diferencial a lo largo de la canalización origina tensiones, entre otras:

– En los cruces donde la filtración del hielo es más fuerte, como a lo largo de caminos forestales en los que puedaproducirse un empuje vertical irregular durante el deshielo de las nevadas.

– Donde existan características del terreno excesivamente variables;

– En la transición entre los soportes fijos y las secciones soportadas por la zanja.

EJEMPLO 2 Delante y detrás de las estaciones.

La carga es debida al aumento del volumen y a la rigidez del terreno helado. Este aumento de volumen puede simularsemediante la representación de la fuerza originada por el hielo (perfil de empuje por heladas del suelo).

D.2 Procedimiento

Es conveniente determinar la tendencia del terreno a la congelación a partir de un estudio geotécnico. Es convenientedeterminar el empuje vertical resultante al nivel del tubo a partir de un modelo apropiado.

EJEMPLO Bibliografía [2].

Se debería indicar las propiedades del terreno, en condiciones de heladas y sin heladas.

Es conveniente establecer si el empuje vertical debido a las heladas del terreno calculado, es un valor característico, oun valor medio.

D.3 Cálculo de tensiones

Este análisis se debería realizar de acuerdo con los apartados 7.3 y 7.4. El módulo de reacción del terreno a lo largo deltramo de canalización en el modelo de cálculo, es conveniente represente la situación para un terreno con heladas y sinheladas.

D.4 Otras medidas posibles

Cuando la tensión del tramo de canalización considerado no pueda cumplir los criterios requeridos, se debería utilizarotras técnicas para contrarrestar los efectos de la congelación, o para anular el mecanismo que la origina:

– sustitución selectiva del terreno;

– modificación de la composición del terreno con aditivos;

– drenaje;

– aislamiento del terreno para disminuir el empuje por heladas, o desviarlo hacia un emplazamiento menos crítico.

NOTA – Puede ser necesario considerar otros mecanismos de actuación del hielo, tales como el deshielo y los gripajes por congelación.


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D.5 Bibliografía

[1] “Soil mechanics for road engineers”, Deparment of the Environment, Transport and Road Reseach Laboratory,Her Majesty’s Stationary Office, London 1952, Tenth impression 1974.

[2] J.F. Nixon: “Pipeline frost heave predictions using the segregation potential frost heave method”, Proceedings 6thInternational Conference on Subsea Mechanics and Arctic Engineering, Houston, 1987.

[3] L.E. Carlson, J.F. Nixon: “Subsoil investigation of ice lensing at the Calgary, Canada, frost heave test facility”,Can. Geotech. J., pp. 307-319, vol. 25, 1988.

[4] “A ground freezing test facility”, 1992, Geotechnical Science Laboratories, Carleton University, Ottawa, Canada.

[5] Nymann: “Thaw settlement analysis for buried pipelines in permafrost”, Pipelines in adverse environments 2.


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ANEXO E (Informativo)

ZONAS DE DESLIZAMIENTO DEL TERRENO

E.1 Generalidades

Los deslizamientos de terreno son movimientos que pueden presentarse por la disminución de la resistencia alcizallamiento del terreno o por sacudidas sísmicas.

Es improbable que las canalizaciones puedan resistir las deformaciones debidas a fuertes deslizamientos, en translacióny en rotación, del terreno. No obstante, es posible calcular estas deformaciones cuando la inestabilidad originadesprendimientos y deslizamientos superficiales.

Los deslizamientos del terreno se caracterizan por la extensión y la profundidad de la zona afectada, así como por lavelocidad y la dirección del movimiento. La clasificación de Varnes (bibliografía [1]) es la referencia actual para losmovimientos gravitatorios.

Ciertas configuraciones pueden ser especialmente peligrosas, por la existencia de puntos fijos en los que se concentranlas tensiones debidas a los desplazamientos de la canalización generados por los deslizamientos del terreno. Las curvasy otras tensiones de la canalización dan lugar a diferentes niveles de flexibilidad, que pueden originar la obstrucción, eincluso la rotura, de las mismas.

EJEMPLO Si la canalización es paralela a la dirección del deslizamiento del terreno, la curva situada en la parte baja(normalmente adyacente al cruce con un río o una calzada) es el punto más crítico.

E.2 Procedimiento

Los programas de cuantificación de los riesgos de deslizamiento del terreno implican la identificación, y lainvestigación, de las zonas que presentan señales de movimientos, así como pendientes potencialmente inestables.

Las fotografías aéreas son una ayuda apreciable para la identificación de las zonas que han sido objeto dedesplazamientos recientes. Las imágenes por infrarrojos son normalmente un complemento de informaciónconsiderable.

Al margen de los signos geomorfológicos característicos de los movimientos del terreno, se deberían considerar,además del estudio geotécnico, el resto de elementos no estrictamente geológicos que pueden indicar una ciertaactividad de deslizamiento, con el fin de obtener:

– La profundidad y extensión del deslizamiento del terreno;

– El vector de desplazamiento (velocidad y dirección del movimiento);

– La variación de nivel del estrato;

– El nivel freático;

– Los parámetros geotécnicos del terreno

EJEMPLO 1 Fisuras en los edificios o en las calzadas, estacas y árboles torcidos.

Se debería determinar la posición del eje del tubo en relación al movimiento, su posición en el deslizamiento, y losparámetros geométricos (en particular las curvas horizontales y verticales). Cuando en las zonas sísmicas existainestabilidad potencial, se realizarán estudios de estabilidad de las pendientes.

EJEMPLO 2 Zona de disgregación, zona neutra, o zona de escalonamiento.


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E.3 Cálculo de tensiones

La magnitud de la tensión en el tubo es función de la anchura del volumen de terreno deslizado, de la dimensión y de ladirección del movimiento, de la resistencia al cizallamiento del terreno, del coeficiente de rozamiento entre el tubo y elterreno, así como de la profundidad a la que se encuentra el tubo.

El ángulo de incidencia entre el tubo y el movimiento del terreno es muy importante, debido a que puede originardiferentes formas de deterioro del tubo, y conducir a diferentes tipos de análisis.

Pueden ignorarse las acciones dinámicas durante el deslizamiento.

Para calcular las tensiones y deformaciones de la canalización, es posible relacionar el tubo con el terreno adyacente eidentificarlo con un modelo estructural, analizando a continuación un tramo específico o la totalidad del sistema.

En el interior del terreno que desliza, los efectos del terreno pueden considerarse en forma de cargas repartidas, dedesplazamientos obligados, o por descripción de condiciones intermedias.

En el exterior del terreno que desliza, éste tiende a frenar los desplazamientos del tubo (véase bibliografía [3]).

En estas condiciones la interacción terreno/tubo tiene un papel determinante.

En el análisis de la interacción terreno/tubo, se debería seleccionar una fórmula que permita calcular las fuerzas y laresistencia ejercida por el terreno sobre la canalización.

El valor de la resistencia y las fuerzas ejercidas sobre la canalización es una función no lineal del valor deldesplazamiento relativo entre el terreno y el tubo. En el caso de un deslizamiento transversal del terreno, la carga debidaal terreno originará desplazamientos laterales, es decir, desplazamientos perpendiculares al eje longitudinal del tubo,que pueden llegar a ser considerables (véase literatura [4]).

En estos casos, es generalmente inapropiada la teoría relativa a los movimientos de flexión de poca amplitud de unaviga.

Un análisis preciso de las consecuencias originadas por los desplazamientos transversales significativos del terreno, sebasa en la utilización de procedimientos que consideren el comportamiento no lineal de la canalización y la teoríarelativa al comportamiento no lineal del terreno para desplazamientos considerables

Para estos análisis, se pueden utilizar técnicas de elementos finitos con modelos simplificados de interacción.

En el caso de deslizamientos longitudinales del terreno, es decir cuando el eje longitudinal de la canalización es paraleloal deslizamiento del terreno, las fuerzas de rozamiento entre el terreno y el tubo generan un campo de tensiones axiales.

En este caso la canalización puede quedar excesivamente comprimida. Son posibles dos tipos de deformación:

– la canalización puede soltarse del terreno y deformarse hacia arriba como una viga;

– la canalización puede deformarse como una membrana y presentar alabeos y arrugas en su pared.

Los cálculos de tensiones se deberían realizar de acuerdo con el apartado 7.4, utilizando los datos apropiados delterreno.

E.4 Actuación en caso de que se sobrepasen los valores límites admisibles

Durante el diseño de la canalización, se debería tener en cuenta que la conservación de la misma es mayor en el caso deesfuerzos de tracción; esta conservación se reduce significativamente cuando en la canalización aparecen esfuerzosconsiderables de compresión (véase bibliografía [5]).


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En ambos casos, las acciones que pueden originar una disminución del estado tensional de una canalización, son:

– Una reducción de las fuerzas laterales generadas por el terreno, controlando el tipo de material de relleno, lacompactación, y la profundidad de enterramiento del tubo;

– Una reducción de las fuerzas longitudinales de rozamiento como se indicó anteriormente, controlando especialmenteel revestimiento de la canalización;

– Favorecer al máximo los movimientos de la canalización, eliminando los puntos de anclaje en la zona situada aambos lados del terreno deslizante;

EJEMPLO 1 Los puntos de anclaje pueden ser, entre otros, curvas, conexiones en T, válvulas.

– Evitar que la canalización siga formas geométricas singulares que favorezcan la concentración de tensioneselevadas.

Cuando las operaciones de control indiquen que las tensiones están próximas a los valores límites admisibles, o quetienden a aumentar regularmente, pueden aplicarse las siguientes acciones de atenuación:

– La excavación de una zanja alrededor del tramo para disminuir las tensiones aplicadas;

– El corte del tubo para eliminar la tensión;

– La estabilización del terreno con trabajos adecuados, y/o la instalación de un sistema de drenaje (véase bibliografía[3]).

EJEMPLO 2 Refuerzo de la pendiente mediante muretes, hormigón armado, taludes reforzados.

E.5 Control

En función del estado de la zona atravesada, el control puede variar desde una simple inspección visual periódica, hastael control mediante instrumentos, tanto de la zona, como de la canalización.

En zonas inestables, los procedimientos de control de la canalización tienen dos problemas fundamentales inherentes:

– Ubicación estratégica de la instrumentación (extensómetros). Se debería controlar en particular los tramos en los quese prevén tensiones elevadas, así como los puntos de fuertes concentraciones de tensión;

– Determinación de los valores límites admisibles que, cuando se sobrepasan, requieren la aplicación de medidas deatenuación. En este caso es importante conocer con precisión la posición real de construcción de la canalización enrelación con las tensiones ya existentes en la misma.

Se deberían utilizar inclinómetros para medir los desplazamientos y la dirección de los mismos, y piezómetros paracontrolar el nivel de agua.

E.6 Bibliografía

[1] D.J. Varnes: “Slope movement types and processes - Landslide analysis and control”, Special report 176, Nat.Acad. Of Sciences, Washington, 1978.

[2] Venzi, Mallardi: “Control of pipelines subject to landslides”, 15th World Gas Conference, Lausanne, Switzerland,June 1982.

[3] Kennedy, Nymann, Audibert: “Analysis of buried pipelines for seismic-induced ground distortions”, ASME 4thNational Congress on Pressure Vessel and Piping Technology; Portland, Oregon, June 1983.


EN 1594:2000 - 72 -

[4] Yeh: “Landslide effects to buried pipelines”, Numerical methods in geomechanics, Innsbruck, 1988.

[5] Bea, Aurora: “Design of pipelines in mudslide areas”, Journal of Petroleum Technology, November 1983.

[6] J.H. Greenwood, M.B. Bukovansky, G. Major: “Line-monitoring instruments prove effective for Western U.S.areas subject to landslides”, Oil & Gas Journal, pp. 68-73, Feb. 17, 1986.

[7] A. Olcese, C. Vescovo, M. Badaline, P. Baldelli, G. Palloni: “Monitoring of risk areas along pipelines in Italy”,Interpraevent, Bern, 1992.

[8] G. Stella, A. Olcese: “The Italian experience in crossing the Alps and Apennines”, 18th World Gas Conference,Berlin 1991, IGU/C3-91.

[9] Cuscunà, Dallatorre, Bolzoni: “Controllo di metanodotti in aree instabili per mezzo di estensimetri a cordevibranti: influenza della geometria della tubazione” 6 ºCongresso Nazionale del Associazione Italiana Prove NonDistruttive, Milan, 1990 (Italian version).


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ANEXO F (Informativo)

ZONAS DE ALTO RIESGO SÍSMICO

F.1 Generalidades

En tierra, los riesgos sísmicos que afectan a las canalizaciones son:

– movimientos vibratorios del terreno debidos a la propagación de las ondas sísmicas (sacudidas);

– movimientos permanentes del terreno, incluyendo la formación de fallas, la licuefacción y los deslizamientos delterreno.

Las sacudidas del terreno suponen una consideración principal durante el diseño de los tramos de canalización aéreos.

El comportamiento de las canalizaciones enterradas frente a las ondas sísmicas, está considerablemente influenciado porlos desplazamientos importantes y permanentes del terreno. Las sacudidas no originan tensiones significativas en lascanalizaciones rectas enterradas, excepto en la proximidad al epicentro, o en las zonas de fuerte intensidad sísmica. Lascurvas y las conexiones en T son más vulnerables.

F.2 Procedimiento

Si la actividad sísmica del área lo justifica, puede ser necesario realizar un estudio para cuantificar los riesgos sísmicos.

Las fases principales del análisis de los riesgos sísmicos se esquematizan en la Figura F.1.

Fig. F.1 – Análisis del riesgo sísmico

La identificación y la caracterización de las potenciales fuentes sísmicas adyacentes al emplazamiento, implican tantoinvestigaciones geológicas y sismológicas, como el análisis de los datos históricos referentes a los seísmos.

La información de las características de las fuentes sísmicas, de las condiciones geológicas y geotécnicas, así como laatenuación emplazamiento/fuente, estarán integradas en modelos de probabilidades y de determinación con el fin deobtener los valores de la intensidad sísmica en el emplazamiento (véase bibliografía [1]).


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F.3 Cálculo de tensiones

F.3.1 Movimientos vibratorios del terreno (sacudidas)

En función del tipo de análisis, pueden utilizarse los siguientes métodos para definir los criterios sísmicos (véasebibliografía [2] y [3]):

– Espectros de respuesta: Indican la probabilidad de sobrepasar valores de movimientos de tierra durantedeterminados períodos.

– Mapas sísmicos regionales: Representan la intensidad de las sacudidas correspondientes a la respuesta considerada,basándose en sus características sismológicas y geológicas.

– Históricos de los movimientos del terreno: Se utilizan para el análisis. Se utilizarán varios históricos reales oficticios. Estos históricos deberían ser representativos de las sacudidas que se prevé puedan producirse en la obra,con la misma intensidad general y la misma frecuencia.

Para el análisis de las respuestas sísmicas de las canalizaciones aéreas y sus correspondientes instalaciones, se aplicantres procedimientos básicos (véase bibliografía [2]):

– Un método con carga cuasiestática (código tipo);

– Un método modal del espectro de respuesta;

– Un análisis histórico.

Si las canalizaciones aéreas recorren distancias relativamente grandes, se deberían considerar las variaciones de lasondas sísmicas en el espacio. Los diferentes puntos de soporte a lo largo de la canalización estarán sometidos asacudidas, que difieren tanto en amplitud, como en fase.

En lo referente a las canalizaciones sobre puentes, se deberían realizar dos análisis:

– diseño de los puentes para resistir los efectos de los temblores de tierra;

– diseño de la canalización de forma similar a la indicada para las canalizaciones aéreas.

Para las canalizaciones enterradas, las características de tensión y amortiguación del terreno adyacente determinan quela amplificación dinámica no juega un papel importante en la respuesta sísmica del tubo. La carga sísmica puede, portanto, considerarse como una carga seudoestática.

Pueden evaluarse los efectos producidos en una canalización enterrada por las ondas sísmicas de deformación elástica,utilizando métodos analíticos simplificados, o métodos numéricos (véase bibliografía [2], [3] y [4]). La elección delmodelo adecuado, se realizará en función del tipo e importancia de la canalización diseñada, así como de la calidad delos datos geotécnicos disponibles, o que puedan obtenerse. Los métodos simplificados son generalmente válidos paralos cálculos preliminares. Se deberían considerar métodos de análisis más rigurosos cuando los resultados de estaevaluación indiquen que se requieren precauciones especiales para garantizar un funcionamiento aceptable, o cuando lacanalización es muy importante o compleja.

Las canalizaciones rectas enterradas pueden considerarse como ancladas de forma rígida al terreno adyacente; no existedesplazamiento relativo entre el tubo y el terreno, por lo que tienen las mismas tensiones, es decir, “el campo libre” dedeformación del terreno (véase bibliografía [3]). En terrenos blandos, donde el tubo es muy rígido en relación a éste, elestudio anterior puede conducir a un diseño muy conservador, y es importante un análisis de la interacción terreno/tubo.La interacción terreno/tubo debe considerarse, igualmente, en el análisis de las canalizaciones enterradas con curvas yconexiones en T. En ningún caso, se sobrepasarán los valores de tensión/deformación indicados en el apartado 7.4.


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F.3.2 Movimientos permanentes del terreno

Los efectos de los movimientos permanentes del terreno en las canalizaciones enterradas, se evalúan mediante:

– localización de las zonas de riesgo geotécnico;

– estimación de los patrones del posible desplazamiento de terreno;

– determinación de las tensiones y deformaciones de las canalizaciones, mediante de modelos de interacciónterreno/tubo.

El análisis de la interacción terreno/tubo requiere la aplicación de un procedimiento que considere el comportamientono lineal del volumen de terreno adyacente al tubo, las consecuencias de los desplazamientos importantes y elcomportamiento no elástico de los tubos.

Los procedimientos analíticos aplicados a los tubos rectos se incluyen en la bibliografía [2], [4] y [5]. Cuando laconfiguración de la canalización es compleja (por ejemplo, tridimensional), el análisis informatizado por elementosfinitos es un procedimiento útil. La canalización se identifica con la forma de una viga (véase bibliografía [2]) o de unaconcha (véase bibliografía [6]). La interacción terreno/tubo se modela por métodos simplificados.

El desplazamiento previsto no conducirá a tensiones/deformaciones en el tubo que sobrepasen los valores indicados enel apartado 7.4.

F.3.3 Actuación en caso de que se sobrepasen los valores límites admisibles

Durante la fase de diseño, para evitar que se sobrepasen los valores límites admisibles, el proyectista considerará lassiguientes recomendaciones:

Para canalizaciones aéreas:

– Asegurar cierta ductilidad en las uniones y conexiones.

Para las canalizaciones enterradas:

– Evitar el cruce de terrenos que puedan originar una amplificación importante de las ondas sísmicas, y que tenganuna discontinuidad horizontal entre terrenos firmes y blandos;

– Colocar la canalización en una zanja sobredimensionada rodeada de relleno granular de baja/media cohesión;

– Reducir el rozamiento entre el terreno y el tubo;

– Para el cruce de una falla, seleccionar una alineación del tubo con la que se evite cualquier compresión;

– No colocar elementos de anclaje (conexiones en T, curvas cerradas, bridas) dentro de las zonas de anclaje a amboslados de la falla.

F.4 Bibliografía

[1] Cornell: “Engineering seismic risk analysis”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 58. 1968.

[2] Committee on Gas and Liquid Fuel Pipelines: “Guidelines for the seismic design of oil and gas systems”, ASCE,New York, 1984.

[3] St. John, Zahrah: “A seismic design of underground structures”, Tunnelling and Underground Space Technology,vol. 2, no. 2, 1987.


EN 1594:2000 - 76 -

[4] O’Rourke, Grigoriu, Khater: “Seismic response of buried pipelines”, Pressure vessel and piping tchnology, Adecade of progress, 1985.

[5] L.R.L. Wang, Y.H. Yeh: “A refined seismic analysis and design of buried pipeline for fault movement”, EESD,vol. 12, pp. 75-96, January/February 1985.

[6] Tawfik, O’Rourke: “Analysis of pipelines under large soil deformation”, Cornell Geotechnical Engineering,Ithaca, New York, 1986.

[7] M. Aiqbal, E.D. Goodling jr.: “Seismic design of buried piping”, 2nd ASCE Special Conference on StructuralDesign of Nuclear Plant Facilities, New Orleans, December 1974.

[8] N.M. Newmark: “Pipeline design to resist large fault displacements”, Proceedings of the 1st USNCEE, EERJ,Oakland, California, 1975.

[9] R.P. Kennedy, Chow, Williamson: “Fault movement effects on buried oil pipelines”, Transportation Eng. Journalof ASCE, vol. 103, no. TE5, 1977.

[10] R.P.Kennedy, A.C. Darrow, S.A. Short: “General considerations for seismic design of oil pipeline systems”,ASCE, CSKLEG, Los Angeles, 1977.

[11] Toki, Fukumori, Sako, Tsubakimoto: “Recommended practice for earthquake-resistant design of high-pressure gaspipelines”, International Symposium on Pipeline Earthquake Engineering. 4th Congress on Pressure Vessel andPiping Technology, Portland, Oregon, June 19-24, 1983, edited by Teoman Ariman, University of Tulsa, ASME.

[12] Saito, Nishio, Katayama: “Recommended practice for earthquake-resistant design of medium and low-pressure gaspipelines”, Earthquake behaviour and safety of oil and gas storage facilities, buried pipelines and equipment, vol.77, 1983.

[13] C.L. Taylor, L.S. Cluff: “Fault displacement and ground deformation associated with surface faulting”, ASCE,CSKLEG, Los Angeles, 1977.

[14] S.Takada: “Earthqueake-resistant design of underground pipelines”, New Delhi, 1977.

[15] J.B. Berril: “Building over faults: a procedure for evaluating risk”, EESD, vol. 11, no. 3, pp. 427-436, May/June1983.

[16] A.S. Kiremidjian: “Reliability of structures subjected to differential fault slip”, EESD, vol. 12, no. 5, pp. 603-618,September/October 1984.

[17] J.A. Whitelaw, D.W. Reppond: “Design for buried pipeline can reduce seismic hazards”, Oil & Gas Journal, pp.62-70, October, 1988.

[18] Hindy, Novak: “Earthquake response of underground pipelines”, Earthquake Engineering and StructuralDynamics, col. 7, 1979.

[19] N. Nishio, A. Hamura, T. Sase: “Effect of ground conditions on seismic deformation in buried pipelines”, 1989International Gas Research Conference.


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ANEXO G (Informativo)

DISEÑO ELASTOPLÁSTICO Y ESTADO LÍMITE

G.1 Procedimiento

En general, el diseño elastoplástico sólo se podrá aplicar a los estados límites de tensión y de cargas alternas. En elanálisis de los estados límites se considerarán todas las posibles situaciones límites.

En los cálculos de tensiones y deformaciones del diseño elastoplático, las cargas de cálculo se basarán en la mayoraciónde las cargas características.

Se entiende por cargas características aquellas cuya probabilidad de ser excedidas es inferior a aproximadamente el 5%.

EJEMPLO 1 Presión interna, cargas del terreno, asientos diferenciales, cargas térmicas.

Las propiedades características de los materiales son aquellas cuya probabilidad de obtener valores reales más bajos esinferior al 5%.

EJEMPLO 2 Límite elástico, resistencia a la tracción.

Los valores característicos de los parámetros del terreno se obtienen multiplicando, o dividiendo, los valores medios porlos coeficientes de mayoración indicados en la tabla G.1.

Las cargas características se multiplican seguidamente por los coeficientes de carga indicados en la tabla G.2 paraobtener las cargas de cálculo.

G.2 Estados límites, valores límites y evaluación

G.2.1 Generalidades

Las cargas de cálculo permiten determinar las tensiones, las deformaciones, y cualquier otro valor que caracteriza losdiferentes estados límites. Estos valores calculados no deberían ser superiores a los valores límites correspondientes alos estados límites principales, indicados en el apartado G.2.4. Para las canalizaciones, el término “estado límite” puededefinirse como “la condición en la que la canalización puede considerarse inservible o insegura”.

Pueden diferenciarse los siguientes estados límites fundamentales:

– estado límite por rotura;

– estado límite por deformación

Por consideraciones prácticas y de diseño, el estado límite fundamental por rotura se ha dividido en los estados límitesrelacionados en el apartado G.2.4 a), b) c), d) y e). El estado límite por deformación se trata en el apartado G.2.4 f) y g).

G.2.2 Criterios de evaluación de los análisis basados en la teoría de elasticidad

Cuando el análisis se basa en la teoría de elasticidad, el estado de tensión es, generalmente, el factor decisivo de laevaluación. El límite elástico mínimo especificado a la temperatura de diseño [Rt 0,5 (θ)] se considera como el valorlímite de tensión.

No obstante, en ciertos casos el resto de estados límites pueden tener una incidencia y, en principio, todos los estadoslímites considerados en el apartado G.2.4 se incluirán en la evaluación.


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G.2.3 Criterios de evaluación de los análisis basados en la teoría del estado límite

Cuando el análisis se basa en la teoría del estado límite, se calcularán las tensiones, deformaciones y otros valores paratodos los estados límites indicados en el apartado G.2.4. Los valores calculados serán inferiores o iguales a los valoreslímites indicados en el apartado G.2.5.

G.2.4 Estados límites principales. Los estados límites principales son (véase igualmente apartado 7.4.2.2):

a) Tensión: Estado límite en el que se sobrepasa la tensión límite.

b) Elongación: Estado límite en el que se sobrepasa la elongación límite.

c) Cargas alternas: Estado límite en el que las variaciones en las deformaciones debidas a cargas cíclicas son tangrandes, que dan lugar a la deformación plástica cada vez que se invierte la carga (fatiga plástica).

d) Fatiga: Estado límite por rotura debido a la repetición de cargas alternas en el tiempo.

e) Resonancia y efecto vórtice: Estado límite debido a movimientos excesivamente grandes de la canalización o desus componentes.

Estos movimientos aparecen cuando la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia natural de lacanalización.

Cuando los tramos de canalización no reposan sobre el suelo, y están expuestos a las ondas y corrientes, se deberíarealizar un estudio sobre las posibles vibraciones originadas por el efecto vórtice y otros fenómenos de inestabilidad.

f) Deformación: Estado límite de deformación excesiva que puede traducirse, por ejemplo, en forma de una ovalidadexcesiva, una curvatura local, un aplastamiento, o una flexión general de la canalización.

Generalmente, estas deformaciones excesivas aparecen en el campo plástico, y por lo tanto, constituyeprincipalmente deformaciones plásticas. No obstante, pueden presentarse situaciones en las que aparecendeformaciones elásticas excesivas que tengan un efecto nocivo en la seguridad.

EJEMPLO Gripado de piezas móviles con poco huelgo (válvulas) y deformación de bridas que perjudique suintegridad.

g) Pandeo/estabilidad lateral

G.2.5 Valores límites

Los valores límites indicados a continuación se refieren a las evaluaciones obtenidas con la teoría de elasticidad,suponiendo que el acero puede resistir una cierta deformación plástica, y que los resultados se alcanzan aplicando lateoría del estado límite. Se indicará el método teórico utilizado, si el valor límite depende de la elección de éste.

a) Tensión: El valor límite de la tensión circunferencial es igual a Rt 0,5 (θ). La fórmula para la tensión circunferenciales la siguiente:

σ ==×p D

Tc g

20 min

donde

σ tensión circunferencial, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

pc presión de cálculo (presión de diseño multiplicada por el factor de carga), en bar;


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Dg diámetro medio del tubo, en milímetros (mm), es igual a:

D - Tmín. si D está previamente definido;

Di + Tmín. si Di está previamente definido;

D diámetro exterior, de acuerdo con la Norma EN 10208-2, en milímetros (mm);

Di diámetro interior, en milímetros (mm);

Tmín. espesor mínimo del tubo, en milímetros (mm).

NOTA – De acuerdo con la Norma EN 10208-2, el espesor de pared del tubo a especificar es el espesor mínimo calculado más la tolerancianegativa.

En los sistemas biaxiales o triaxiales, el valor límite de la tensión resultante, calculado de acuerdo con la fórmula deHuber-Hencky y Von Mises, o con la hipótesis de tensión de cizallamiento, es también igual a Rt 0,5 (θ).

A temperaturas de operación elevadas, se aplican los siguientes valores del límite elástico:

Temperaturas inferiores o iguales a 60 ºCRt 0,5 (θ) = Rt 0,5

Temperaturas superiores a 60 ºC el valor del límite elástico mínimo especificado se corrige en funciónde la temperatura

Para compensar los efectos de la plasticidad, cuando el análisis se basa en la teoría de la elasticidad, puedenaplicarse al estado límite de tensión los coeficientes de corrección indicados en la tabla G.5.

b) Elongación: Si el análisis de la canalización se basa en la teoría de elasticidad, o utiliza coeficientes de correcciónde las tensiones (método elastoplástico), puede ignorarse la elongación.

Cuando puede demostrarse que la elongación real es superior al 0,5%, puede utilizarse este valor como valor límite.En la determinación de la elongación, se considerará la ductilidad del material de base, las soldaduras, y todas lasimperfecciones que pudieran contener.

NOTA – Para la evaluación de los estados límites de rotura, véase la siguiente bibliografía:

General:

[1] PD 6493: 1991 “Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion–welded structures”, British StandardsInstitution.

Sobre canalizaciones:

[2] S.J. Garwood, A.A. Willoughby, P. Rietjens: “The application of CTOD methods for safety assessment in ductile pipeline steels”,Conference on Fitness-for-Porpose Validation of Welded Constructions, November 1981, London.

[3] J.Spiekout: “Fitness-for-Purpose Assessment of Weld Flaws – Application of Various Fracture Mechanics Codes”, Welding Journal,September 1988.

Para la evaluación pueden utilizarse los resultados de investigaciones recientes.

c) Cargas alternas: El valor límite de las cargas alternas está supeditado a la condición de que las variaciones detensión puedan inscribirse en la elipse de elasticidad (criterio de elasticidad de Huber-Hencky y Von Mises).

Para los límites de las cargas alternas, puede utilizarse la hipótesis de tensión de cizallamiento de la siguiente forma:el valor límite de la semidiferencia máxima entre dos de tres tensiones principales durante un ciclo de carga es iguala Rt 0,5 (θ).

d) Fatiga: Para el análisis de fatiga se aplicarán los resultados de investigaciones recientes.


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e) Resonancia y efecto vórtice: La frecuencia natural de la canalización se compara con las frecuencias de excitación.

Es posible evitar las oscilaciones diseñando la canalización de forma que su frecuencia natural quede fuera de labanda de frecuencias de excitación, y que se eviten las vibraciones de orden superior (armónicas).

f) Deformación: Pueden distinguirse cuatro tipos de deformación: ovalidad, elongación por flexión, aplastamiento, ocurvatura local.

NOTA – Para los valores límites, véase:

A.M. Gresnight: “Plastic design of buried steel pipelines in settlement areas” HERON, Volume 31, no. 4, 1986.

g) Pandeo/estabilidad lateral: La canalización debería quedar sujeta, anclada o enterrada de forma que, en todas lascondiciones posibles, no pueda desplazarse en relación a su emplazamiento inicial, excepto cuando es debido acargas de presión, cargas térmicas, y movimientos previstos después de la instalación.

Si una canalización subacuática no está enterrada, recubierta o anclada, su propio peso en todas las condiciones, yasea vacía, o llena con gas o con el fluido de prueba, debería ser tal que garantice su estabilidad horizontal y vertical,durante la construcción y la operación.

G.2.6 Coeficiente de mayoración

Coeficiente de carga y de corrección de tensión. Los coeficientes de mayoración aplicables a los parámetros del terrenose incluyen en la tabla G.1.

Los parámetros del terreno se refieren a valores medios. En función de la situación, los parámetros del terreno semultiplicarán o dividirán por el coeficiente de mayoración. Fundamentalmente, esto significa que se determinarán lascombinaciones críticas mayor/mayor, mayor/menor, menor/mayor y menor/menor de kl y de kw. En la mayoría de loscasos es suficiente calcular la combinación mayor/mayor, excepto para pequeños diámetros. Las combinacionesmayor/menor, menor/mayor, son imposibles físicamente.

Los coeficientes de carga en función del tipo de carga, se indican en la tabla G.2.


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Tabla G.1Coeficientes de mayoración de los parámetros del terreno referidos a un valor medio

Parámetros Coeficientes

Presión neutra del terreno 1,1

Presión pasiva del terreno 1,1

Módulo de reacción lateral del terreno (kl)

– Para arena y arcilla

– Para turba

1,3

1,4

Capacidad de resistencia máxima:

– Para arena y arcilla

– Para turba

1,2

1,5

Presión horizontal pasiva del terreno (ángulo de contacto 180º) yresistencia horizontal neutra del terreno (ángulo de contacto 120º)

– Para arena

– Para arcilla

– Para turba

1,2a

1,4

1,5

Rozamiento del terreno 1,4

Desplazamiento relativo requerido para el rozamiento máximo del terreno (elasticidad derozamiento) 1,4

Módulo de rozamiento (kw) 1,7b

a Estos coeficientes de mayoración se basan, en parte, en el procedimiento actual de instalación de canalizaciones.

b El rozamiento del terreno (w), y el desplazamiento δ, definen el módulo de rozamiento kw = w/δ para un coeficiente de mayoración igual a 1,7.

Los parámetros del terreno se refieren a valores medios. En función de la situación, los parámetros del terreno semultiplicarán o dividirán por el coeficiente de mayoración. Fundamentalmente, esto significa que se determinarán lascombinaciones críticas alto/alto, alto/bajo, bajo/alto y bajo/bajo de kl y de kw. En la mayoría de los casos es suficientecalcular la combinación alto/alto, excepto para pequeños diámetros. Las combinaciones alto/bajo, bajo/alto, sonimposibles físicamente.

Los coeficientes de carga en función del tipo de carga, se indican en la tabla G.2.


EN 1594:2000 - 82 -

Tabla G.2Cargas, coeficientes de carga parcial

Cargas características Coeficientes de carga

Fase de construcción Fase de operación

Tramos de canalización

Estaciones

Tramos decanalización

Estaciones

Presión interna

– Permanente 1,39 1,50

– En caso de incidente 1,21 1,30

Presión externa 1,10 1,39 1,50

Pesos propios

– Componentes de la canalización

– Revestimiento (corrosión, peso, aislamiento) 1,10 1,50

– Productos contenidos

– Flotabilidad

Cargas del terreno 1) 2) 1,50 1,50

Cargas debidas al tráfico 1,50 1,50

Variaciones de temperatura 1,25 1,25

Deformaciones impuestas

– Asiento diferencial

– Irregularidades en el suelo de la zanja 1,10 1,50

– Deformación durante la perforación horizontaldirigida

– Cruces

Curvas elásticas 1,10 1,50

Cargas meteorológicas

– Viento

– Nieve 1,10 1,20

– Hielo, deshielo, empuje por helada del terreno

Cargas de construcción 1,10

NOTA 1 – Las cargas del terreno determinadas previamente, aplicando los coeficientes de mayoración de la tabla G.1.

NOTA 2 – El coeficiente de carga del módulo de la reacción del terreno y del módulo de rozamiento es igual a 1,0.


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Tabla G.3Combinación de tensiones para obtener la tensión resultante propia del diseño elastoplástico

Categoría de tensión Condición de tensión Tensión resultante asociada aevaluar (véase tabla G.5)

Tensión primaria en la membrana

Tensión primaria de flexión

Tensión secundaria en la membrana

Tensión secundaria de flexión

Tensión primaria total

Tensión total en la membrana

Resultante de las tensiones primariasy secundarias, sin incluir la tensiónmáxima

Σpm

Σpb

Σsm

Σsb

Σpm + Σpb

Σpm + Σsm

Σr = Σpm + Σpb + Σsm + Σsb

σv1

a

a

a

σv2

σv3

σv4

Tensión secundaria máxima

Tensión total

Σsa

Σt = Σr + Σsa

b

b

a Estas condiciones de tensión no tienen ningún significado individual en la evaluación de la teoría de elasticidad.

b Estas condiciones de tensión corresponden únicamente a la evaluación de un estado límite de fatiga.

Para los tubos rectos y las curvas suaves, no son necesarios análisis independientes cuando el control de la fatiga se realiza según el apartadoG.2.5d.

La tabla G.4 indica las categorías que tienen un papel importante en el proceso de evaluación de un determinadonúmero de situaciones habituales.

La tabla G.5 indica brevemente el procedimiento de evaluación del análisis elastoplástico.

Las tensiones que actúan en el mismo punto, en el mismo momento, y en la misma dirección, pueden generalmentecombinarse.

Las tensiones compuestas y la tensión resultante σv derivada de estas, se obtienen por combinación de las categorías detensión (tabla G.3).

Con el fin de considerar la posible redistribución de tensiones debidas al estado plástico del material, las tensionesresultantes calculadas por aplicación de la teoría de elasticidad, se dividen por los coeficientes de corrección estimadosen función de los valores correspondientes a los valores del estado límite (tabla G.5).


EN 1594:2000 - 84 -

Tabla G.4Categorización y cualificación de las tensiones relativas a los componentes y a los criterios de cargas originales

TensionesCarga Criterio e interacciónterreno/tubería

Tramo decanalización

Cat. Axial Tang.

Presión interna/externa Recto

Curvo

p

p

m

m+b

m

m+ba

No sigue el asiento del terreno o elperfil de la zanja o del espacioabierto

Recto

Curvo

p

p

m+(b)

m+b

b

ba

Presión debida al peso propio

Sigue el asiento del terreno o elperfil de la zanja

Recto

Curvo

s

s

m+(b)

m+b

b

ba

Cargas del terreno

(transmitidas directamente)


Recto

Curvo

p

p

(b)

(b)

b

b

Cargas debidas al tráfico

(transmitidas directamente)

Recto

Curvo

p

p

(b)

(b)

b

b

Variaciones de temperatura Recto

Curvo

s

s

m

m+b

n/a

ba

Deformación impuesta:

– Asiento diferencial

– Irregularidades del terreno

No sigue el asiento del terreno o elperfil de la zanja o del espacioabierto

Recto

Curvo

p

p

m+(b)

m+b

b

ba


Recto

Curvo

s

s

m+(b)

m+(b)

b

b

– Flexión elástica Recto s m+(b) b

Sigue el perfil de la zanja Recto

Curvo

s

s

m+(b)

m+b

b

ba

Cargas meteorológicas

Espacio abierto Recto

Curvo

p

p

m+(b)

m+b

b

ba

NOTA 1 Los componentes entre paréntesis en la columna axial están generados por la tensión de contracción lateral por flexión tangencial.

NOTA 2 Las concentraciones de tensión al nivel de los distintos soportes no están incluidos en esta tabla.

a Esta tabla hace referencia únicamente a las tensiones importantes. Para una explicación y un análisis detallado de las tensiones en flexión,véase la Sección III, división I, subsección NB del código ASME de Calderas y Recipientes a Presión.


- 85 - EN 1594:2000

Tabla G.5Evaluación de los estados límites para el análisis elastoplástico, coeficientes de corrección de las tensiones

Cargas de cálculo = Carga característica x coeficiente carga parcial

(véase tabla G.2)

Cálculo – Cálculo como un anillo --> tensión circunferencial (σp)

– Cálculo como una vigaa --> fuerzas y momentos

Cálculo de tensiones Combinaciones de tensiones y tensiones resultantes

(véase tabla G.3)

Evaluación

Tensión resultanteCoeficiente de corrección

de tensiónTensión límite

σp (tensión circunferencial) 1,0

σv1 (pm) 1,0

σv2 (pm + pb) 1,5

σv3 (pm + sm) 1,5

σv4 (pm + pb + sm + sb) 1,5

Rt 0,5 (θ)

a El cálculo como una viga puede basarse en el espesor de pared del tubo especificado de acuerdo con la Norma EN 10208-2, en lugar delespesor mínimo.

Rt 0,5 Límite elástico mínimo especificado a 20 ºC.

Rt 0,5 (θ) Límite elástico mínimo a θ ºC.


EN 1594:2000 - 86 -

ANEXO H (Informativo)

PARÁMETROS DE MECÁNICA DEL SUELO

H.1 Parámetros

En función del alcance del análisis, pueden utilizarse diferentes parámetros técnicos del terreno:

a) análisis de las cargas aplicadas en la canalización, debidas al terreno (en condiciones de reposo):

– empuje neutro del terreno en el plano vertical;

– empuje neutro del terreno en el plano horizontal.

Estas cargas actúan sobre el tubo cuando no existe movimiento relativo entre éste y el terreno adyacente, o cuandolos movimientos en las direcciones vertical y horizontal son despreciables.

b) Análisis de la interacción entre el tubo y el terreno adyacente:

– Empuje pasivo del terreno en el plano vertical;

– Capacidad de resistencia máxima en el plano vertical;

– Capacidad de resistencia máxima en el plano horizontal;

– Empuje activo del terreno en el plano horizontal;

– Resistencia máxima de rozamiento;

– Rigidez del terreno.

Existe interacción (intercambio de acciones) entre la canalización y el terreno adyacente cuando la canalizaciónofrece resistencia, incluso leve, a los movimientos del terreno, o cuando la canalización se mueve debido a losefectos de las cargas aplicadas sobre ella.

Empuje neutro del terreno en el plano vertical: Es igual al peso de la columna vertical de terreno situada por encimadel tubo (véase bibliografía [1]).

Empuje neutro del terreno en el plano horizontal: Es igual al empuje neutro del terreno en el plano verticalmultiplicado por el coeficiente de empuje del terreno en reposo (véase bibliografía [1]).

Empuje pasivo del terreno en el plano vertical: Esta carga actúa en la parte superior de la canalización, si ésta nopuede seguir los movimientos verticales descendentes del terreno adyacente, o sólo puede seguirlos parcialmente.

Es también el límite de resistencia superior para movimientos ascendentes de la canalización (véase bibliografía [2], [3],y [4] para terrenos arenosos y [5] para terrenos arcillosos).

Capacidad de resistencia máxima en el plano vertical: Este valor representa la resistencia máxima que se opone a losmovimientos descendentes de la canalización y es la carga necesaria para originar el hundimiento del terreno situadopor debajo de la canalización sobre toda la anchura de la misma (véase bibliografía [6]).

Capacidad de resistencia máxima en el plano horizontal: Cuando la canalización se desplace en el plano horizontal,perpendicularmente a su eje longitudinal, el empuje lateral sobre el terreno cambia del empuje neutro al valor de laresistencia lateral máxima en el plano horizontal del terreno. Esta es la carga necesaria para originar el hundimiento delterreno situado en la parte lateral de la canalización y en toda la anchura de la misma (véase bibliografía [7] paraterrenos arenosos y [5] para terrenos arcillosos).


- 87 - EN 1594:2000

La arena consolidada presenta este tipo de reacción, pero con terrenos compresibles el incremento de la tensiónhorizontal del terreno iniciará un proceso de consolidación que anula prácticamente la acción/reacción inicial. Elempuje máximo del terreno en el plano horizontal se determina mediante la capacidad de resistencia máxima en estemismo plano.

EJEMPLO Arcilla y turba.

Empuje activo del terreno en el plano horizontal: Es el empuje mínimo del terreno cuando la canalización enterradase aleja del empuje del terreno (véase bibliografía [1]).

Resistencia máxima de rozamiento: Es la resistencia máxima ejercida por una canalización enterrada en losdesplazamientos paralelos a su eje longitudinal o en rotación (véase bibliografía [5], [8] y [9]).

Rigidez del terreno: Es la reacción del terreno a los desplazamientos de la canalización (módulo de reacción delterreno). Puede considerarse como el módulo tangente al diagrama de desplazamiento de la fuerza (véase bibliografía[10]) y [11]). (El módulo de reacción del terreno es función principalmente del módulo elástico del terreno y deldiámetro de la canalización).

H.2 Estudio técnico del terreno

El fin del estudio técnico del terreno es determinar las propiedades del terreno que son relevantes para el análisis de laresistencia. Se deberían tener en cuenta diversas fuentes de incertidumbre.

Dos principales fuentes de incertidumbre son:

– El hecho de que las inspecciones se realizan en un número limitado de puntos a lo largo del eje de la canalización, yque las propiedades del terreno entre estos puntos pueden ser diferentes;

– El hecho de que el análisis del terreno implica la deducción de parámetros mecánicos del terreno requeridos para elanálisis de la canalización a partir de los sondeos y muestras del terreno. El procedimiento de toma de muestras y losmodelos utilizados para este fin, deberían tener en cuenta las incertidumbres.

Los resultados del estudio técnico del terreno se deberían considerar, por tanto, como valores medios. En realidad, losparámetros del terreno pueden ser superiores o inferiores a aquellos obtenidos en el estudio técnico del terreno. Puestoque el análisis de la canalización tiene que estar basado en valores característicos de las cargas y de las propiedades delos materiales, los parámetros técnicos medios del terreno se deberían multiplicar o dividir por los coeficientes demayoración para obtener estos valores característicos (véase tabla G.1).

El informe técnico del terreno debería determinar claramente si se han tenido en cuenta estos coeficientes demayoración.

H.3 Bibliografía

[1] Terzaghi: “Fundamentals of soil mechanics”, John Wiley and Sons, New York, 1966.

[2] Clarke: “Buried pipelines”, McLaren and Sons, London, 1967.

[3] M.G. Spangler: “Soil Engineering”, International Textbook Company, Scranton, 1951.

[4] Trautmann, O’Rourke, Kulhawy: “Uplift force-displacement response of buried pipe”, Journal of GeotechnicalEngineering, vol. III, no. 9, September 1985.

[5] ASCE: “ Guidelines for the seismic design of oil and gas pipelines”, New York, 1984.

[6] J.Brinch Hansen “A revised and extended formula for bearing capacity”, Bulletin No. 28, Danish GeotechnicalInstitute, pp. 5-11, Copenhagen, 1970.


EN 1594:2000 - 88 -

[7] Trautmann, O’Rourke: “Lateral force-displacement response of buried pipe”, Journal of GeotechnicalEngineering, vol. III, no. 9, September 1985.

[8] J.G. Potyondy: “Skin friction between various soils and construction materials”, Géotechnique X1, no.4.

[9] I. Littleton: “An experimental study of the adhesion between clay and steel”, Journal of Terramechanics, vol. 13,no.4.

[10] Audibert, Nymann: “Soil restraint against horizontal motion of pipes”, Journal of the Geotechnical EngineeringDivision, ASCE, vol. 103, no. GT 10, October 1977.

[11] Thomas: “Discussion of soil restraint against horizontal motion of pipes”, Journal of the Geotechnical EngineeringDivision, ASCE, vol. 10, no. GT 9, September 1978.

[12] S. Timoshenko and J.N. Goodier: “Theory of elasticity”, McGraw-Hill.

[13] B.B. Broms: “Coefficient of lateral subgrade reaction”, Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division,ASCE, September 1963 and March 1964.

[14] J. Brinch Hansen: “The ultimate resistance of rigid piles against transversal forces”, Danish Geotechnical Institute,Bulletin 12, Copenhagen, 1961.

[15] A. Kêzdi: “Erddrucktheorien”, Springer Verlag, 1962.

[16] Vesic: “Breakout resistance of objects embedded in ocean bottom”, Journal of the Soil Mechanics andFoundations Division, ASCE, vol. 97, no. SM9, September 1971.

[17] Rowe, davis: “The behaviour of anchor plates in sand”, Géotechnique, vol. 32, no.1, March 1982.

[18] Ovesen: “Anchor slab calculation methods and model tests”, Danish Geotechical Institute, Bulletin 16,Copenhagen, 1964.

[19] Matyas, Davis: “Prediction of the vertical earth loads on rigid pipes”, Journal of the Geotechnical EngineeringDivision, ASCE, vol. 109, no. 2, February 1983.

[20] H.J.A.M. Hergarden, A.H. Rol: “Grondonderzoek gedrag buisleiding in keli – Onderzoek uitgevoerd te Kesterenin 1984 (Behaviour of pipelines in clay – tests carried out in Kesteren 1984)” (in Dutch), Report CO-272040/75,Delft Geotechnics.

[21] Selvadurai, Lee, Todeschini, Somes: “Lateral soil resistance in pipe/soil interaction”, Proceedings of theConference on Pipelines in Adverse Environments II, ASCE, edited by M.B. Pickell, San Diego, California, 1983.


- 89 - EN 1594:2000

ANEXO I (Informativo)

CRUCES PERFORADOS/EXCAVADOS

I.1 Generalidades

Para seleccionar el método de perforación (para los métodos de perforación, véase “Cruces sin zanja” en el capítulo 9;puede encontrarse información complementaria en la bibliografía [1]), se considerarán los siguientes aspectosimportantes:

– la excavación de fosas de trabajo;

– la colocación de una red de drenaje;

– la posibilidad de filtración en el tramo de canalización;

– la situación geotécnica en el emplazamiento del cruce;

– la precisión requerida para la instalación;

– los asientos o empujes admisibles originados por la construcción del cruce;

– los aspectos medioambientales.

La presión admisible de los lodos, en función del espesor del relleno, para los métodos de perforación del terreno queutilizan chorro a presión, así como para la extracción y el transporte de escombros, se deberían calcular de acuerdo conla bibliografía [2].

I.2 Cálculo de la resistencia

I.2.1 Perforación horizontal direccional. Durante el diseño de una canalización, se deberían analizar las siguientesfases:

a) Catenaria de arrastre: Antes de la operación de arrastre, la canalización está en el exterior del orificio perforado ytiene una configuración que la permite entrar en el mismo. Durante esta fase, sólo existe un momento de flexióndebido a la curva de la catenaria y al peso de la canalización.

La canalización se debería diseñar de forma que actúe elásticamente.

b) Operación de retirada: Durante esta fase la canalización se retira a través del orificio perforado.

Se considerarán las siguientes fuerzas:

– el momento de flexión debido a la curva del orificio;

– las fuerzas de rozamiento entre la canalización y los lodos de perforación;

– las fuerzas de rozamiento en el interior del orificio, en los puntos de reacción del terreno;

– las tensiones debidas a la reacción del terreno.

Se debería calcular la tensión resultante y la canalización se diseñará de forma que actúe elásticamente.


EN 1594:2000 - 90 -

c) Condiciones de funcionamiento: Durante esta fase, las fuerzas ejercidas en la canalización son:

– Momento de flexión debido a la curva del orificio;

– Presión interna del gas;

– Diferencia de temperatura sufrida en la canalización entre las condiciones de instalación y operación;

– Cargas estáticas (véase apartado 7.3.1);

La carga vertical del terreno en la parte superior del tubo puede calcularse para diferentes condiciones de instalacióndel mismo (véase bibliografía [3] y [4]);

– Cargas dinámicas (véase apartado 7.3.1);

La carga vertical del terreno en la parte superior del tubo puede calcularse mediante el análisis de Boussinesq yNewmark (véase bibliografía [5]). Se deberían incluir los coeficientes de impacto.

Para el cálculo de la tensión resultante, se combinarán los siguientes efectos:

– efectos longitudinales calculados en la totalidad de la canalización;

– efectos calculados en una sección transversal de la canalización.

No se sobrepasarán los valores de tensión/deformación indicados en el apartado 7.4.

Los efectos de la carga del terreno en la sección transversal del tubo pueden obtenerse mediante el análisis indicado acontinuación. Este análisis se realizará en el punto más profundo de la perforación.

El momento máximo de flexión ejercido sobre la pared inferior del tubo, debido a la carga vertical del terreno, es:

MQ = 0,069 × q × D2

donde

MQ momento de flexión, en newton por milímetro (Nmm);

q carga vertical del terreno en la parte superior del tubo debida a las cargas estáticas y dinámicas, en newton pormilímetro cuadrado (N/mm2);

D diámetro exterior del tubo de acuerdo con la Norma EN 10208-2, en milímetros (mm).

La flexión elástica del tubo en el interior del orificio, origina una reacción del terreno qr. El momento máximo deflexión ejercido sobre la pared inferior del tubo, debido al terreno, es:

M q Dq rr= × ×0 041 2,

q y Kr o= ×

en las que:

yM

K D= × ×

×0 322 2

0

, λ

ME I

R= ×

λ4

4= ×

×K D

E Io (mm )-4


- 91 - EN 1594:2000

donde

qr carga del terreno, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

K0 módulo de reacción del terreno, en newton por milímetro cuadrado (N/mm3);

R radio de curvatura, en milímetros (mm);

I momento de inercia, en milímetros a la cuarta potencia (mm4);

E módulo de elasticidad, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2).

Durante la operación de flexión (en general para profundidades del terreno superior a 8 × B1, pero también paraprofundidades inferiores), la hipótesis del empuje neutro del terreno es conservadora. En este caso, la carga vertical delterreno puede reducirse de la siguiente forma (véase bibliografía [4], [6], [7] y [8]):

qB c B

Ke K h B=

× −× − − × ×1 1 1 1

γφ

φ' /1 64 9

- tantan

donde

B1 = 0,5 D + D tan (45º - 0,5 φ) ≥ r

donde

q carga vertical minorada del terreno en el tubo, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

D diámetro exterior del tubo, en milímetros (mm);

r radio del orificio de perforación, en milímetros (mm);

K coeficiente del empuje del terreno en el plano horizontal (K = 1 - sen φ);

h profundidad del orificio de perforación por debajo de la superficie, en milímetros;

c factor de cohesión, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2) (si c > B1 × ′γ , utilizar c = B1 × ′γ );

φ ángulo de resistencia al cizallamiento, en grados;

′γ peso real por unidad de volumen del terreno, en newton por milímetro cúbico (N/mm3).

En los terrenos compresibles, tales como turba y arcilla blanda, la fórmula sólo es válida inmediatamente después de laconstrucción. Las tensiones verticales iniciales de cizallamiento (rozamiento positivo), que reducen la carga vertical delterreno sobre el tubo, disminuyen debido al asiento (consolidación) de las columnas de terreno adyacentes, originadopor el mismo rozamiento (aquí negativo).

El rozamiento máximo positivo/negativo se obtiene:

Fmáx. = (h × ′γ - q) × 2 B1


EN 1594:2000 - 92 -

El rozamiento real sin corregir es:

FF

B H h

C HF

B k

rumáx

máx

Vd

=+ × − ×

× ××

+

.

.

13 2

22

1

1

0 5 α

δ

donde

H espesor del estrato de terreno compresible, en milímetros (mm);

α coeficiente adimensional: α = ln (h/href) siendo href = 1 m;

C índice de compresión;

kv módulo de reacción del terreno de la mezcla arcilla/terreno después del endurecimiento, en newton por milímetrocúbico (N/mm3);

δd desplazamiento relativo entre las columnas de terreno requerido para el desarrollo total de los rozamientos, enmilímetros (mm).

El factor de corrección es: fc = 0,9.

El rozamiento real corregido es: Fr = Fru × fc

Después de la consolidación, la carga resultante del terreno, es:

qh B F

Br=

× ′ × −γ 2

21

1

1 6

El empuje en el plano horizontal, es:

qh = [tan2 (45º - 0,5 φ) × q – 2c × tan (45º - 0,5 φ)] sen 60º

donde

qh empuje en el plano horizontal, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2).

El empuje en el plano horizontal sólo es válido cuando no existe presión interna.

El resto de métodos para la minoración de la carga del terreno en el plano vertical, pueden deducirse de la bibliografía[6].

I.2.2 Cruces perforados/excavados

Durante el diseño, se analizarán las siguientes fases:

a) operaciones de empuje: Durante esta fase, el tubo (o el tubo de protección) se empuja dentro del terreno.

Las cargas que actúan son:

– la fuerza de empuje;

– el momento de flexión debido a la eventual curvatura del orificio de perforación.


- 93 - EN 1594:2000

b) condiciones de instalación: El tubo (o el tubo de protección) debería diseñarse de forma que resista la adición delas siguientes cargas:

– presión de diseño y temperatura de diseño;

– cargas estáticas;

– cargas dinámicas;

– el momento de flexión debido a la eventual curvatura del orificio de perforación.

Cuando no se cumplen los criterios indicados en el anexo B (véase apartado B.4.2) relativos a las zonas de asientos, loscálculos se deberían realizar teniendo en cuenta los asientos de construcción en los extremos de la perforación, como seindicó en el apartado B.3. El ángulo de soporte para la perforación pueden ser 120º. Véase también el apartado 7.8 paralos medios de protección.

I.3 Bibliografía

[1] D. Stein, K. Möllers, R. Bielecki: “Microtunnelling”, Erst & Sohn, Berlin, 1989.

[2] H.J. Luger, H.J.A.M. Hergarden: “Directional drilling in soft soil: influence of mud pressures”, No-Dig 88.

[3] Clarke: “Buried pipelines”, McLaren and Sons, London, 1967.

[4] K. Terzaghi: “Theoretical soil mechanics”, pp. 194-202, 2nd edition 1944.

[5] Taylor: “Fundamentals of soil mechanics”, John Wiley and Sons, New York, 1948.

[6] Giovanni Falchi Delitala: “Calcolo dei rivestimenti delle gallerie (Calcul des revêtements de tunnels)”, Vitali &Ghianda, Genova, 1982.

[7] P. Meyers: “Review of a calculation method for earth pressure on pipelines installed by directional drilling”,Report CO-341850/4, Delft Geotechnics, March 1993.

[8] P. Meyers, R.A.J. de Kock: “A calculation method for earth pressure on directionally drilled pipelines”, Pipelinetechnology conference, Ostend, 1995.


EN 1594:2000 - 94 -

ANEXO J (Informativo)

NIVELES DE OSCILACIONES Y DE VIBRACIONES ADMISIBLES

J.1 Introducción

El deterioro de una canalización se debe frecuentemente a las tensiones cíclicas debidas a las oscilaciones de presión degas y a las vibraciones. Durante el diseño, se deberían tener en cuenta las fuentes correspondientes y se investigarán,calcularán, o preverán, los niveles de oscilación y vibración. Estos estudios y cálculos son, generalmente, muycomplicados, pero actualmente los programas informáticos y las simulaciones técnicas permiten resolver este problema.Además existen ciertas reglas, generalmente aceptadas, que pueden permitir al técnico evitar la aparición de losfenómenos oscilatorios y vibratorios más críticos.

J.2 Oscilaciones

J.2.1 Generalidades

Las oscilaciones se originan por caudales turbulentos, compresores y dispositivos de reducción de presión.

Un fenómeno de caudal dinámico muy importante es la “oscilación inducida por caudal”. Las reglas de diseño quepermiten evitar la aparición de este tipo de oscilaciones en los sistemas de canalizaciones, se deducen de la bibliografía[1], [2] y [3].

Los compresores, en particular los compresores alternativos, se deberían diseñar de forma que los niveles de oscilaciónsean inferiores a un cierto límite. Con esta finalidad, se han realizado actualmente estudios de simulación dinámica.

J.2.2 Niveles de oscilación admisibles

J.2.2.1 Seguridad. Las fórmulas para los niveles de oscilación admisibles, se indican en la bibliografía [4] y [8].

J.2.2.2 Medida del caudal de gas. Las fórmulas que permiten calcular los errores originados por las oscilaciones decaudal, en los caudalímetros de diafragma, se indican, por ejemplo, en la bibliografía [9] y [10].

Las fórmulas que permiten calcular los errores originados por las oscilaciones de caudal, en caudalímetros de turbina,pueden deducirse de la bibliografía [11], [12] y [13].

J.3 Vibraciones del tubo

J.3.1 Generalidades

Cuando la frecuencia mecánica natural de la canalización está muy próxima, o es igual a, la frecuencia de excitaciónprocedente, por ejemplo, de los compresores alternativos o de oscilaciones inducidas por el caudal, pueden presentarsegraves problemas. Se calcularán las frecuencias “autoportantes” de las canalizaciones simples con soportes únicos, apartir de las fórmulas habituales (bibliografía [7]). Para los sistemas de canalizaciones más complejos, se utilizaránprogramas informáticos, basados, generalmente, en el procedimiento de elementos finitos para determinar lasfrecuencias “autoportantes” y los niveles vibratorios.

J.3.2 Criterios aplicables a los niveles de vibración

Los criterios de vibración derivados de las mediciones de campo, se indican en la bibliografía [4]. Consultar igualmentelas bibliografías [5] y [6].


- 95 - EN 1594:2000

J.4 Efectos inducidos

En el caso de canalizaciones enterradas, los efectos secundarios inducidos son la licuefacción o el compactado de losterrenos arenosos.

J.5 Bibliografía

[1] J.C. Bruggeman, A. Hirschberg, M.E.H. van Dongen, A.P.J. Wijnands, J. Gorter: “Self-sustained aero-acousticpulsations in gas transport systems: experimental study of the influence of closed side branches”, Journal of Soundand Vibration (1991), 1503, pp. 371-393.

[2] J. Gorter: “Flow-induced pulsations in gas transport systems”, International Gas Research Conference, Tokyo,Japan, 6-9 November 1989.

[3] J.C. Bruggeman: “Flow-induced pulsations in pipe systems”, Thesis, Eindhoven University, Netherlands, 26 June1987.

[4] W.W. von Nimitz: “Reliability and performance assurance in the design of reciprocating compressor and pumpinstallations”, Proceedings of the 1974 Purdue Compressor Technology Conference.

[5] J.A. Wachel and W.W. von Nimitz: “Ensuring the reliability of subsea gas compression systems”, Journal ofPetroleum Technology, November 1981.

[6] J.C. Wachel and C.L. Bates: “Techniques for controlling piping vibrations and failures”, ASME publication 76-Pet-18.

[7] J.P. den Hartog: “Mechanical vibrations”, McGraw-Hill Book Company, 1956.

[8] “Reciprocating compressors for general refinery services”, API Standard 618; third edition, February 1986.

[9] C.R. Sparks: “A study of pulsation effects on orifice metering of compressible flow”, Proceedings of ASME FlowMeasurement Symposium, September 1966.

[10] V.P. Head: “A practical pulsation threshold for flowmeters”, Transactions of ASME, vol. 1472, October 1956.

[11] J.A. Bonner: “Pulsation effects on turbine meters”, Pipe Line Industry, March 1977.

[12] A. Haalman: “Pulsation errors in turbine flowmeters”, Control Engineering, May 1965.

[13] R.J. Mckee: “Detection of pulsation effects in turbine meter gas flow measurements”, International Gas ResearchConference, Orlando, Florida, November 1992.


EN 1594:2000 - 96 -

ANEXO K (Informativo)

NIVELES DE LAS VIBRACIONES ADMISIBLES POR TRABAJOS DE CONSTRUCCIÓN OEXPLOSIONES

K.1 Generalidades

Los trabajos realizados en las inmediaciones de las canalizaciones pueden originar repercusiones en las canalizacionesdebidas a las vibraciones del terreno.

Estos trabajos pueden ser, entre otros:

– hincado de pilotes;

– instalación o extracción de muros de pilotes de plancha;

– utilización de explosivos;

– utilización de vibradores para estudios sísmicos;

– la compactación del terreno por vibración (arena) o por apisonamiento (arcilla);

– las ondas expansivas.

Los efectos resultantes pueden ser:

– efectos directos debidos a las vibraciones del terreno;

– efectos inducidos, tales como la licuefacción, o el compactado de terrenos arenosos, o el asiento de terrenosarcillosos.

K.2 Procedimiento

Se deberían recoger los datos referentes a estos tipos de trabajo, que puedan utilizarse para el análisis.

Se verificarán los aspectos geotécnicos.

NOTA – En el caso de rellenos con materiales sueltos que retienen grandes cantidades de agua, puede producirse un fenómeno inducido delicuefacción.

K.3 Cálculo de tensiones

El incremento de la tensión longitudinal y circunferencial, debido a los efectos de las vibraciones, se debería sumar a lastensiones calculadas de acuerdo con el apartado 7.4 (a la presión de operación). Para la determinación del incrementoadmisible de las tensiones, se considerarán las condiciones del tramo de la canalización.

En el caso de explosiones, las tensiones pueden calcularse según la bibliografía [1].

Para las ondas expansivas en suelos rocosos, véase las bibliografías [2] y [3].

A partir de las pruebas se puede desarrollar un criterio específico para cada emplazamiento particular.

Cuando para los estudios sísmicos se utilicen vibradores, conviene evitar las bajas frecuencias (≤ 18 Hz).


- 97 - EN 1594:2000

Si no existe un análisis detallado, la distancia entre los vibradores y las canalizaciones será superior o igual a 10 metros.En el caso de terrenos helados o rocosos, esta distancia de 10 metros puede ser insuficiente, y se debería determinar ladistancia necesaria por análisis (por ejemplo, el tipo de análisis indicado en el anexo F) o por medio de pruebas delemplazamiento (véase por ejemplo, bibliografía [4]).

Para el hincado de pilotes, se deberían considerar las indicaciones de la figura K.1. La amplitud máxima admisible parael tramo de canalización considerado, se deduce con ayuda del anexo J “Niveles de oscilaciones y vibracionesadmisibles”. Cuando se requieren distancias inferiores, se deberían desarrollar un estudio específico del emplazamiento,teniendo en cuenta los diferentes estratos del terreno, así como la diferencia entre la amplitud de las vibracionestransmitidas por el terreno, y la amplitud de las vibraciones aplicadas al tramo de canalización.

Fig. K.1 – Distancia admisible para el hincado de pilotes

K.4 Bibliografía

[1] E.D. Esparza, P.S. Westine, A.B. Wenzel: “Pipeline response to buried explosive detonations – Vol. 1 and Vol. 2”,American Gas Association, Arlington (Va), USA, August 1981.

[2] E.D. Esparza: “Pipeline response to blasting in rock”, AGA Project PR 15-712, American Gas Association,Arlington (Va), USA, September 1991.

[3] D.A. Clark: “Relationships between pipe stress, ground particle velocity and scale factors in blasting dolomite”,2nd Conference on Explos., Soc. Explo. Eng. – 1976, Louisville, USA.

[4] G.P. Tschebotarioff: “Foundations, retaining and earth structures”, Second Edition, McGraw-Hill Kogakuska(clause 15 “Soil vibrations and foundation design. Vibratory piledriving”).


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ANEXO L (Informativo)

CÁLCULO DEL ESPESOR DE PARED PARA LAS CONEXIONES EN T Y OTRAS DERIVACIONES

L.1 Introducción

Este anexo incluye un procedimiento de cálculo de las conexiones en T y otras derivaciones.

Pueden utilizarse otros procedimientos con un factor de seguridad superior o igual a 1,5 en relación a la deformaciónplástica general.

EJEMPLO:

– Determinación experimental de la presión de diseño a partir de los resultados de ensayos de resistenciahidráulica.

– Cálculos de tensiones y deformaciones por el procedimiento de elementos finitos.

L.2 Espesor de pared

Para calcular el espesor mínimo de pared Tmín. se debería utilizar la siguiente fórmula:

TDP D

zmín. = ××20 σ

donde

Tmín. espesor mínimo de pared calculado, en milímetros (mm);


D diámetro exterior de la parte recta, in milímetros (mm);

σ tensión nominal de diseño, en newton por milímetro cuadrado (mm2);

z coeficiente de minoración de tensión, calculado mediante la ecuación:

zD

T

A

A Ap

= ×+min 2

donde

Ap superficie sobre la que se ejerce la presión, en milímetros cuadrados (mm2);

A superficie del refuerzo, en milímetros cuadrados (mm2), calculado mediante la ecuación:

A A A k Ao= + × + × ×σσ

σσ

11

22

donde

A0 superficie de la sección transversal del material cuya tensión de diseño es superior o igual a la de la pared deltramo recto, en milímetros cuadrados (mm2);

A1 superficie de la sección transversal del material cuya tensión de diseño σ1 es inferior a la tensión de diseño σ de lapared del tramo recto, en milímetros cuadrados (mm2);

A2 superficie de la sección transversal del material de refuerzo adicional con un coeficiente de refuerzo k y unatensión de diseño σ2; en milímetros cuadrados (mm2).

EJEMPLO Para el coeficiente k, véase S. Schwaigerer: “Rohrleitungen - Theorie und Praxis”, Springer-Verlag, 1967,page 330.


- 99 - EN 1594:2000

L.3 Limitación de tensión

La limitación de tensión debería considerarse de la siguiente forma:

– Los valores de σ, σ1, σ2 deberían ser inferiores o iguales a 0,67 Rt 0,5 para el material considerado (pared del tramorecto, pared de derivación, refuerzo).

siendo Rt 0,5 el límite elástico mínimo especificado, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2).

– σ2/σ debería ser inferior o igual a 1.

En la figura L.1 se indican las superficies Ap y A. El valor de A puede calcularse en el interior de las líneas límitesindicadas en esta figura.

NOTA – Las superficies de forma irregular pueden determinarse por medición (por ejemplo, planimetría). Como se representa en la figura, eltrazado de las líneas límites se determina por el diámetro y el espesor de pared correspondientes.

En el caso de que el espesor de pared decrezca, el trazado preciso de las líneas límites de la figura L.1 sólo puededeterminarse experimentalmente y por aproximación. No obstante, con el fin de simplificar, es suficiente determinar laslíneas límites a partir de los diámetro y de los espesores mínimos de pared, y de las derivaciones.

Los valores de H y de L de la figura L.1 pueden calcularse con ayuda de las siguientes fórmulas:

H T D Ti= 1 25 2 2 2, ∗ ∗ ∗+3 8

L T D Ti= +∗ ∗ ∗3 8

donde

H altura tomada para el cálculo, en milímetros (mm);

L longitud tomada para el cálculo, en milímetros (mm);

T2* espesor de pared de la derivación, en milímetros (mm);

Di 2* diámetro interior de la derivación, en milímetros (mm);

T* espesor de pared del tubo, en milímetros (mm);

Di* diámetro interior del tubo, en milímetros (mm).

L.4 Refuerzo

Todas las dimensiones utilizadas para las paredes y los refuerzos son “dimensiones de cálculo”, es decir, que sondimensiones conformes con los planos o las tablas de dimensiones correspondientes, minoradas en las tolerancias defabricación. El material de refuerzo debería estar eficazmente adherido a la pared.


EN 1594:2000 - 100 -

Fig. L.1a

Fig. L.1b


- 101 - EN 1594:2000

Fig. L.1c

Fig. L.1d

Fig. L.1 – Determinación de la superficies A y Ap


EN 1594:2000 - 102 -

ANEXO M (Informativo)

CÁLCULO DEL ESPESOR DE PARED DE LOS FONDOS ABOMBADOS

M.1 Introducción

Este anexo describe un procedimiento de cálculo de los fondos abombados. Pueden utilizarse otros procedimientos,siempre que se aplique un coeficiente de seguridad superior o igual a 1.5, para la tensión general.

Estos procedimientos pueden ser:

– Por determinación experimental de la presión de diseño a partir de los resultados de ensayos de resistenciahidráulica.

– Por cálculo de tensiones y deformaciones por el procedimiento de elementos finitos.

Para determinar el espesor mínimo de pared Tmín. de un fondo semielíptico (fondos hemisféricos, toriesféricos yelipsoidales con Tmín. inferior o igual a 0,2D y ri1 superior o igual a 0,05 ri2), a partir de un fondo toriesférico, se utilizanlas siguientes fórmulas en las que se consideran los radios interiores de curvatura de la parte central del fondo y de lazona perimetral de acoplamiento del fondo:

r D T k k ki mín1 12

1 121

42 1 1 1= − × + − − × +

! "$#.1 6 1 6

donde

Tmín. espesor mínimo calculado después de la embutición, en milímetros (mm);

D diámetro exterior del fondo, en milímetros (mm);

ri1 radio interior de curvatura de la zona perimetral de acoplamiento del fondo, en milímetros (mm);

rk

D T k k ki mín21

12

1 121

42 1 1 1= − × + − − × +

! "$#.1 6 1 6

donde

ri2 radio interior de curvatura de la parte central del fondo, en milímetros (mm), en la que (véase figura M.1):

kh T

D Te mín

mín1

2

2=

−−

.

.

1 6

donde

he altura exterior del fondo, en milímetros (mm)


- 103 - EN 1594:2000

Fig. M.1 – Radios de curvatura del fondo (parte central y de acoplamiento)

M.2 Espesor mínimo de pared

El espesor de pared del fondo, tanto de la parte central como de la zona perimetral de acoplamiento debería ser superioro igual a 4 mm. El espesor de la parte central del fondo abombado será superior o igual al requerido para la zonaperimetral de acoplamiento.

M.2.1 Cálculo del espesor de pared de la zona perimetral de acoplamiento para una presión determinada

El espesor mínimo de pared Tmín. se calcula a partir de la fórmula:

mínTDP D C C

C. = × × ×

×1 2

320 σ

donde


σ tensión nominal de diseño, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2);

C1 véase a continuación;

C2 véase a continuación;

C3 el inferior de C1 y 2;

utilizando para la tensión de diseño σ = Rt 0,5

donde

Rt 0,5 límite elástico mínimo especificado, en newton por milímetro cuadrado (N/mm2).

Los factores C1 y C2 son función del espesor de pared (T se determina por cálculo y desviación).

0 05 0 30 101

21

1 125 1 6 100 11 1

1

2 1, ,, , lg

≤ ≤ =× −

× −

r

rCi

i

r

r

T

ri

i i:,


EN 1594:2000 - 104 -

EJEMPLO 1

T

rC

mín

i

i

i

rr

. ,

,

1

1

2

1

0 30

310 10

= "

$

####=

= ,

0 3 0 1 101

21

0 264 0 68 2 31 1 1

1

2, ,, , , lg

≤ ≤ =− × + −

×

r

rCi

i

T

, r

r

ri

i

i:

EJEMPLO 2

T

rC

mín

i

i

i

rr

. ,

,

1

1

2

1

0 20

00 50

= "

$

####=

= ,975

C InT

r

T

ri i2

1

2

1

1 0 306 1 0 1574 1= + × +

+ × +

, , ln

M.2.2 Cálculo del espesor de pared de la parte central del fondo abombado para una presión determinada

El espesor mínimo de pared Tmín. se calcula de acuerdo con la siguiente expresión:

míniTrDP

DP. = ×

−2

402

σ

tomando como tensión de diseño σ = 0,67 Rt 0,5

M.3 Explicación de la resistencia de la zona perimetral de acoplamiento del fondo

En, y en la proximidad, de la superficie de acoplamiento de un fondo abombado, se producen tensiones máximas y deflexión, además de las tensiones de membrana. Se aplican las siguientes condiciones:

– para evitar una deformación plástica global se deberían limitar las tensiones de membrana aplicadas al fondoabombado;

– se admite sobrepasar una vez el límite elástico para las tensiones combinadas (tensión de membrana y tensión deflexión). Esto no origina la deformación general del fondo abombado, pero conduce a un reparto para crear unsistema de tensión residual de compensación. El criterio no es por tanto el valor absoluto de la tensión, sino el rangode tensión. Si esto se limita a dos veces el límite elástico, la deformación plástica (local) no se producirá más de unavez.

El rango de tensión σe se determina mediante:

σeDP D C C

T= × × ×1 2

20

En esta ecuación, las tensiones de membrana y de flexión se han incluido en C1; la tensión local cresta se ha incluido enC2.

Para un valor bajo de C1, la tensión de membrana prevalece, y por tanto, la primera condición de diseño es decisiva.


- 105 - EN 1594:2000

Para un valor alto de C1, la tensión de flexión prevalece y por tanto, la segunda condición de diseño es decisiva.

La tensión de diseño combinada σ se determina a partir de:

σ == × ≤R C Rt , t ,0 5 1 0 52

En la ecuación anterior, los valores de C1 para el rango indicado se basan en los resultados de medida de tensión de losfondos abombados publicados en:

W.B. Carlson, J.D. McKean: “Cylindrical pressure vessels: stress systems in plain cylindrical shells and in plain andpierced drumheads”. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, 169 (1955): 12, pp. 269-294.

En este rango, la superficie de transición entre la zona de acoplamiento del fondo y la parte central del fondo abombadoes decisiva.

Para:

r

ri

i

1

2

1= (hemisferio)

C1 puede calcularse teóricamente; aquí la transición hacia la parte del acoplamiento al tubo (de igual espesor) esdecisiva.

En la zona intermedia:

0 30 11

2

, < <r

ri

i

No se conocen valores fiables; está claro que los valores de C1 presentan una discontinuidad cuando la superficie detransición entre la parte de acoplamiento y la parte central del fondo abombado son igualmente decisivas. Como medidade seguridad, si no se conocen datos adicionales, esta discontinuidad se calcula:

r

ri

i

1

2

0 30= ,

Por aproximación, los fondos abombados semielíptcos pueden asimilarse a una casquete esférico, con superficie deacoplamiento, cuando la relación de los ejes es igual a 2:2:1, basándose igualmente en las medidas de tensión.Igualmente puede suponerse, que para otros valores de las relaciones de ejes, la aproximación en el rango T/D superiora 0,005 coincide suficientemente con los cálculos de tensiones fundamentales basados en la teoría de la elasticidad.

El coeficiente de concentración de tensión C2 se obtiene de la teoría de barras de radios de curvatura muy pequeños.


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