TP1: Piping E Isométricos De Cañerías

Universidad Nacional del Litoral

Escuela Industrial Superior (Anexa a la FIQ)

Cátedra de Operaciones Unitarias de la Industria Química

Trabajo Práctico No 1: Piping e Isométricos de cañerías

Objetivos:

1. Efectuar un relevamiento de las cañerías y accesorios de un sistema de transporte de fluido

2. Construir un isométrico de cañería a escala.

INTRODUCCIÓN

GENERALIDADES DEL PIPING

Se denomina Piping a la disciplina de la ingeniería de diseño que estudia la forma mejor y más eficaz de transportar fluidos desde un punto a otro a través de un circuito de cañerías.

En general comprende:

a. Cálculo de dimensiones (longitudes, diámetros y espesores).

b. Selección del material de la cañería y del tipo de unión (bridada, roscada, etc).

c. Adopción - selección de los accesorios de cañerías (codos, curvas, tes), válvulas adecuadas y otros accesorios como los elementos para el control de temperatura, presión y caudal.

d. Planos de cañerías

e. Detalles del piping, como color de pintura, soporte, tipo de aislación de la cañería.

DISEÑO DE PLANOS DE CAÑERÍAS

CONSIDERACIONES BÁSICAS

1) Condiciones de servicio: Raramente las condiciones de servicio imponen en forma obligatoria el trazado de una cañería. Aún así es importante conocerlas, para lograr un mínimo de pérdida de carga, pendientes apropiadas, etc.

2) Flexibilidad: Las líneas deben tener un trazado tal que les dé flexibilidad suficiente para absorber los esfuerzos provenientes de las dilataciones.

3) Transmisión de esfuerzos y vibraciones: no debe haber transmisión de esfuerzos no admisibles, de las cañerías a los equipos y viceversa.

4) Accesibilidad: las válvulas o equipos que exijan operación o mantenimiento deben ser accesibles con facilidad. Las líneas deben ser accesibles por lo menos para inspección.

5) Mantenimiento: deben ser provistas de facilidades para mantenimiento, incluso pintura, de toda la cañería y accesorios. El desmontaje rara vez ocurre y no es considerado.

6) Seguridad: Deben prevenirse accidentes y minimizar sus consecuencias, si se producen.

7) Economía: El mejor trazado es el más barato, siempre que se respeten las demás exigencias.

8) Apariencia: Una buena apariencia, es decir, un aspecto de orden y de buena terminación es siempre necesaria, sumada a la facilidad de operación, mantenimiento y economía.

DISPOSICIÓN DE LÍNEAS.

Ninguna regla general se puede establecer en el ruteo de las cañerías y muchas veces el proyectista lo define de acuerdo a las condiciones particulares de cada proyecto. No obstante podemos definir algunas:

1) Grupos paralelos de la misma elevación: Todos los caños deben tenderse sobre una misma cota inferior para simplificar sus soportes. Los caños de gran diámetro (mas de 20") hacen excepción a esta regla, no sólo por razones deservicio, sino también porque en trayectos cortos y directos se logra economía de material. El trazado de cañería debe comenzar siempre por las líneas de mayor diámetro, por las troncales y también por las zonas más congestionadas.

2) Direcciones ortogonales del proyecto: Siempre que sea posible las líneas deben quedar al mismo nivel y paralelas a una de las direcciones ortogonales del proyecto. Siempre que sea posible todos los caños que pasan de un nivel a otro deben ser perfectamente verticales. Consecuentemente no se proyectarán cañerías en curvas y los cambios de dirección se harán a 90°.

3) Elevaciones a cotas diferentes para direcciones diferentes: Para facilitar las derivaciones y cruces de líneas, los caños horizontales paralelos a una de las direcciones ortogonales deben trazarse en elevación diferente de los caños paralelos de la otra dirección. Esta regla no necesita ser observada en caso de líneas donde no haya derivaciones ni cruces, ni cuando por motivos de flexibilidad sea necesario cambiar de dirección.

4) Flexibilidad: Para absorber mejor los esfuerzos provocados por la dilatación se hacen modificaciones en el trazado, tratando de convertir tensiones de flexión en flexo-torsión. Esto se logra por la premisa: "a cada cambio de dirección, cambio de nivel". Como regla general, ninguna línea debe comenzar y terminar en una línea recta, aunque trabaje fría o en tramos cortos. Hacen excepción aquellas que incluyen juntas de expansión que absorben los movimientos de dilatación. Las liras de expansión suelen hacerse en el plano horizontal, en nivel superior a los caños paralelos. Por motivo de economía de soportes, se colocan en la misma zona para caños que las requieran.

5) Distancia entre ejes de caños paralelos: Se toman a efectos de permitir distancias mínimas requeridas para pintura y el espacio necesario para ajustar pernos en bridas. En cañerías calientes deben preverse los movimientos laterales y el espesor de aislación. Como base de distancias mínimas se acostumbra a tomar 25 mm. de huelgo, a los que se suman la distancia de aislación diámetro de bridas, etc.

6) Cañerías de gran diámetro: En diámetros muy grandes (30" o más) para conducción de fluidos líquidos, la inercia de la masa en movimiento puede alcanzar valores considerables con las variaciones de velocidad, dirección y generación de turbulencias adicionales. Es por eso que las derivaciones se hacen a 45 en "Y" en el sentido del flujo. Se trata de mantener la velocidad lo más constante posible. También se hacen reducciones de sección donde varía el caudal. Los soportes son también de vital importancia en el diseño de cañerías.

AGRUPAMIENTOS

Los conjuntos de cañerías se agrupan en estructuras típicas, metálicas o de hormigón. Podemos mencionar entre las más utilizadas a los parrales (PIPE RACK) durmientes (PIPE PIERS) trincheras (TRENCH).

En áreas de proceso, donde se produce congestión de líneas por necesidades de operación se utilizan los racks que se proyectan paralelos a los caminos de acceso a las diferentes áreas de trabajo.

Ello implica la existencia de puentes sobre cruces de caminos y otros racks de acceso a los equipos.

Pueden ser de uno, dos o más niveles o "pisos". En los cruces o ramificaciones se procura no hacer coincidir los niveles de un rack con el otro, para que los caños que se derivan puedan cambiar su nivel con el cambio de dirección.

Las vigas que atraviesan el eje del rack, se colocan a distancias variables. Dependen del diámetro de los caños que se apoyan. Se toma generalmente el vano que produce una flecha admisible del diámetro medio de los caños. Aunque los diámetros mayores del promedio estarán con vanos sobredimensionados, los mismos son aprovechados para sostener a los de diámetro menor con vigas intermedias. Se logra así economía en el diseño. Se acostumbra a dejar un 25% extra de longitud de las vigas (ancho del rack) para futuras ampliaciones.

Para montar estos rack, se prefabrican los arcos con placas base con agujeros para pernos de anclaje. Una vez fraguadas las bases de hormigón, se montan los arcos y el resto de la estructura, con vigas también prefabricadas.

COTAS DE CAÑERÍAS Y EQUIPOS

Para fijar las cotas de las elevaciones de cañerías y equipo, de mucha importancia en el diseño de líneas de cañerías, es preciso estudiar cuáles deben quedar encima o debajo del otro. Si por ejemplo en un recipiente el fluido cae por gravedad o si las bombas deben tener succión ahogada, o si la cañería debe tener una pendiente determinada, etc.

Es requisito básico que todos los equipos, donde ello sea posible, sean instalados sobre fundaciones a nivel mínimo de 300 mm. sobre el terreno. A veces, por necesidad de proceso ellos son instalados a 1,50 m o a mayores alturas, pero esto encarece las instalaciones.

Se realiza en los casos :

a) Para aumentar la altura neta positiva de aspiración (NPSH) en estaciones de bombeo, para líquidos calientes o volátiles.

b) Por necesidad de escurrir líquidos por gravedad

c) Funcionamiento por termo sifón

Para fijar las cotas de elevación, se comienza siempre de abajo para arriba. Las elevaciones más bajas son establecidas en función de la posición de las bocas (nozzles) de los equipos colocados sobre bases con altura mínima.

Nunca debe tenerse ningún elemento de las cañerías a menos de 150 mm. del suelo, inclusive los drenajes en sus puntos más bajos. En caso necesario, se aumentará la altura de las bases de los equipos si así se requiere.

Fijadas las elevaciones más bajas, se calculan a partir de ellas todas las otras elevaciones, en función de las posiciones relativas de los equipos, tamaño de las curvas, tés, válvulas y otros accesorios de cañería, procurando que todas las elevaciones resulten las menores posibles.

La distancia vertical entre cañerías en direcciones ortogonales, para permitir el cruce de unas sobre las otras debe ser la mínima estrictamente necesaria para posibilitar las derivaciones. Esa distancia será la mínima que resulta de la colocación de una te y un codo del caño de mayor diámetro, como se muestra a continuación.

Esta distancia, como es evidente se incrementará cuando la cañería está aislada, o cuando se prevé la instalación de cañerías de mayor diámetro a futuro.

FACILIDADES PARA MONTAJE, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO.

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