sistema de aire de instrumentos p2060711

ESPECIFICACION TECNICA PARA PROYECTO DE OBRAS

SISTEMAS DE AIRE DE INSTRUMENTOS

(AIR INSTRUMENTS SYSTEMS)

P.2.0607.11

JULIO, 2000

SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONALUNIDAD DE NORMATIVIDAD TECNICA

Primera Edición P.2.0607.11:2000 UNT

1/19

SISTEMAS DE AIRE DE INTRUMENTOS.

P R E F A C I O

Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrología yNormalización emitida por la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial, publicada en el DiarioOficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa Nacional deModernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la facultad que leconfiere la Ley de Adquisiciones y Obras Públicas y las Reglas Generales para la Contratación yEjecución de Obras Públicas, para que expida sus normas y especificaciones técnicas; edita lapresente especificación para aplicarse en sistemas de aire de instrumentos.

Esta especificación se elaboró tomando como base la tercera edición de la norma No.2.607.11emitida en 1970 por Petróleos Mexicanos, de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación yactualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción,

En la elaboración de esta especificación participaron:

Subdirección de Región Norte

Subdirección de Región Sur

Subdirección de Región Marina Noreste

Subdirección de Región Marina Suroeste

Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell

Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos

Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración

Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental

Subdirección de Planeación

Subdirección de Administración y Finanzas

Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional

Unidad de Normatividad Técnica


2/19


INDICE DE CONTENIDO Página

0. Introducción........................................................... 3

1. Objetivo................................................................. 3

2. Alcance................................................................. 3

3. Actualización......................................................... 3

4. Campo de aplicación............................................. 3

5. Referencias........................................................... 3

6. Definiciones.......................................................... 4

7. Abreviaturas.......................................................... 4

8. Diseño.................................................................. 4

8.1 Arreglo general..................................................... 4

9. Detalles de diseño................................................. 5

9.1 Capacidad............................................................. 5

9.2 Criterio de calculo................................................. 5

9.3 Distribución de aire............................................... 7

9.4 Instrumentación..................................................... 8

10. Materiales............................................................. 8

11. Equipo.................................................................. 8

11.1 Compresor de aire................................................ 8

11.2 Enfriador a descarga............................................. 9

11.3 Separadores.......................................................... 9

11.4 Recipiente de almacenamiento............................. 9

11.5 Equipo de filtración................................................ 9

11.6 Secadores de aire................................................. 9

12. Bibliografia............................................................ 11

13. Notas..................................................................... 11


3/19


0. Introducción.

Dentro de las principales actividades que se llevana cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP),se encuentran, el diseño, construcción, operación ymantenimiento de las instalaciones paraextracción, recolección procesamiento primario,almacenamiento, medición y transporte dehidrocarburos, así como la adquisición demateriales y equipo requeridos para cumplir coneficiencia eficacia los objetivos de la empresa, Envista de esto, es necesaria la participación de lasdiversas disciplinas de la ingeniería, lo queinvolucra diferencia de criterios.

Con el objeto unificar criterios, aprovechar lasexperiencias diversas, y conjuntar resultados delas investigaciones nacionales e internacionales,Pemex Exploración y Producción emite a travésde la Unidad de Normatividad Técnica, estaespecificación, con el objeto de normalizar laestructuración, redacción y presentación de lanormatividad técnica, que aplica en la ejecución delos proyectos para sistemas de aire ainstrumentos.

1. Objetivo.

Esta especificación establece los criterios de laelaboración de proyectos para el suministro de aireen los sistemas de instrumentación del tiponeumático en Pemex Exploración y Producción.

2. Alcance.

Esta especificación establece los requisitosmínimos para el proyecto de suministro de aireutilizado en los sistemas de instrumentación deltipo neumático.

Todo sistema de instrumentación, del tiponeumático, requiere un suministro adecuado deaire seco y limpio.

Los principales contaminantes del aire sonhumedad, aceite y sólidos, tales como polvo,sedimentos, etc.

Para proporcionar aire al sistema de instrumentos,en la cantidad y calidad necesarias, se requierecomo minimo contar con el siguiente equipo:compresora, enfriador de descarga, separador deagua y aceite, trampas, recipientes dealmacenamiento, filtros, secadores de aire,válvulas de seguridad, dispositivos de regulación yaccesorios necesarios para facilitar la distribuciónde aire en toda la planta, debiendo duplicarse eninstalación paralela aquellos elementos cuyofuncionamiento se considere imprescindible, talescomo compresoras, filtros, secadores yseparadores.

3. Actualización.

A las personas e instituciones que hagan uso deeste documento normativo técnico, se solicitacomuniquen por escrito las observaciones queestimen pertinentes, dirigiendo su correspondenciaa:

Pemex Exploración y Producción.

Unidad de Normatividad Técnica.

Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso.

Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11300.

Teléfono directo: 55-45-20-35

Conmutador 57-22-25-00, ext. 3-80-80.

Fax: 3-26-54

E-mail: [email protected]

4. Campo de aplicación.

Este documento normativo técnico aplica en todaslas instalaciones de PEP en donde sea necesarioel suministro de aire para instrumentos.

5. Referencias.

NOM 008 SCFI 1993 Sistema General deUnidades de Medida.


4/19


6. Definiciones.

6.1 Compresora de aire.

Equipo que transforma la energía mecánica enenergía de presión, suministrándola a un fluido enestado gaseoso.

6.2 Enfriador de descarga.

Es el equipo que sirve para eliminar porcondensación la mayor parte del agua contenidaen el aire.

6.3 Trampa.

Es un dispositivo que permite eliminarautomáticamente el agua condensada por elenfriador de descarga, o separada del aire poralgún medio mecánico,

6.4 Separadores.

Son dispositivos del tipo mecánico, que permiteneliminar parte de la humedad contenida en el aireen forma de vapor o pequeñas gotas.

6.5 Recipiente de almacenamiento.

Es básicamente un tanque de balance y el lugaróptimo para el control de la presión de suministrode aire al resto del sistema. Sirve también comopunto de unión con cualquier otra fuente desuministro de aire para emergencia.

6.6 Filtro.

Es un accesorio que sirve para retener laspartículas metálicas, óxidos, microorganismos yotras substancias que, arrastradas por el aire,pueden interferir el funcionamiento del equipo y delos instrumentos.

6.7 Secador de aire.

Es un equipo que disminuye el contenido de aguadel aire comprimido, hasta el punto de eliminarcualquier posibilidad de condensación en el restodel sistema.

6.8 Válvula de seguridad.

Dispositivo que sirve para proteger los equipos orecipientes contra un aumento imprevisto depresión.

6.9 Punto de rocío.

Es la temperatura en la cual se inicia lacondensación del vapor de agua. Cuando el airees enfriado a presión constante.

7. Abreviaturas.

ASME Sociedad Americana de IngenierosMecánicos

ASTM Sociedad Americana para Pruebas yMateriales

USASI Instituto de Estándares de EstadosUnidos

NOM Norma Oficial MexicanaPEP Pemex Exploración y Producción.RSIS Vástago fijo, rosca interior (Rising Stem

Inside Screw)UB Bonete de unión roscada (Unión Bonnet)FF Bridas de cara plana (Flat Face)OS & Y Yugo con rosca exterior (Outside Screw

& Yoke)BB Bonete atornillado (Bolted Bonnet)BC Tapa atornillada (Bolted Cap)WOG Agua, aceite y gas (Water, Oil and Gas)SP Presión de vapor (Steam Pressure)IBBM Cuerpo de hierro con interiores de

bronce (Iron Body Bronze Mounted)NPT Rosca estándar para tubería (National

Pipe Thread)

8. Diseño.

8.1 Arreglo general.

En términos generales, los sistemas de distribuciónde aire para instrumentos, constan de un cabezalprincipal y varios ramales o cabezalessecundarios.


5/19


El cabezal principal podrá formar un circuitocerrado o diseñarse para flujo en un solo sentido,hacia el instrumento mas alejado de la fuente desuministro.

Los ramales o cabezales secundarios, tendrán unalongitud máxima de 30 m.

En la figura 4 de esta especificación se muestra eldiagrama típico de un sistema convencional desuministro de aire con alimentación de emergenciade aire de planta.

9. Detalles de diseño.

9.1 Capacidad.

La capacidad de los sistemas de suministro de airepara instrumentos deberá determinarse en funcióndel número de instrumentos y componentes querequieran suministro individual de aire.

Para instrumentación futura y para pérdidas porfugas, se deberá considerar un mínimo de 10% decapacidad adicional en todo el sistema desuministro de aire.

Para controladores, transmisores y en general paratodos aquellos instrumentos que tengan presión desalida con límite de 0.21 a 1.05 Kg/cm2

manométricos se debe considerar un consumomáximo de aire de 0.8 m3/hora a 20ºC y 1 Kg/cm2.

Para posicionadores de válvulas de control dediafragma de instrumentos que funcionen hasta 2.1Kg/cm2 se considera un consumo máximo de 1.2m3/hora a 20ºC y 1 Kg/cm2 .

Para actuadores con aire de alta presión, sistemasde purga de equipos con motores neumáticos. Sedebe considerar los datos proporcionados por elfabricante respectivo

La capacidad de la compresora debe determinarseconsiderando todos los consumos anteriores, masel consumo causado por las etapas deregeneración de los secadores. Cuando seprevengan largos periodos en los que el sistematrabaje a su máxima capacidad, la compresora

debe tener entre 15 y 25% de capacidad adicional,para evitar sobrecalentamientos.

9.2 Criterios de cálculo.

Para fijar dimensiones a líneas que conducen airecomprimido, generalmente se selecciona undiámetro de tubería para un gasto y longitud delínea conocidos, pudiendo tenerse una limitaciónpor caída de presión permisible. El diámetroóptimo de tubería resulta de un equilibrioeconómico entre la caída de presión y el costo dela tubería seleccionada.

Para fijar dimensiones a las líneas de distribuciónde aire, puede seguirse el criterio de velocidadrecomendada o el de caída de presión.

9.2.1 Velocidad recomendada.

Esta velocidad depende de la densidad del fluido,a las condiciones de flujo, según se indica en lasiguiente tabla.

Densidad del fluidoLb/pie3

Velocidad recomendadaPie/seg.

Min máx 10 10 161 19 31

0.1 39 59 0.01 78 112

Siguiendo este criterio se selecciona una velocidadtentativa en la línea y se determina el diámetro dela tubería correspondiente a esa velocidad para elgasto requerido, como se indica a continuación:

Gasto requerido (Q)

w = Gasto en masa, en lb/hora

ñ = Densidad en lb/pie3 a las condiciones deflujo

Q = gasto en volumen, en pie3/seg.

Donde:

v = Velocidad seleccionada, en pies/seg.

d = Diámetro interno, en pulg.

W 3600 ñ

Q=

d = 13.54 Q v


6/19


Cuando este diámetro no corresponda al internoreal de los tamaños comerciales, se seleccionarael diámetro inmediato superior al calculado.

La caída de presión calculada para este diámetro,debe estar dentro de los valores recomendados enel inciso 9.2.2.d, para 100 pies de tubería.

9.2.2 Caída de presión.

La caída de presión por cada 100 pies de tubo,será del orden del 0.5 al 1% de la presión absolutadel aire.

La caída de presión, por cada 100 pies de tubopuede calcularse por cualquiera de los métodossiguientes:

a) Método Darcy simplificado

P100 = C1 C2 v =

Donde:

P100 =Caída de presión, en lb/pulg2 por 100pies.

C1 =Factor de descarga, función del gasto

C2 =Factor de tamaño, función del diámetro

V =Volumen especifico, pie3/lb, a lascondiciones de flujo.

ρ =Densidad, lb/pie3 a las condiciones de flujo.

Los factores C1 y C2, que se muestran en la figura1 y tabla 3, son función del gasto en lb-masa y deldiámetro interior de la tubería respectivamente

b) para gastos pequeños puede utilizarse elnomograma de la figura No. 2

c) Empleando la tabla 4, la cual esta elaboradapara aire a 100 lb/pulg2 y 60 ºF circulando entuberías cédula 40.

Si las condiciones de flujo son distintas, se lee elvalor de la tabla con el gasto real en pies3/min. losvalores de la tabla se calculan con el gasto real enpies3/min. a 100 lb/pulg2 y 60 ºF y se aplica lasiguiente ecuación:

∆ Pa = ∆ PT (100 + 14.7) (460 + t) (P + 14.7) ( 520 )

Donde:

∆ Pa =Caída de presión a diferentes condicionesde presión y temperatura (lb/pulg2 por cada 100pies)

∆ PT =Caída de presión mostrada en la tabla a100 lb/pulg2 manométricas y 60º F (lb/pulg2 porcada 100 pies)

P =Presión manométrica del aire (lb/pulg2)

t =Temperatura ( o F )

d) Para tubo de otras cédulas, se aplica lasiguiente fórmula:

∆ Pa = ∆ P40

Donde:

∆ P40 =Caída de presión mostrada en la tabla paratubo cédula 40 (lb/pulg2 por cada 100 pies)

∆ Pa =Caída de presión para cualquier tubo dediferente cédula (lb/pulg2 por cada 100 pies)

d40 =Diámetro interior del tubo cédula 40 (pulg)

da =Diámetro interior del tubo de otra cédula(pulg.)

Puede emplearse también el nomograma de lafigura No. 5 basado en la siguiente fórmula:

∆ P100=

Donde:

∆ P100 =Caída de presión en lb/pulg2 por cada 100pies

V = Gasto a condiciones normales de presióny temperatura (pie3/min)

t = temperatura ( ° F)

P =Presión absoluta (lb/pulg2)

d40 5

da

C1 C2

ñ

(5.88x105) (v)1.83(t+460)1.129

Pd 4.83


7/19


d =Diámetro interior (pulgadas.)

También puede utilizarse la ecuación de Harrispara flujo de aire comprimido.

Donde:

∆P =Caída de presión en (lb/pulg2 por cada100 pies)

V =Gasto de aire (pie3/seg)

d =Diámetro interior (pulgadas.)

R =Relación de compresión a la entrada de latubería (R = P /14.7)

P =Presión absoluta del aire lb/pulg2

La caída de presión total en la línea se obtiene,sumando la caída de presión en la tubería recta yla caída de presión en conexiones y accesorios; esdecir:

∆ PT= ∆ Pt + ∆ Pca

La caída de presión en la tubería recta esta dadapor la ecuación:

Donde:

∆ Pt = Caída de presión de la tubería recta enlb/pulg2

∆ P100= Caída de presión en lb/pulg2 por cada 100pies

L = Longitud de tubería recta (pies)

La caída de presión en conexiones y accesorios secalcula de acuerdo con la siguiente formula:

∆ Pca= ∆ P100 Le 100

En donde :

∆ Pca =Caída de presión en conexiones yaccesorios (lb/pulg2 )

∆ P100 =Caída de presión lb/pulg2 por cada 100pies

Longitud equivalente de las conexiones yaccesorios (pies)

Para diversas conexiones y accesorios, la longitudequivalente de conexiones y accesorios se calculapor medio de la fórmula siguiente:

Donde:

Le = Longitud equivalente (pies)

L/D = Valores de la tabla

D = Diámetro interior (pies)

0.3 Distribución del aire.

El diámetro del cabezal se calculará en función delnúmero de instrumentos que requiera suministrode aire.

La caída de presión hasta el punto más remoto delsistema, debe estar dentro de los valoresrecomendados en el inciso 9.2.2.

El diámetro de los cabezales secundarios seseleccionará en función del número deinstrumentos conectados a ellos, de acuerdo a lasiguiente tabla:

Diámetro de

Tubería

Mm

Pulg

13

1/2

19

3/4

25

1

38

1 1/2

50

2

NúmeroMáximo deinstrumentosque se pueden

conectar 4 10 25 80 150

∆P100=10.25 V d5.31R

∆Pt = ∆P100 Le 100

DLe = LD

LD

En la tabla 5 se dan los valores de


8/19


0.4 Instrumentación.

El sistema de suministro de aire para instrumentosdebe tener indicación de todas las variablesprincipales que afectan la operación de cada unode los equipos o del sistema en general, así comocontrol de la temperatura a la salida de lacompresora y de la presión a la salida delrecipiente de almacenamiento de aire.

La instrumentación de compresores y secadoresdebe ser parte integral de los respectivos equipos,con indicación directa en sistema internacional demedidas y textos explicativos en español

La figura 4 de esta especificación muestra lainstrumentación típica de un sistema convencionalde suministro de aire.

10. Materiales.

Los materiales para tubería, válvulas y conexionesse seleccionarán de acuerdo con las tablas Nos. 1y 2.

11. Equipo.

11.1 Compresores de aire.

Los equipos comúnmente empleados para elsuministro de aire de instrumentos son:compresores de pistón rotativo con sello liquido, delóbulos, de aspas deslizables y reciprocantes deltipo no lubricado.

Para presiones de 5.0 Kg/cm2 manométricos ypara un máximo de 50 instrumentos que requierenun suministro de aire de 60 m3/hora, se utilizancompresoras de pistón rotativo con sello liquido deagua. Este tipo de compresoras elimina en algunoscasos, la necesidad de un enfriador posterior a lacompresora.

Para capacidades hasta 120 m3/hora. Se utilizancompresoras reciprocantes, de preferencia nolubricadas.

En las compresoras lubricadas, se debe prever elque la contaminación de aceité aumente con eldesgaste de los anillos, por sobrecargas ysobrecalentamientos; por lo que debe adquirirse elequipo adecuado para la remoción de aceite en lascondiciones más críticas de funcionamiento de lacompresora, se debe, tener en cuenta lo que semenciona en el párrafo 10.3 y 10.3.1.

La máxima relación de compresión permisible enun solo paso para compresoras reciprocantes debeser de 9:1.

11.2 Enfriador a descarga.

El enfriador a la descarga es una parte esencial delsistema de suministro de aire, ya que utilizandoéste se disminuye la capacidad requerida en lossecadores.

En términos generales, los enfriadores deben sercambiadores de un solo paso, con circulación deaire a través de los tubos y agua de enfriamientoen la chaqueta.

Debe diseñarse para un gradiente de temperaturaentre la entrada de agua y la salida de aire nomayor de 10°C.

A menos que se especifique otra cosa, el materialde construcción de los tubos y de la chaqueta debeser de acero al carbón.

El enfriador de descarga puede ser suministradocomo una parte integral de la compresora,debiendo en este caso estar instrumentado contrafalla en el suministro de agua de enfriamiento yestar provisto de una trampa automática pararemoción continua del condensado dentro de lostubos.

11.3 Separadores.

Los separadores ordinariamente se suministrancomo parte integral de otros equipos, tales comofiltros, secadores, enfriadores, entre otros.

a) Los tipos mas empleados para estossistemas son: tipo de expansión y tipo centrífugo ociclónico. En el primer tipo al aire se le permiteexpanderse, con lo cual se reduce la temperatura,


9/19


provocando con esto la condensación del aguaque contiene.

b) Los separadores del tipo ciclónico operanpor una acción centrifuga, al aire entra a unacámara donde dispersa la humedad por la fuerzacentrifuga, mientras más rápidamente se mueva elaire, más efectiva es la separación.

11.3.1 Cuando no sea posible la utilización deequipos de compresión no lubricados, se debeinstalar a la salida del enfriador de descarga, unseparador combinado con filtro y absorbedor, conel fin de lograr una separación eficiente del aceite.

11.4 Recipiente de almacenamiento.

Este recipiente debe ser diseñado dé acuerdo conel código ASME Sección VIII “Recipientes apresión no sujetos a fuego directo”.

Con objeto de tener aire de reserva, en caso defalla del equipo de compresión, la capacidad delrecipiente debe calcularse para un tiempo deresidencia de 5 a 15 minutos, considerando lacapacidad máxima de la compresora principal.

En el caso de sistemas con dos o tres fuentesindependientes de suministro de aire, el tiempo deresidencia podrá disminuirse, pero en generalnunca podrá ser menor de un minuto.

El recipiente de almacenamiento debe contar conuna válvula de seguridad, ajustada a 15% arriba dela máxima presión de trabajo para el recipiente.En general se recomienda que el recipiente seavertical, con objeto de tener una etapa extra deseparación para remoción de óxido, materiasextrañas y humedad condensada que hayaarrastrado el aire hasta ese lugar.

11.5 Equipo de filtración.

Todos los sistemas de suministro de aire parainstrumentos deben estar provistos de filtros.

a) En la succión del compresor se debeinstalar un filtro seco de poca caída de presión,con el fin de impedir la entrada de polvo ypartículas extrañas que puedan acelerar eldesgaste de la compresora.

b) Después del recipiente y antes de lossecadores, se instalarán filtros, cuya función esevitar qué substancia extrañas contaminen uobtruyan el desecante.

c) Cuando se utilicen compresoraslubricadas con aceite, el filtro puede estarcombinado con un separador y un absorbedor,colocado después de ellos, de manera que puedaretener las partículas de carbón activado o materialequivalente en el absorbedor.

d) Después de los secadores y aun en casode que se utilicen deshidratadores porrefrigeración, se debe instalar un filtro denominado“filtro principal”, que tendrá por objeto la retenciónde todas las partículas producidas por el desgastenatural de los equipos que integran el sistema desuministro, así como las producidas por la erosióndel aire al pasar a través de tubería, separadores,absorbedores, desecante, etc.

e) Todos los instrumentos que requieransuministros de aire serán provistos de filtrosindividuales.

f) La selección del tipo de filtro que se debeutilizar en cada caso, depende de la clase desubstancias que puedan estar presentes en uncaso determinado, así como la cantidad de airemanejado y de la frecuencia del servicio previstapara un sistema específico.

11.6 Secadores de aire.

Los secadores constituyen una parte esencial detodo sistema de suministro de aire parainstrumentos.

Los tipos de secadores frecuentemente empleadosson: Los deshidratadores por enfriamiento, losdeshidratadores por absorción y losdeshidratadores por adsorción.

a) Los deshidratadores por enfriamientoutilizan un ciclo de refrigeración existente en elproceso principal de la planta y están limitados aun punto de rocío de 2°C. Se pueden emplearcomo equipo complementario en sistemas desuministros de aire para instrumentos de grancapacidad en donde se utilicen también secadorespor adsorción.


10/19


b) Los deshidratadores por absorciónutilizan algún compuesto químico delicuescenteque se extrae continuamente del secador en formade solución. La operación de este sistema resultamuy costosa, debido principalmente a losproblemas para regeneración del agente químicodelicuescente. Se utilizan para capacidadespequeñas y tienen como límite un punto de rocíode - 1°C.

c) Los deshidratadores por adsorciónutilizan desecantes sólidos que presentan una gransuperficie de contacto por unidad de masa.Generalmente están formados por dos recipientesindependientes que funcionan alternadamente enciclos de regeneración y deshidratación. Sepueden utilizar para obtener puntos de rocío hastade - 75°C. Aunque la aplicación más común espara puntos de rocío de - 50°C.

Los deshidratadores por adsorción se clasifican deacuerdo al sistema de regeneración usado.

Se conoce como secadores del tipo I aquellos queson reactivados mediante caléntamiento ysecadores tipo II, aquellos que utilizan una parteconsiderable del aire seco para la regeneración deldesecante saturado.

No existe limitación para el intervalo de tiempoentre dos ciclos consecutivos de regeneración,pero comúnmente la capacidad de losdeshidratadores es suficiente para permitir tiemposde transferencia de 4, 6, 8, y 12 horas para lostipos I y de 1 a 5 minutos para los tipo II.

Los deshidratadores pueden operar en formamanual, semiautomáticos o totalmenteautomáticos.

Los secadores automáticos de ciclos cortos deregeneración son en general los más económicos,ya que son pequeños y requieren menosdesecante.

En la selección del tipo de secador que debaemplearse, se deben tomar en cuenta todos losfactores económicos, dando especial importancia alos costos de operación.

Tabla 1Materiales para cabezales principales y ramales

Limite: Presión 7 Kg/cm2 (100 lb/pulg2)

Temperatura: 15.6°C (60°F)

Partida Diámetro Descripción Especificación

Extremosroscados ycoples

½” a 4” Con costuragalvanizadocédula 40

A53 Gr.B

T u

b o Niples ½” a 2” Sin costura

galvanizadocédula 40(ambosextremosroscados)

A53 Gr.B

Compuerta(cuñasólida)Globo(disco libre)

½” a 2” 150 #SP,RSIS,UB

150 #SP,RSIS,UB

B 62

B 62

Ros

cada

s

Retención(columpio)

200# Taparoscada B 62V

alvu

las

Brid

adas

Compuerta(cuñasólida)Globo(disco libre)

3” y 4”

3” y 4”

125 #USASI,FFOS&Y BB

125 # USASI,FFOS&Y, BB

A126 IBBM

A126 IBBM

Retención(columpio)

3” y 4” 125 # USASI,FF, BC

A126 IBBM

Brid

as ½” a 4” 150 # USASIFF

A181 Gr. 1

Con

exio

nes

Roscadas ½” a 4”300 # WOGFierro dúctil,GalvanizadasUniones conasiento debronce a fierro

A445

OA47

Juntas TodosAsbestocomprimido de1/16” deespesor

D-1170

Tornilleria TodosTornillos paramaquinariaCab. Cuad.Con tuercasHexagonales

A307 Gr. B

A194 Gr 2H

½” a 2”3” a 4”

Tuerca uniónBridas

U

nion

es Mantenimiento

Normal ½”a 4” Coples

Con

exió

n a

Inst

rum

ento

s.

PresiónTemperatura

¾”1”

N:P:TN:P:T:


11/19


Tabla 2

Materiales para alimentación de instrumentos desde loscabezales o ramales

Limite: Presión 7 kg/cm2 (100 lb/pulg2)Temperatura: 15.6°C (60°F)

Partida Diámetroexterior

Descripción Material

TuberíaFlexible

6.3 – 13 mm(1/4” – ½”)

Sin costuraEspesor depared0.0030” 0.035”

Cobre suaverecocidoASTM B68 oB75

VálvulaMacho

6.3 – 13 mm

(1/4” – ½”)

Válvula debloqueo

Bronce o latón

ConexionesRoscadas

6.3 – 13 mm(1/4” – ½”)

Tipocompresión(Flareless)

Bronce o latón

12. Bibliografía.

ASME.- Sociedad Americana de IngenierosMecánicos (American Society of MechanicalEngineers) Sección VIII – Recipientes a presión.

ASTM:- Sociedad Americana para Pruebas yMateriales (American Society for Testing andMaterials) Partes 1 y 5.

USASI.- Instituto de Estandares de E.U:A:(USA Standards Intitute)

B.2.1 Roscas para tubería.

B.16.5 Bridas y conexiones bridadas

B.18.2.1 Tornillos

B.18.2.2 Tuercas

B.31.3 Diseño de tubería a presión.

1.- “Handbook of Applied Instrumentation”Douglas M. Considine

2.- “Piping Desing for Process Plants”Howard F. Rase

3.- “Compressed Air”Revista Power´s

4.- “Flow of Fluids through Valves, Fittings andPipe”Artículo Técnico No. 410 de Crane Co.

5.- Petrochemical Engineering.

13. Notas:

De acuerdo a las indicaciones de la Secretaria deComercio y Fomento Industrial. Se deberá utilizarel Sistema General de Unidades de Medida sobrecualquier otra (Ver Norma Oficial Mexicana NOM008 SCFI 1993).

Equivalencia a utilizar en esta especificación segúnel Sistema General de Unidades.

1 mm = 0.03937 pulgadas1 cm = 0.3937 pulgadas1 m = 3.289 pies1 kg = 2.202 lb1 kpa = 0.0102 kg

cm2

1 kpa = 0.145 libras pulgadas2

kpa = Kilo Pascal

K = oC + 273

oC =oF – 32 1.8


12/19


Val

ores

de

C1

W

1500

1000

900

800

700

600

500

400

300

250

200

150

100

W

10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

100

C1

.1.09.08.07

.06

.05

.04

.03

.025

.02

.015

.01.009.008.007

.006

.005

.004

.003

.0025

.002

.0015

.001

.0009

.0008

.0007

.0005

C1

.1

.15

.2

.25

.3

.4

.5

.6

.7

.8

.91.0

1.5

2

2.5

3

4

5

6

78910

FIGURA 1.

VALORES DE C1

Referencia: “Flow of Fluids ThroughValves, Fittings and Pipe Articulo TécnicoNo. 410 publicado por Crane Co.

C1

2500

2000

1500

1000900800

700600

500

400

300

250

200

150

100908070

60

50

40

30

25

20

15

10

Val

ores

de

C1

W

10

9

8

7

6

5

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1.0

.9

.8


12/19


Tabla 3Valores de C2

Diámetronominaldel tubopulgadas

No. decédula

Valor de C2 Diámetronominaldel tubopulgadas

No. Decédula

Valor de C2 Diámetronominal del

tubopulgadas

Numero decédula

Valor de C2

1/8

1/4

40 s80 x

40 s80 x

7 920 000.26 200 000.

1 590 000.4 290 000.

5 40 s80 x120160

.....xx

1.592.042.693.594.93

16 1020

30 s40 x60

0.004 630.004 830.005 040.005 490.006 12

3/8

½

¾

1

11/4

11/2

2

21/2

3

31/2

4

40 s80 x

40 s80 x160

.....xx

40 s80 x160....xx

40 s80 x160....xx

40 s80 x160....xx

40 s80 x160....xx

40 s80 x160....xx

40 s80 x160....x

40 s80 x160....xx

40 s80 x

40 s 80 x120160....xx

319 000. 718 000.

93 500. 186 100. 430 000.

11 180 000.

21 200. 36 900. 100 100. 627 000.

5 950. 9 640. 22 500. 14 100.

1 408. 2 110. 3 490. 13 640.

627. 904. 1 656. 4 630.

169. 236. 488. 899.

66.7 91.8 146.3 380.0

21.4 28.7 48.3 96.6

10.0 13.2

5.17 6.75 8.94 11.80 18.59

6

8

10

12

14

40 s 80 x120160

.....xx

2030

40 s60

80 x

100120140....xx160

2030

40 s60

80 x

100120140160

2030....s40....x60

80100120140160

1020

30 s40....x60

80100120140160

0.6100.7981.0151.3761.861

0.1330.1380.1460.1630.185

0.2110.2520.2890.3170.333

0.039 70.042 10.044 70.051 40.056 9

0.065 20.075 30.090 50.105 2

0.015 70.016 80.017 50.018 00.019 50.020 6

0.023 10.026 70.031 00.035 00.042 3

0.009 490.009 960.010 460.010 990.011 550.012 44

0.014 160.016 570.018 98

0.021 8 0.025 2

18

20

24

80100120140160

1020....s30....x40

6080100120140160

1020 s30 x4060

80100120140160

1020 s....x304060

80100120140160

0.007 000.008 040.009 260.010 990.012 44

0.002 470.002 560.002 660.002 760.002 870.002 98

0.003 350.003 760.004 350.005 040.005 730.006 69

0.001 410.001 500.001 610.001 690.001 91

0.002 170.002 510.002 870.003 350.003 85

0.000 5340.000 5650.000 5970.000 6140.000 6510.000 741

0.000 8850.000 9720.001 1190.001 2740.001 478

13/19

NotaLas letras s,x,xx, en las columnas del numerode cédula indican tubería estándar,extrafuerta y doble extrafuerterespectivamente.


12/19


30 20 10 9 8 7 6 5 6 4 3 2 1 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2

f

I

III

II

FIGURA 2.

Formula: P100 =0.000336 fQ2 V d2

Q Gasto (miles de lb/hora)

D Diámetro nominal tubo cédula 40 (pulg)

∆ P100 – Caída de presión por 100 pies (lb/pulg2)

Linea Indice (1)

V Volumen Especifico del Fluido (pies3 / lb)

ñ Densidad (lb/pie3)

Referencia:“Flow of Fluids Througs Valves,Fitting and PipeArticulo técnico No. 410Publicado por Crane Co.

C l a v epv (1) (2) P100 d f Q

d Diámetro interior del tubo (pulgadas)

P10

0

Línea Indice (2)

ñ 02 03 04 05 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 1.0

1.5 2 3 4 5

1

2

14/19


12/19


Tabla 4

Aire Libre

Pies3/min

A 600F y14.7lb/pulg2

Abs

AireComprimido

Pies3/min

A 600F y14.7 lb/pulg2Manómetro

12345

0.1280.2560.3840.5130.641

1/8”0.3611.313.061.837.45

¼”0.0830.2850.6051.041.58

3/8”0.0180.0640.1330.2260.343

½”

0.0200.0420.0710.106

¾”

0.027

68101520

0.7691.0251.2031.9222.563

10.618.628.7…..……

2.233.895.9613.022.8

0.4080.8481.262.734.76

0.1480.2560.3560.8341.43

0.0370.0620.0940.2010.345

1”0.0190.0290.0630.102

1 ¼”

0.026

1 ½”

2530354045

3.2043.8454.4865.1265.767

…….…...…..…………

35.6 7.3410.514.218.423.1

2.213.154.245.496.90

0.5260.7481.001.301.62

0.1560.2190.2930.3790.474

0.0390.0550.0730.0950.116

0.0190.0260.0350.0440.055 2”

5060708090

6.4087.6908.97110.2511.53

2 1/2

0.0190.023

28.540.7

8.4912.216.521.427.0

1.992.853.834.966.25

0.5780.8191.101.431.80

0.1490.2000.2700.3500.437

0.0670.0940.1260.1620.203

0.0190.0270.0360.0460.058

100125150175200

12.8216.0219.2222.4325.63

0.0290.0440.0620.0830.107

3”

0.0210.0280.036 3 ½”

32.2 7.6911.917.023.130.0

2.213.394.876.608.64

0.5340.8251.171.582.05

0.2470.3800.5370.7270.937

0.0700.1070.1510.2050.264

225250275300325

28.8432.0135.2438.4541.65

0.1340.1640.1910.2320.270

0.0450.0550.0660.0700.090

0.0220.0270.0320.0370.043

37.9 10.813.316.019.022.3

2.593.133.834.565.32

1.191.451.752.072.42

0.3310.4040.4840.5730.673

350375400425450

44.8748.0651.2654.4757.67

0.3130.3560.4020.4520.507

0.1040.1190.1340.1510.168

0.0500.0570.0640.0720.081

4”0.0300.0340.0380.042

25.829.633.637.9

6.177.058.029.0110.2

3.003.203.644.094.59

0.7760.8871.001.131.26

475500550600650

60.8864..0070.0976.9083.30

0.5620.6230.7490.0871.04

0.1870.2060.2480.2930.342

0.0890.0990.1180.1390.163

0.0470.0520.0620.0730.086 5”

11.312.516.118.021.1

5.095.616.798.049.43

1.401.551.872.212.60

700750800850900

89.7196.12102.5108.9115.3

1.191.361.551.741.96

0.3950.4510.5130.5760.642

0.1880.2140.2440.2740.305

0.0990.1130.1270.1440.160

0.0320.0360.0410.0460.051 6”

24.337.931.835.949.2

10.912.614.216.018.0

3.003.443.904.404.91

15/19

Caída de Presión del AireEn lb/pulg2, para 100 pies de tubo de Acero

Cédula 40 para Aire a 100 lb/pulg Man. Y 60° F


12/19


Tabla 4(Continuación)

9501000110012001300

121.8128.2141.0153.6166.6

2.182.402.093.444.01

0.7150.7880.9481.131.32

0.3400.3750.4510.5330.626

0.1780.1970.2360.2790.327

0.0570.0630.0760.0890.103

0.0230.0250.0300.0360.041

20.022.126.731.337.3

4.476.067.298.6310.1

14001500160018002000

179.4192.2205.1230.7256.3

4.655.316.047.659.44

1.521.741.972.503.06

0.7180.8240.9321.181.45

0.3770.4310.4900.6160.757

0.1190.1360.1540.1930.237

0.0470.0540.0610.0750.094

8”

0.023

11.813.815.319.323.9

25003000350040004500

320.4384.5448.6512.6576.7

14.721.128.837.647.6

4.766.829.2312.115.3

2.253.204.335.667.16

1.171.672.262.943.69

0.3660.5240.7090.9191.16

0.1430.2040.2760.3580.450

0.0350.0510.0680.0330.111

10”0.0160.0220.0280.035

37.3

12”

50006000700080009000

640.8769.0897.110251153

...

...

...

...

18.827.136.9......

8.8512.717.222.528.5

4.566.578.9411.714.9

1.422.032.763.594.54

0.5520.7941.071.391.76

0.1360.1950.2620.3390.427

0.0430.0610.0820.1070.134

0.0180.0250.0340.0440.055

1000011000120001300014000

12821410153816661794

...

...

...

...

..

...

...

...

35.2

...

...

...

18.422.226.431.036.0

5.606.788.079.4711.0

2.162.623.093.634.21

0.5260.6330.7530.8841.02

0.1640.1970.2340.2730.316

0.0670.0810.0960.1120.129

1500016000180002000022000

19222051230725632820

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

12.614.318.222.427.1

4.845.506.968.6010.4

1.171.331.682.012.50

0.3640.4110.5200.6420.771

0.1480.1670.2130.2600.314

24000260002800030000

3076333235883845

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

32.337.9......

12.414.516.919.3

2.973.494.044.64

0.9181.121.251.42

0.3710.4350.5050.520

2 1/2 3” 3 ½” 4” 5” 6”

Referencia:“flow of Fluids Through Valves, Fittings andpipe.Articulo Técnico No. 410 Publicado por CraneCo.

16/19


12/19


320

300

280

260

250

240

220

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

80,000

60,000

40,000

30,000

20,000

10,0008000

6000

4000

3000

2000

1000

800

600

400

300

200

100

80

60

40

30

20

10

8

6

4

3

2

1

9

8

7

6

5

4

3

2

1

09

08

07

06

05

04

(8)

(6)

(4)

(3½)

(3)

(2½)

(2)

(1½)

(1¼)

(1)

(¾)

(½)

(3/8)

(¼)

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

100

150

200

250

300

100

80

6050

40

30

20

10

8

6

54

3

2

1.0

8

605

.4

.3

.2

0.1

.08

.06

05

.04

.03

.02

.01

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

170

180

200

220

250

280

300

V -

Vol

umen

de

aire

a c

ondi

cion

es n

orm

ales

(pi

es 3 /m

in)

Lín

ea ín

dice

(2)

|

(

P –

Pres

ión

Prom

edio

Abs

olut

a (l

ibra

s/pu

lg2

Fórmula

CLAVE

∆∆P1002= (5.88x10

5)(v)

1.83(t+460)

1.129

P x d 4.85

d v (2)t ∆P100(1) ρp

Lín

ea d

e ín

dice

(1)

D –

Diá

met

ro N

omin

al d

el T

ubo

de A

cero

céd

ula

40 (

pulg

adas

)

P10

0=

Caí

da d

e pr

esió

n po

r 10

0 pi

es (

libra

s/pu

lg2 )

Man

omet

rica

arr

iba

de 1

4.7

17/19

Figura 3. Flujo de Aire en Tubo de Acero


12/19


Tabla 5

Longitud de equivalentes en diámetro de tubo

(L/D) de válvulas y conexiones

Descripción del AccesorioLongitud equivalente endiámetros de tubo (L/D)

Válvula de globo.- Instalada horizontalmente, sin obstrucción en el asiento (tipoplano, biselado o de tapón). Totalmente abierta.

340

Válvula de globo.- Disco con guía. Totalmente abierta. 450

Válvula de globo tipo “Y” Sin obstrucción en el asiento (tipos palno, biselado otapón); con el vástago formando un ángulo de 60° con la tubería totalmente abierta 175

Válvula de globo tipo “Y” Igual que la anterior pero con el vastgo formando unángulo de 45°. 145

Válvula de ángulo.- Sin obstrucción en el asiento (tipos plano, biselado o tapón),Totalmente abierta. 145

Válvula de ángulo.- Disco con guía. Totalmente abierta. 200

Totalmente abierta.Válvula de compuerta.- Cuña Abierta a ¾y doble disco Abierta a la mitad Abierta a ¼

1335160900

De columpio convencional, Totalmente abierta De columpio, flujo recto Totalmente abiertaVálvulas deRetención De embolo, flujo a 90°: Instalada horizontalmente Totalmente abierta De bola, flujo recto, Totalmente abierta

135

50

340150

Válvulas de pie con colador.- Disco con guía en ambos lados, Totalmente abierta 420

Válvula de mariposa.- 203 mm (8”) y mayores, Totalmente abierta 40

Válvula macho . - Flujo recto. El área del pasaje del tapón, igual a 100% del áreadel tubo, Totalmente abierta. 18

Válvula macho . - Tres vías. El área del Flujo recto

pasaje igual a 80% del área del

tubo (totalmente abierta). Flujo a 90°

44

140

Codo normal, 90°Conexiones Codo normal, 45° Codo radio largo, 90°

301620

Flujo recto Tee normal Flujo a 90°

20

60

Retorno 180° 50

Referencia: “Flow of Fluids Through Valves,Fittings and Pipe” Artículo técnico No. 410 Publicadopo Crane Co.

18/19


12/19


ENFRIADOR DEDESCARGA

Secador de aire

ALARMA POR BAJA PRESION

INDICADOR Y CONTROLADOR DE PRESION

LUZ PILOTO

Figura 4. Diagrama Típico de un Sistema de Suministro de Aire Para Instrumentos.

Aire T Atmósferico VS VS

V S Aire seco a la planta

P

P Nota 1

P a VS

P

IC

Agua de P Enfriamiento L

Nota 3

P

Aire de Planta T

P A B

P Ic

P

L

vs

P

T

T

SIMBOLOS CONVENCIONALES

VALVULA DE COMPUERTA

VALVULA DE GLOBO

VALVULA DE RETENCION (Check)

VALVULA DE CONTROL(ABIERTA A FALTA DE AIRE

VALVULA DE 4 VIAS

VALVULA DE SEGURIDAD

MANOMETRO

TERMOMETRO

TRAMPA DE VAPOR

DRENAJE ABIERTO

Filtro deentrada

Absorbedor deaceite y prefiltro

Nota: 3

Rec

ipie

nte

de a

ire

NOTAS:

1.- SEÑAL PARA REGULACION DE VELOCIDAD O DE CAPACIDADDE LA COMPRESORA.

2.- EL ABSORBEDOR NO SE REQUIERE PARA SISTEMAS ENDONDE EL AIRE NO TIENE CONTACTO CON ACEITELUBRICANTE.

3.- LA LUZ ENCIENDE CUANDO LA VALVULA EMPIEZA A ABRIR.

COMPRESORA

SEPARADOR

T

Filt

ro P

rinci

pal

19/19

sistema de aire de instrumentos p2060711

Documents