unidad viii_prueba hidrostÁtica

UNIDAD VIIIPRUEBAS HIDROSTÁTICAS (PF)

MATERIA:

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

PRUEBAS HIDROSTÁTICAS

Las pruebas hidrostáticas, son pruebas de presión que se deben realizar a los tanques y tuberías sujetos a presión.Usar esta prueba ayuda a mantener estándares de seguridad y durabilidad en un cierto plazo el recipiente. La prueba hidrostática es también una manera de la cual a presión de gas recipientes tal como a cilindro de gas o a caldera se comprueba para escapes o defectos. La prueba es muy importante porque tales envases pueden estallar si fallan al contener el gas comprimido.

Pruebas Hidrostáticas

Norma Oficial Mexicana, NOM-020-STPS-2002

Establece en el punto 9.1.1, la definición de

Prueba Hidrostática como "La prueba consiste en presurizar al equipo sin estar en funcionamiento y desenergizado, desconectado en sus partes mecánicas y neumáticas a una temperatura no mayor de 40 grados centígrados, con graficador de presión o manómetro calibrado conectando al equipo, hasta una presión de prueba que debe ser al menos 10% arriba de la presión de calibración del dispositivo de seguridad, con un fluido incompresible cuyo comportamiento al incremento de la presión no genere riesgos."


PRINCIPIO DE PF

La presión en el interior de un fluido se denomina presión

hidrostática y depende de la densidad del fluido y de la

profundidad a la que estemos, esto se conoce como principio

fundamental de la hidrostática y matemáticamente se expresa

mediante la ecuación:

P= d. g. h

Se puede decir:

Consiste en someter a presión un recipiente o tubería para

probar su hermeticidad y verificar los valores seguros de

operación.

PROPOSITO DE PF Asegurar los valores correctos de operación de los equipos para

evitar fallas catastróficas.


PARAMETROS DE LA PF

La prueba hidrostática se realiza preferentemente cuando los soportes

permanentes se encuentran instalados (soportes de resorte bloqueados).

En los casos donde no se encuentren instalados y no requieran fijarse a la

tubería con soldadura, siendo necesario realizar la prueba hidrostática.

Las placas de orificio no se deben instalar hasta después de realizada la

prueba hidrostática. En caso de que estén instaladas se deben remover,

colocándose separadores en su lugar.

Las juntas de expansión antes de la prueba se bloquean temporalmente,

con el fin de no someterlas a las cargas adicionales de la prueba o en su

defecto, pueden ser removidas del sistema.

Antes de presurizar, se verifica, que todas las líneas y otros componentes

que no serán probados, hayan sido desconectados o aislados por medio de

carretes temporales flanges ciegas.


TIPOS DE PRUEBAS

Prueba de la chaqueta del agua Una prueba más simple, de que todavía se considera una

prueba hidrostática pero ha sido realizada probablemente por cualquier persona que tenga una manguera del jardín, es presurizar el recipiente llenándolo de agua y examinar físicamente el exterior para los escapes.

Prueba de escape Es realizada balanceando cambios en la presión medida en

la sección de la prueba contra los cambios teóricos de la presión calculados de cambios en la temperatura medida de la sección de la prueba.

Prueba de presión del campo


FORMATO PARA

REGISTRO DE PRUEBA

HIDROSTÁTICA


FUNDAMENTOS DE LA PRUEBA

Las pruebas hidrostáticas se conducen bajo apremios de la industria o de las especificaciones del cliente. El recipiente se llena de un líquido casi incompresible - generalmente agua o aceite - y examinado para los escapes o los cambios de la permanente en forma. Rojo o fluorescente tintes se agregan generalmente al agua para hacer los escapes más fáciles ver. La presión de la prueba es siempre considerablemente más que la presión de funcionamiento de dar un margen para la seguridad, típicamente 150% de la presión del diseño.


PRUEBAS DE FUGAS POR VARIACIÓN DE PRESIÓN

Lo importante es saber cuánto y por dónde. Las pruebas de fugas nos permiten localizar y cuantificar las pérdidas de fluido que alteran el funcionamiento de los procesos.

DESCRIPCIÓN Pruebas de fugas en componentes requeridos a estanquidad

tales como válvulas, compuertas, recipientes a presión o en vacío, tuberías, depósitos, etc.

Pruebas neumáticas e hidráulicas Métodos de Fluído aportado, Fluido fugado y Decaimiento de

presión. Gas trazador VENTAJAS Detección, localización y cuantificación de fugas. Previene y permite subsanar pérdidas de fluido en sistemas y

componentes. Proporciona la información necesaria para la mejor planificación

del mantenimiento preventivo y predictivo.


EQUIPOS/TECNOLOGÍAS EMPLEADAS

Equipos portátiles de aire con rotametros calibrados a la presión de prueba, en un rango de hasta 0.6 Kg/cm2 –22l/min, 3 Kg/cm2 –40 l/min.

Equipos de agua con rangos pequeños de hasta 100 cc/min o grandes de hasta 3000 l/h.

Equipos másicos con rango de hasta 40 l/min Equipos de agua a alta presión (175 Kg/cm2)

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Equipos versátiles con capacidad para realizar mediciones por varias técnicas, ya sea por fluido aportado, fluido fugado o decaimiento de presión. Diversidad de equipos en tamaños y técnicas, de alta precisión y que verifican las mas altas exigencias de los códigos de inspección y pruebas en servicio para la industria nuclear.


PROCEDIMIENTO DE PRUEBA CONSISTE EN DOS PASOS.

Expansión inicial. Fases de prueba. Para compensar la expansión inicial de la tubería bajo la

prueba, REVINCA recomienda agregar al sistema suficiente agua en intervalos de una hora durante tres (3) horas y retornar ala presión de la prueba (Fase I y Fase II).


Después de la realización de esta primera fase, es decir, alrededor de las cuatro (4) horas después de presurizar inicialmente la tubería, entonces se comienza la prueba real. Al concluirse la cuarta (4) hora, la tubería se llena para estabilizar la presión de la prueba a su valor asignado. Este procedimiento se explica con detalles en la diagrama C.

Cuando se alcanza la presión de prueba, la bomba se apaga, y se mantiene el valor de esta por el tiempo requerido (máximo 3 horas).


MEDIDAS DE SEGURIDAD AL EFECTUAR LA PRUEBA HIDROSTÁTICA

• Lleve siempre equipos adecuados de seguridad para proteger las manos, la cabeza, los ojos, oídos, etc., siempre que esté cerca de válvulas a presión.• Nunca intente extraer la válvula de seguridad de un sistema bajo presión.• Nunca haga ajustes ni lleve a cabo mantenimiento de la válvula de seguridad mientras está en servicio excepto si la válvula está aislada de la presión del sistema. Si no lo está de manera apropiada, puede abrirse inadvertidamente, y causar graves daños personales.

• Extraiga la válvula de seguridad antes de hacer ningunas pruebas de presión en el sistema. Se recomienda que las válvulas con entradas soldadas sean ensayadas hidrostáticamente usando obturadores de prueba hidrostática y tapas de prueba de presión que se proporcionan con las válvulas.

• Cuando la válvula de seguridad está a presión nunca presente parte alguna de su cuerpo cerca de la salida de la válvula.La salida de la válvula y cualquier salida separada deberían ser conducidas mediante tubos o venteadas a un lugar seguro.


• Con frecuencia la seguridad de las vidas y bienes depende de la operación adecuada de la válvula de seguridad. La válvula precisa de un mantenimiento según las instrucciones correspondientes y tiene que ser ensayada y reacondicionada con regularidad para asegurar una función correcta.• Para información adicional incluyendo el ajuste, mantenimiento, limpieza y lapeado, e ilustraciones de detalles, consiga el Manual de Operación y Mantenimiento correspondiente consultando la tabla al final. Estos manuales se pueden solicitar al suministrador.•Aplicar las medidas de seguridad, principios dinámicos de fluidos, sistemas presurizados y las perdidas de presión en tuberías y recipientes sometidos a presión


Este equipo permite el estudio de las principales propiedades y del comportamiento de fluidos bajo condiciones hidrostáticas, con la ayuda de ciertos accesorios para realizar los distintos experimentos.


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Las pruebas hidrostática consisten en someter a las tuberías a una prueba de presión interior para evidenciar que puedan ser operados cotidianamente en forma confiable y segura de acuerdo a las normas, especificaciones, códigos o estándares aplicables.

Definición


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Ser por lo menos 1.25 veces la presión de trabajo en el punto más alto a lo largo de la sección que se prueba.

No exceder las presiones para las que son diseñadas las tuberías, los accesorios, o juntas de cerrojo.

Que la prueba dure al menos 2 horas. Una variación no mayor a + / - 5 psi (34.5 kPa) durante el tiempo

de la prueba.

Cada sección con válvulas deberá ser llenada lentamente. La prueba de presión específica, basada en la elevación del punto más bajo de la línea o sección bajo prueba y corregida a la elevación del manómetro, es aplicada por medio de una bomba conectada a la tubería. Las válvulas no deberán ser operadas en dirección de abrir ni de cerrar a presiones diferenciales por arriba del rango de su presión nominal. Es buena práctica el permitir que el sistema se estabilice a la presión de prueba antes de llevar a cabo la prueba de fugas.

Las presiones de prueba deben cumplir los siguientes criterios:


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Antes de aplicar la presión de prueba específica, se debe sacar completamente el aire de la sección de tubería por probar. Si no hay ventilas de aire permanentes en todos los puntos altos, se deberán instalar inserciones para tomas en dichos puntos para que el aire pueda ser expulsado mientras el sistema es llenado con agua. Después de que todo el aire ha sido expulsado, las tomas se cierran y la presión se aplica. Al terminar la prueba de presión, las tuercas de inserción deberán ser retiradas y tapadas o dejadas en su lugar, según indiquen las especificaciones.

Cualquier tubería, accesorio, válvula, hidrante o junta expuesto deberá ser cuidadosamente examinados durante las pruebas de presión. Cualquier tubería, accesorio, válvula o hidrante dañado o defectuoso detectado por la prueba de presión, deberá ser reparado con material resistente y la prueba deberá repetirse hasta que los resultados sean satisfactorios.

Criterios


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La tolerancia de prueba se define como la cantidad de agua que debe ser surtida (agua de reemplazo) en cualquier tubería instalada o sección con válvulas, para mantener la presión dentro de una variación de (5psi) 34.5kPa, de la presión de prueba especificada después de que el aire ha sido expulsado y la tubería ha sido llenada con agua. La tolerancia de prueba no se mide por una baja en la presión en una sección de prueba en un período de tiempo. Ninguna instalación de tubería debe ser aceptada si la cantidad de agua de reemplazo es mayor que la determinada usando la siguiente fórmula:

Lts. / Hora T= Tolerancia de prueba, (L/h)

L= longitud del tubo probado (m)D= diámetro nominal del tubo (mm)P= promedio de presión de prueba (kPa)

Tolerancia de Prueba


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PRUEBA HIDROSTATICA PARA TUBERIASSUBMARINAS DE RECOLECCION Y

TRANSPORTEDE HIDROCARBUROS


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Tubería, Mangueras, Codos Bridas Válvulas Diablos

Bombas, Mangueras Compresores

Instrumentos de medición y registro deben ser los apropiados y mantenerse en buenas condiciones de operación.

Materiales y EquipoLos materiales y equipo que se utilizarán para la prueba hidrostática de las tuberías submarinas como son:

Las bombas y compresores deben operarse en los rangos de operación recomendados por los fabricantes, o bien de acuerdo con lo especificado en el procedimiento de la prueba, aprobado por el supervisor.


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Antes de iniciar la prueba hidrostática se correrán como mínimo dos diablos de capas herméticas, uno para purgar el aire de la tubería y otro de limpieza que remueva toda incrustación, oxido y polvos acumulados durante la construcción. Enseguida se debe inspeccionar la integridad de las tuberías pasando un diablo de calibración con su plato de medición. El diablo de limpieza y el de calibración, deberán mantener una separación de 1.6 km. (1 milla), cuando estén circulando por la tubería.

El plato de medición, que va unido al diablo de calibración, debe tener un diámetro equivalente al 95% del diámetro interno de la tubería. El diablo de calibración debe registrar las dimensiones internas de la tubería.

Procedimiento de la Prueba


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Si el plato de medición sufre deformaciones, después de pasar a través de la tubería, se debe realizar un método de inspección, con el cual se evalué la magnitud de las abolladuras y su localización, mismo que avalará el supervisor.

Se debe corregir las deformaciones, ya sea reparando o reemplazando las partes dañadas de la tubería. Los diablos deben retirarse de las tuberías, antes de que se efectúe la prueba hidrostática.

…Procedimiento


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Una vez terminada la medición interna final, las tuberías deben llenarse con agua salada, para llevar a cabo la prueba hidrostática. El agua de prueba debe estar limpia y libre de materia en suspensión. Si el agua de prueba permanece más de 21 días dentro de la tubería el contratista debe inyectar un inhibido de corrosión y eliminador de oxigeno, disuelto en el agua. La cantidad de inhibidor aplicado debe estar de acuerdo a las instrucciones del fabricante, en caso de que la tubería se llene con agua sin inhibidor, ésta debe reemplazarse de agua con inhibidor con un plazo menor de 21 días.

Llenado.


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a) Una bomba de alto volumen, capaz de llenar las tuberías a razón de 1.6 km por hora aproximadamente.

b) Un filtro que garantice obtención de agua limpia para la prueba.

c) Una bomba de inyección para inhibidores de corrosión y otros productos químicos, sí estos fueran necesarios.

d) Un medidor para el volumen de llenado.e) Y demás accesorios indispensables para la

prueba.

Equipo para llenado.


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La presión de prueba es la presión mínima aplicada en el punto más elevado de la tubería, teniendo en cuenta que los esfuerzos circunferenciales durante la prueba no deben exceder el 90% de esfuerzo de fluencia mínima especificado de la tubería. Después de que la tubería a sido llenada con agua de prueba, debe someterse durante 24 horas a la presión de prueba. El nivel de referencia para esta presión, es el nivel del mar. La presión de prueba debe calcularse según la fórmula siguiente:

Presión de prueba = 1.25 x Presión máxima de operación.

Presión de Prueba


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a) Una bomba de velocidad variable de desplazamiento positivo, capaz de presurizar las líneas como mínimo, a la presión de prueba más 7.04 kg/cm2 (100 lb/pulg2). Debe tener un volumen conocido por desplazamiento y un indicador de desplazamiento.

b) Un manómetro de precisión tipo Bourdon de diámetro grande, capaz de medir la presión de prueba, así como los incrementos de presión requeridos para la prueba. El manómetro debe ser calibrado con el medidor de peso muerto.

c) Un medidor de peso muerto certificado, capaz de medir incrementos de 0.0704 kg/cm2 (1.0 lb/pulg2).

d) Un registrador gráfico de presión, capaz de registrar los incrementos de presión durante un período de 24 horas, este aparato debe calibrarse con respecto al manómetro de precisión.

Equipo para la prueba de presión.


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e) Un termómetro de registro gráfico, para medir temperaturas en las tuberías.

f) Un termómetro de registro gráfico, para medir temperatura ambiente en las tuberías.

g) Accesorios múltiples o temporales que se requieran.


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PRESURIZACIÓN: El equipo o líneas que no se incluyan en la prueba hidrostática, se

deben desconectar o aislar por medio de válvulas o bridas ciegas. Se le proporcionará presión a las líneas en forma constante y moderada.

Cuando se tenga aproximadamente el 70% de la presión de prueba, se debe regular el gasto de la bomba para minimizar las variaciones de presión y garantizar incrementos no mayores de 0.0704 kg/cm2 x (10 lb/pulg2), los cuales deben leerse y registrarse.

Se debe instalar un manómetro registrador, paralelo al medidor de peso muerto y debe checarse a intervalos regulares , con respecto a éste.

El manómetro Bourdon debe usarse para aproximar las lecturas de presión y éstas no deben registrarse. Las conexiones deben checarse periódicamente para evitar fugas durante esta etapa.

Forma de efectuar la prueba de presión.


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PRUEBA DE SERVICIO: Cuando se llega a la presión de prueba el bombeo

debe detenerse y todas las válvulas y conexiones deben checarse para evitar fugas. Seguirá entonces, un período de observación durante el cual el personal encargado verificará que la presión requerida se mantenga y que junto con la temperatura se estabilice. Después de este período, debe desconectarse la bomba de inyección.

Posteriormente procedemos, con los medidores de presión y temperatura, efectuando las gráficas en el tiempo real de la prueba. Si se va a mantener una presión de prueba por cierto tiempo y se considera que el líquido de prueba de la línea, sufrirá una expansión térmica, se deben tomar precauciones para evitar el exceso de presión.


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Se debe registrar la presión continuamente durante la prueba. Deben checarse los medidores de peso muerto al principio y al final de la prueba y por lo menos cada 4 horas mientras dura la misma. Se deben registrar los resultados de la prueba, con el peso muerto en la parte de atrás de la gráfica o en cualquier otra forma que se encuentre apropiada.

En el caso de presentarse pérdidas de presión durante el período de 24 horas, que no se puedan atribuir a cambios de temperatura; en caso de duda de dichas variaciones, la prueba continuará por otras 24 horas.

PRUEBAS PARA DUCTOS ASCENDENTES Y CURVAS DE EXPANSIÓN:

La tubería de ductos ascendentes y las curvas de expansión (raiser y offset respectivamente), son conjuntamente sometidos a prueba hidrostática, cumpliendo los lineamientos indicados en el ASME B31.3, utilizando agua con inhibidor de corrosión.


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La presión de prueba es de 1.25 veces la presión máxima de trabajo, esta presión debe mantenerse por lo menos 4 horas.

La prueba hidrostática del ducto ascendente y la curva de expansión, se realiza en los sitios de fabricación de los mismos.

Después de terminadas las pruebas hidrostáticas satisfactoriamente la tubería ascendente y la curva de expansión deben ser drenadas. El agua es drenada con aire, hasta que el interior quede totalmente seco.


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La presión y la temperatura de las tuberías para el período de 24 horas de prueba, deben registrarse continuamente por medio de instrumentos.

Registro de Prueba

PurgadoAl finalizar satisfactoriamente las pruebas de las tuberías y una vez aprobadas éstas, el técnico debe hacer todas las conexiones necesarias para purgar el agua de prueba de las tuberías.


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Se deben de probar hidrostáticamente las tuberías que operen con esfuerzo circunferencial mayor que el 20% del esfuerzo mínimo de fluencia del material, de acuerdo con ASME B31.4. El esfuerzo circunferencial en la tubería durante la prueba hidrostática, no excederá el 90% del esfuerzo mínimo de fluencia.

Control de esfuerzos durante la prueba

Supervisión de la pruebaEs muy importante que durante la prueba hidrostática, se realice una supervisión rigurosa de cada una de las operaciones, con objeto de garantizar una buena calidad y confiabilidad del proyecto en construcción. El supervisor debe conocer detalladamente los planos, especificaciones, normas de diseño y construcción, requisición de materiales, procedimientos aprobados del contratista lo que manifiesta el R.T.P. y toda la información relacionada con el proyecto, con el fin de ejecutar sus funciones adecuadamente.


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En el caso de tubería se debe cumplir con lo establecido en el código ASME B31.3 o equivalente y calcular la presión de prueba utilizando la siguiente ecuación:

Sistemas de tubería:

Donde: Pph = Presión de prueba hidrostática en kPa

(kg/cm2). Pd = Presión de diseño en kPa (kg/cm2). Stp = Esfuerzo permisible a la temperatura de

prueba en kPa (kg/cm2). Std = Esfuerzo permisible a la temperatura de

diseño en kPa (kg/cm2).

Presión de Prueba Hidrostática


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Si esta presión calculada produce esfuerzos superiores al esfuerzo de cedencia del material (yield point) a la temperatura de prueba, la presión de prueba debe ser inferior a la máxima presión a la cual se pueda exceder dicho valor de cedencia del material.


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Cada fuga o falla descubierta debe repararse antes de que se haga un aumento de presión.

Recomendaciones.

El operador asegurara que el medio de la prueba esta dispuesto de tal manera que minimice el daño al ambiente.

• Cada operador tomara las precauciones necesarias para proteger a sus empleados y al publico en general durante la prueba. Se debe tener cuidado que la presión de la prueba no exceda de lo recomendado.


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La frecuencia de la revisión estará determinada por las dimensiones de la línea, la presión de operación, situación del terreno, y otros factores. Es recomendable que estos intervalos de revisión no puedan exceder de 15 meses. Si se realiza el reemplazo del segmento de tubería a corto o a mediano plazo; debe probarse a la presión requerida antes de que comience su funcionamiento.

Cada operador tendrá una revisión programada de tal manera de observar las condiciones de la superficie y así detectar posibles fugas; y algún riesgo para la salud publica.

Cuando sea necesario incrementar la presión esta se aumentara gradualmente, en una forma que pueda controlarse.


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www.acipcointernacional.com Pruebas Hidrostática para tuberías submarinas

de recolección y transporte de hidrocarburos. (Pemex).

API RP 1111 Diseño, construcción, operación y mantenimiento de ductos que transportan hidrocarburos costa fuera.

ASME B31.3 Tubería de proceso. (Process Piping).

ASME B31.4 Sistema de transporte de hidrocarburos, líquidos y de otro tipo por ductos.

Norma Pemex 2.230.14.

Bibliografía.


http://www.acipcointernacional.com/

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