Códigos de diseño

Este Documento de Medidas Técnicas cubre el uso de estándares de tuberías y el diseño y mantenimiento de sistemas de tuberías. Se hace referencia a los códigos de práctica y normas pertinentes.

Los Documentos de Medidas Técnicas Relacionadas son:

Los Criterios de Nivel 2 pertinentes son 5.2.1.5(35)a, b, c y 5.2.1.6(38)g.

Los sistemas de tuberías son el método más utilizado para transportar fluidos en las industrias de proceso. La integridad de los sistemas de tuberías depende de varias consideraciones y principios que deben observarse al diseñar, construir y mantener las tuberías de la planta de proceso. Las tuberías se componen de muchos componentes, incluidos tubos, bridas, soportes, juntas, pernos, válvulas, filtros, juntas flexibles y de expansión. Dichos componentes están disponibles en una variedad de materiales, tipos y tamaños y pueden fabricarse según un estándar nacional o tal vez un artículo patentado por el fabricante. Las tuberías de transmisión no están incluidas en el alcance de este documento.

El operador debe demostrar que diseña sistemas de tuberías con base en los requisitos de las normas aceptadas a nivel nacional y utiliza personas competentes para implementar buenas prácticas de diseño con respecto al diseño mecánico y de procesos.

Algunas empresas publican sus propios estándares de tuberías internas basados ​​en la información relevante de los estándares nacionales y del sector industrial. Estos estándares internos a menudo incluyen la selección de materiales y otros elementos necesarios para especificar las tuberías y los componentes del sistema de tuberías para los fluidos específicos que maneja la empresa. Cuando este sea el caso, la empresa debe demostrar el cumplimiento de la norma, que la norma ha sido elaborada por personas competentes y que la norma está sujeta a revisión periódica.

Las tuberías y los componentes de las tuberías normalmente se fabrican para cumplir con los requisitos de las normas nacionales, como el Código ASME B31 para tuberías a presión o BS 1560 Bridas circulares para tuberías, válvulas y accesorios. La fabricación según dichos estándares garantiza que los artículos sean adecuados para su uso en condiciones de funcionamiento específicas. Normalmente, una norma define las tensiones admisibles y los rangos de temperatura y presión en los que se puede utilizar el componente de tubería. Además, algunos grupos del sector industrial publican normas para el manejo de sustancias específicas. Como ejemplos, Euro Chlor publica estándares para sistemas de tuberías de cloro y la Asociación de Gas LPG publica estándares para sistemas de tuberías de GLP.

Si bien los aceros al carbono y al acero inoxidable son materiales de construcción comúnmente utilizados, cada vez se utilizan más sistemas de tuberías no metálicas y revestidas o de plástico. La selección del material de construcción debe tener en cuenta la variación en las condiciones del proceso que puede ocurrir en condiciones de alteración previsibles. La resistencia de algunos materiales cambia considerablemente a temperaturas elevadas. Por lo general, la resistencia mecánica de las tuberías y los fuelles de plástico se reduce considerablemente a temperaturas elevadas. Los aceros pueden sufrir fractura frágil a bajas temperaturas. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que las desviaciones en las condiciones del proceso, como la temperatura, la presión y la composición del fluido, se identifiquen y evalúen en relación con el diseño de la tubería.

En las tuberías se produce corrosión/erosión debida al flujo de fluidos. En la práctica, para las tuberías, es habitual seleccionar materiales de construcción que se corroan lentamente a un ritmo conocido y tener en cuenta la pérdida de material debida a la corrosión/erosión. Todos los componentes de las tuberías, como juntas y fuelles, deben ser compatibles con el fluido. El operador debe demostrar que cuenta con procedimientos para garantizar la selección y el uso correctos de los materiales de construcción en los sistemas de tuberías.

La corrosión de la superficie exterior de los componentes y soportes de las tuberías puede aparecer como corrosión por picaduras o grietas. Pintar con las especificaciones adecuadas extenderá significativamente el período hasta el inicio de la corrosión, pero la durabilidad del acabado de la pintura depende en gran medida de la calidad de la preparación de la superficie. El aislamiento instalado incorrectamente puede proporcionar las condiciones ideales para la corrosión y debe impermeabilizarse o protegerse de la humedad y los derrames para evitar el contacto del material húmedo con las superficies del equipo. La aplicación de un revestimiento impermeable, como betún, al exterior de la tubería es beneficiosa en algunas circunstancias. Envolver o encintar las tuberías para brindar protección también es una práctica común. La protección catódica es un método electroquímico de control de la corrosión que ha encontrado una amplia aplicación en la protección de estructuras subterráneas de acero al carbono, como tuberías y tanques, contra la corrosión del suelo. La superficie metálica del equipo de proceso se convierte en cátodo en un circuito electrolítico para evitar el desperdicio de metal.

El operador debe demostrar que cuenta con programas de inspección y mantenimiento para los sistemas de tuberías que transportan fluidos peligrosos y, en particular, para las tuberías con revestimiento.

Las uniones de tuberías son a menudo el punto de fuga en los sistemas de tuberías y el número de uniones en los sistemas de tuberías debe minimizarse cuando sea posible. Las uniones se pueden soldar permanentemente para sistemas de alta integridad o se pueden usar tipos reformables como bridas, tornillos o accesorios de compresión. Las uniones soldadas deben cumplir los requisitos de una norma como la BS 2971 'Especificación para soldadura Clase II de tuberías de acero al carbono para transportar fluidos'. Las soldaduras se deben inspeccionar mediante un método adecuado según los requisitos de la aplicación. La radiografía y los ultrasonidos se utilizan ampliamente cuando se requieren soldaduras de alta integridad. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que el método de unión empleado proporcione el nivel adecuado de integridad.

La falta de consideración de las tensiones, reacciones y movimiento de la tubería y el equipo conectado en la fase de diseño puede provocar fallas en los soportes, fugas en las juntas bridadas, distorsión de los cuerpos de las válvulas y fallas en los elementos en línea, como los fuelles. En particular, el desastre de Flixborough se produjo debido a una falla en los fuelles. El operador debe demostrar que personas competentes realizan el diseño mecánico de los sistemas de tuberías.

Las tuberías que contengan fluidos peligrosos deben protegerse contra daños por impactos mecánicos externos, fugas de tuberías adyacentes y fuentes externas de calor. Las tuberías deben enrutarse para tener en cuenta el requisito de acceso seguro para la operación, inspección y mantenimiento. Los soportes de tuberías y los puentes deben diseñarse con suficiente resistencia mecánica para las cargas que se ejercen sobre ellos y para la resistencia al impacto del tráfico cuando corresponda. Se deben usar barreras Armco o equivalentes para proteger las rutas de tuberías cercanas a las carreteras.

Para fluidos peligrosos, la tubería debe evitar las "tramos muertos" y estar diseñada para facilitar el drenaje para evitar que el fluido quede atrapado. Deben evitarse las bolsas en las tuberías que transportan lodos, fluidos que pueden crear obstrucciones o formar condensados ​​corrosivos. El diseño de los sistemas de muestreo debe ser apropiado para el peligro del fluido y tener debidamente en cuenta problemas como la congelación o la formación de sólidos/hidratos que provocan obstrucciones. Es probable que el uso de válvulas dobles o el uso de sistemas de muestreo patentados de alta integridad sean apropiados para el muestreo de sustancias peligrosas. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que la orientación y el enrutamiento de las tuberías minimicen tanto la probabilidad de pérdida de contención como cualquier pérdida subsiguiente del inventario de sustancias tóxicas o inflamables, y que se instalan medidas para proteger las tuberías cuando sea necesario.

Durante el diseño, la operación de cada sistema de tuberías debe comprenderse claramente no solo en condiciones normales, sino también en aquellas condiciones que surjan durante el arranque, la parada y como resultado de alteraciones del proceso. Estos elementos también deben abordarse durante los estudios HAZOP del proyecto. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que los fenómenos que se sabe que causan problemas en los sistemas de tuberías se consideren y se permitan en el diseño mecánico o se eliminen cuando sea posible. Estos deben incluir:

La válvula es el medio principal para aislar el equipo de proceso y se proporciona tanto para fines de mantenimiento como de emergencia. Para el mantenimiento también es necesario considerar los requisitos para cumplir con los estándares de aislamiento (persianas, etc.). Cuando se proporciona aislamiento, es posible atrapar líquido entre válvulas cerradas y, en algunas circunstancias, los cambios de temperatura en el fluido pueden provocar la expansión térmica del líquido atrapado y la pérdida de contención. La ubicación de las válvulas de aislamiento debe ser una consideración primordial durante los estudios HAZOP. El operador debe demostrar que existen procedimientos para identificar los requisitos para el aislamiento seguro de la planta de proceso con fines de emergencia y mantenimiento. Cuando la expansión térmica sea un problema, el operador debe poder demostrar que se han llevado a cabo programas de capacitación y concientización y que se ha instalado alivio de presión donde sea necesario.

Donde el fluido fluye a través de una tubería se genera electricidad estática. Las propiedades conductivas del fluido y del sistema de tuberías afectan el proceso de carga y, en algunos casos, es necesario restringir los caudales para controlar la generación estática. Existe un requisito básico para la conexión a tierra de los equipos de proceso para evitar la ignición de vapores inflamables por descarga estática. El operador debe demostrar que existen procedimientos para garantizar que el diseño de las tuberías cumpla con los requisitos de los códigos de práctica estándar, como BS 5958: 1991, para el control de la electricidad estática. Además, deben existir procedimientos para la prueba periódica de la continuidad a tierra de las tuberías cuando sea necesario.

La especificación de fabricación debe especificar los procedimientos de soldadura y unión, las tolerancias de alineación, los límites de defectos, el alcance de las pruebas visuales y no destructivas. Las tuberías deben construirse de acuerdo con los isométricos aprobados por personas competentes. Las pruebas de presión deben llevarse a cabo según los procedimientos escritos para confirmar la contención adecuada en las condiciones del proceso. Deben existir procedimientos de puesta en servicio para garantizar que las tuberías instaladas se inspeccionen antes de su uso para identificar cualquier falla de diseño que pueda haberse introducido en la etapa de construcción y para confirmar la idoneidad para el uso.

Los sistemas de control de las tiendas deben estar implementados para garantizar que solo los elementos adecuados para la tarea del proceso en particular puedan extraerse para el trabajo de reparación/reemplazo. De manera similar, los controles de compra deben garantizar que los materiales comprados sean adecuados para el proceso en particular. El operador debe demostrar que existen sistemas sólidos para controlar la compra, el almacenamiento y la entrega de materiales y artículos para su uso en la planta de procesos peligrosos. Los cambios en las especificaciones, etc. deben considerarse en Sistemas de control de cambios.

Se requieren aceros especiales para manipular el cloro a baja temperatura para evitar la fragilización y, a altas temperaturas, el cloro quema el acero dulce. El caudal de cloro líquido a través de las tuberías se restringe para evitar eliminar la capa de cloruro férrico de la superficie de la tubería que protege contra la erosión/corrosión. El gas de cloro húmedo corroe el acero dulce y el acero revestido con ebonita se usa para esta tarea. Donde los ROSOV pueden atrapar el cloro líquido, se instala un alivio de presión en la tubería.

Para el uso de líquidos sobre el suelo, se utiliza tubería sin costura de acero al carbono y las uniones pueden ser bridadas o soldadas. Los accesorios atornillados solo están permitidos en diámetros de tubería de hasta 50 mm y no se pueden usar accesorios de compresión. Las tuberías de cobre y polietileno no están permitidas para servicio con líquido, pero se puede usar cobre para servicio con vapor para tuberías de hasta 15 mm de diámetro junto con accesorios de compresión.

Puede usarse acero dulce o acero inoxidable con óxido de etileno, sin embargo, el acero dulce debe estar libre de oxidación para evitar el inicio de la polimerización exotérmica. Las juntas con bridas deben tener juntas de junta de PTFE enrolladas en espiral de acero inoxidable o juntas Fluon atrapadas. CAF no es adecuado para su uso por encima de 25°C y el caucho natural no está permitido. Las juntas deben mantenerse al mínimo.

Existe una gran cantidad de normas británicas que cubren los componentes que pueden estar presentes en un sistema de tuberías, tales como:

Algunas de las normas más generales y códigos de práctica de interés se dan a continuación.

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