Key Elements

Se establecen los requisitos para el diseño y selección de materiales del ducto para el transporte de un gas acido considerando las condiciones de operación, requisitos particulares del derecho de vía y de la construcción.

En el diseño deben evitarse condiciones que puedan causar esfuerzos mayores a los permisibles y que puedan causar fallas al sistema. Se deben tomar medidas adicionales para proteger al ducto cuando se encuentre expuesto a actividades que puedan originarle daños.

2.11.1 Bases de usuario

El área que solicite la construcción de un sistema de ductos para la transportación del gas en este caso “CO2”, debe expedir las bases de usuario donde se indiquen

las características técnicas y parámetros de calidad que el ducto debe cumplir. La mínima información que debe contener este documento es:

• Descripción de la obra. • Localización.

• Condiciones de operación.

60  • Información sobre el derecho de vía ó sugerencia de trazo.

• Condiciones de mantenimiento.

• Instrumentación y dispositivos de seguridad.

2.11.2 Presión interna

La tubería y sus componentes deben diseñarse para una presión interna de diseño (Pi) igual o mayor que la presión de operación máxima (MOP) a régimen constante, la cual no debe ser menor a la presión de la carga hidrostática en cualquier punto del ducto en una condición estática.

La capacidad por presión interna para tubería que transporta líquido o gas, está

dada por la siguiente expresión basada en la fórmula de Barlow (ASME B31.8, sección 841.11):

2.11.3 Clasificación por clase de localización

La clase de localización se obtendrá en base a la norma ASME B31.8 sección 840.21

2.11.4 Temperatura y presión de diseño del ducto de transporte de CO2

2.11.4.1 Principios básicos

La temperatura y la presión de diseño de un sistema afectan la seguridad, la confiabilidad y la economía de la planta. La fijación de la temperatura y la presión de diseño influencian o determina el material a utilizar, el espesor del componente, la flexibilidad de la tubería, la disposición de las unidades, los soportes, el aislamiento, la fabricación y las pruebas de los equipos y sistemas de tuberías a ser instalados.

La temperatura y la presión de diseño deben ser establecidas de forma tal que sean adecuadas para cubrir todas las condiciones de operación previsibles, incluyendo arranque, parada, perturbaciones del proceso, incrementos

planificados en la severidad de operación, diferentes alimentaciones y productos, y ciclos de regeneración, cuando aplica.

En general, las condiciones de temperatura y presión de diseño para equipos de planta (recipientes a presión, calderas, tanques, intercambiadores de calor, columnas, reactores, etc.), así como las condiciones generales de diseño para tubería son establecidas durante el desarrollo de la ingeniería básica.

En lugar de definir condiciones de diseño separadas para cada uno de los equipos y sistemas de tuberías considerados en un proyecto, normalmente es recomendable definir sistemas que estén expuestos a las mismas condiciones y protegidos por el mismo arreglo de alivio de presión, lo cual permite una definición común de las condiciones de diseño, resultando en un diseño coherente y de fácil seguimiento durante las fases de ingeniería de detalles, fabricación, construcción y prueba.

2.11.4.2 Tubería de transporte de flujo de gases

Es un sistema que consta de tubos, bridas, pernos, empaquetaduras, válvulas, accesorios, juntas de expansión, tensores, juntas giratorias, elementos para soportar tuberías, y aparatos que sirven para mezclar, separar, amortiguar, distribuir, medir y controlar el flujo.

2.11.4.3 Tratamiento térmico

Es el calentamiento uniforme de una estructura, tubería, o porción de la misma, a una temperatura suficiente para aliviar la mayor parte de la tensión residual, seguida por un enfriamiento uniforme, suficientemente lento para minimizar el desarrollo de nuevas tensiones residuales.

62  2.11.5 Temperatura de diseño

La temperatura de diseño de equipos y sistemas de tuberías se define generalmente como la temperatura correspondiente a la más severa condición de temperatura y presión coincidentes, a la que va a estar sujeto el sistema. De igual importancia en el diseño y las especificaciones mecánicas son la temperatura mínima y, en algunos casos, otras temperaturas extremas que puedan ocurrir a vacío o a bajas presiones de operación. Como todos estos niveles de temperatura de diseño, mínima y de operación extrema, tienen una influencia significativa en el diseño mecánico, en la selección del material, y en la economía de los sistemas considerados, es necesario para los diseñadores considerar cada uno de ellos cuando se especifican las condiciones de diseño. Considerando estos factores, los

diseñadores de proceso deben especificar la temperatura de diseño (que representa el máximo límite de temperatura) y la temperatura crítica de

exposición (que representa el límite mínimo de temperatura) para todos los sistemas.

2.11.5.1 Temperatura de operación máxima

Es la temperatura más alta del fluido del proceso prevista para las desviaciones esperadas de la operación normal. Esto incluye arranque, despresurización, parada, operaciones alternadas, requerimientos de control, flexibilidad operacional y perturbaciones del proceso. La definición de esta temperatura debe ser considerada individualmente, evaluando las causas que la determinan, y cualquiera que sea el caso determinante, se debe establecer en los documentos de diseño.

2.11.5.2 Temperatura de diseño de equipos

La temperatura de diseño de los equipos a presión o a vacío se determina estableciendo las condiciones más severas, simultáneas, de temperatura y presión

que ocurrirán en cualquier fase de las operaciones del proceso. Esta temperatura se usa en el diseño mecánico para establecer los niveles de esfuerzo de diseño y determinar los espesores mínimos del metal que se requieren para satisfacer los códigos u otros criterios mecánicos.

2.11.6 Presión de diseño de equipos y de transporte de gas 2.11.6.1 Presión de diseño

Es la máxima presión interna o externa utilizada para determinar el espesor mínimo de tuberías y recipientes y otros equipos.

Para condiciones de vacío parcial o total, la presión externa es la máxima diferencia entre la atmosférica y la presión en el interior del recipiente o tubería.

La presión de diseño especificada para equipos y tuberías esta normalmente basada en la presión de operación máxima, más la diferencia de presión entre la presión máxima de operación y la presión fijada en el sistema de alivio de presión (AP). Esta diferencia de presión es requerida para prevenir la apertura prematura de una válvula de alivio de seguridad o la falla prematura de un disco de ruptura.

2.11.6.2 Presión de operación

Es la presión a la cual los equipos o tuberías están normalmente expuestos durante la operación de los mismos.

2.11.6.3 Presión de operación máxima

Es la máxima presión prevista en el sistema debida a desviaciones de la operación normal. Esto incluye arranques, paradas, operaciones alternadas, requerimientos de control, flexibilidad de operación y perturbaciones del proceso. La máxima presión de operación debe ser al menos 5% mayor que la presión de operación.

64  2.11.6.4 Presión de Trabajo Máxima Permisible

Es la máxima presión manométrica permisible en el tope de un recipiente colocado en su posición de operación, a una temperatura establecida. Esta presión se basa en cálculos que usan el espesor nominal, excluyendo la tolerancia por corrosión y excluyendo el espesor requerido para satisfacer cargas diferentes a las de presión para cada elemento de un recipiente. La PTMP no se determina normalmente para recipientes nuevos, pero se usa en recipientes que van a ser redimensionados o en estudios relacionados con usos alternos del equipo.

2.11.6.5 Presión de prueba hidrostática

Es la presión manométrica aplicada al equipo o tubería durante la prueba hidrostática. La mínima presión requerida y la máxima presión permisible para la prueba dependen del código aplicado.13

2.12 MARCO TEÓRICO REFERENCIAL