Chapter 1 Introduction and Background
1.2 Optical Imaging Techniques
1.3.3 LOT data analysis
En este instructivo se incluyen consideraciones generales y referencias normativas las cuales se aplicarían para el diseño de Sistemas de tuberías, equipos y accesorios de redes internas y sistemas de combustión de equipos para el suministro de gas natural en Plantas Industriales. Este instructivo se aplicará únicamente en las instalaciones industriales donde el gas natural deberá ser usado como combustible en sistemas de tuberías con presiones hasta 4 bar (400 KPa), que van desde la salida de la estación ERMP hasta los puntos de consumo.
Tipos
En las instalaciones internas industriales se podrán utilizar los siguientes materiales: acero, polietileno y cobre.
La selección de materiales de la tubería se determina en función de su ubicación espacial dentro de la industria.
Referencia Tabla 1 – Material de tubería en función de su ubicación (ver punto 6 _ hoja 17 de la NTP.111.010)
Tabla 11: Material de la tubería en función a la ubicación
Fuente:
NTP.111.010
No se podrá utilizar materiales como PVC, hierro fundido y tuberías de polietileno destinadas a aplicaciones distintas que no cumplan con normas específicas para gas natural (ejemplo redes de distribución de agua).
a. Redes Internas Industriales en Acero
La instalación de redes de gas natural en material Acero deberán cumplir con la última edición de las normas API 5L, ASTM A 53, ASTM A 106 o equivalente. Pueden ser aérea o bajo superficie, en el caso de ser enterrado deberá poseer de un sistema de protección catódica según normas NACE
b. Redes Internas Industriales Mixtas en Polietileno y Acero
Las instalaciones mixtas pueden poseer tramos de redes enterradas, las cuales pueden ser en material Polietileno o acero, solo las redes de acero podrán instalarse en canaletas. Las tuberías de polietileno deberán cumplir con la última edición de las normas: ISO 4437, CEN prEN 1555 y norma ASTM D 2513.
c. Redes Internas Industriales en Cobre
Las tuberías de cobre para gas natural deberán cumplir con las normas ASTM 837. ASTM b88, NTP 342.052 o equivalente, con referencia especialmente a las tuberías tipo K o L. Los accesorios mecánicos y soldadura deben cumplir con la norma ANSI B16.18 o NTP 342.522-1 a NTP 342.522-20, u otras reconocidas y equivalente.
Consideraciones de diseño
Toda la instalación deberá estar dimensionada para conducir el caudal requerido por los equipos y las ampliaciones futuras previstas, teniendo en cuenta las limitaciones en la pérdida de carga y velocidad.
a. Consideraciones para la instalación de Tuberías
Las redes de gas natural bajo superficie deberán instalarse en zonas exteriores a las edificaciones que no se encuentren techadas
A partir de la estación de regulación y medición primaria la cañería se instalará en forma aérea o colocada en canal ventilado con tapa removible (rejilla o su equivalente) permitiéndose que este tramo sea enterrado cuando el mismo no atraviese ambientes de trabajo bajo techo o en las proximidades de los artefactos que alimenta.
Cuando las tuberías en la instalación interna vayan enterradas deberán tener una tapada de 60 cm y en cruce de vías vehiculares deberá llevar camiseta de protección además de señalizarse externa en todo el recorrido.
La tubería por enterrar contara con revestimiento tricapa de origen, y cinta de protección mecánica. Asimismo, se deberá colocar cinta de señalización de color amarillo de 15 cm de ancho a 30 cm del nivel superior del suelo.
Para el caso de unión de materiales distintos, por ejemplo, acero y cobre, se deberá utilizar una junta dieléctrica evitando el par galvánico
Instalación Interna para uso no industrial,
La Instalación Interna de gas dentro de los edificios destinados a oficinas, comedores o viviendas en fábricas industriales y otro tipo de construcciones similares, se deberá realizar a una presión máxima de 340 mbar.
b. Dimensionamiento de redes internas
• Consideraciones generales para el dimensionamiento y selección de materiales y
equipos.
Los materiales para utilizar en las instalaciones deberán ajustarse a los requerimientos de las siguientes normas: IRAM, ASME, ANSI, ASTM, API, BS, MSS, AWS, UNE o normas equivalentes.
o Tubería de acero, será la que corresponda a las siguientes normas o equivalentes: ASTM A-53, ASTM A-234, API 5L, ANSI B16.9, ANSI B16.11, ANSI B16.28, API 6 D.
En el diseño de la instalación deberá verificarse por cálculo el espesor adoptado en el tramo respectivo.
o Tuberías de cobre, No se usarán tuberías de cobre donde la presión excepcionalmente exceda los 340 mbar. Las tuberías de cobre a utilizarse serán del tipo K. Para baja presión podrán utilizarse las tuberías de cobre del tipo L.
o Accesorios para soldar, Deberán cumplir con algunas de las siguientes normas ANSI B 16.9 y B 16.28 o sus equivalentes (según corresponda).
➢ El material será de acero al carbono grado A o B (ASTM A 234).
➢ La identificación de los accesorios se realizará según norma ANSI B 16.11, MSS SP 25.
➢ Podrán utilizarse accesorios para soldar tipo socket weld. • Condiciones básicas para el dimensionamiento
El dimensionamiento de la tubería de gas natural seco depende entre otra de los siguientes factores
o Máxima cantidad de gas natural seco requerido por los equipos de consumo o Demanda proyectada futura, incluyendo el factor de simultaneidad
o Caída de presión permitida entre el punto de suministro y los equipos de consumo o Longitud de la tubería y cantidad de accesorios
o Gravedad específica y poder calorífico del gas natural seco o Velocidad permisible del gas
• Cálculo de velocidad y caída de presión
En todos los puntos de la instalación la velocidad de circulación del gas deberá ser siempre inferior al 30 m/s, para evitar vibraciones y ruidos excesivos en el sistema de tuberías Se establece para el dimensionamiento de las tuberías, que las mismas transporten el caudal requerido por los equipos, incluyendo las futuras ampliaciones, teniendo en cuenta ciertas limitaciones en las perdidas de carga y velocidades de circulación.
Para presiones hasta un máximo de 5Kpa (50mbar) se empleará la fórmula de Poole.
Donde:
Q: caudal de gas (m3/h) (condiciones estándar) D: diámetro de la tubería (cm).
PA: presión absoluta a la entrada del tramo de tubería (kg/cm2).
PB: presión absoluta a la salida del tramo de tubería (kg/cm2).
s
: densidad relativa del gas.l
: longitud de tubería en metros incluyendo la longitud equivalente de los accesorios que la componen.Para gases de media y alta presión, puede emplearse la fórmula de Renouard simplificada:
Donde:
PA: presión absoluta a la entrada del tramo de tubería (kg/cm2).
PB: presión absoluta a la salida del tramo de tubería (kg/cm2).
ρ : densidad relativa del gas 0.65 (aire ρ =1). L: longitud de cálculo de la tubería (km).
Q: caudal de gas normal a 15ºC y 760 mmHg (m3/h). D: diámetro interior de la tubería (mm).
Se aclara lo siguiente:
Esta fórmula es válida para presiones en el rango 0 a 4 barg y para Q/D< 150. La longitud de cálculo L será la longitud real del tramo más la longitud equivalente por los accesorios de este.
Para el cálculo de velocidad del gas natural en la tubería se utilizará la siguiente fórmula
siendo entonces:
V: velocidad de circulación en m/seg Q: caudal de gas normal (m3/h)
P: presión absoluta de cálculo (kg/cm2) D: diámetro interno de la cañería (mm)
La velocidad deberá ser siempre menor o igual a 30m/s.
c. Estaciones de regulación secundaria
Las instalaciones industriales podrán contar con regulación de segunda etapa para los casos en que la presión de utilización en los artefactos difiera de la presión regulada en estación de regulación y medición primaria
Las Estaciones de regulación secundarios deberán ubicarse en lugares accesibles y serán adecuadamente protegidos. En los casos de difícil acceso, se instalará en un lugar conveniente una válvula de cierre rápido y accionamiento manual que bloquee totalmente la estación de regulación secundario.
Las ERS contarán con los siguientes elementos aptos para soportar la presión de diseño: válvula de bloqueo de cierre rápido y accionamiento manual, reguladores de presión, válvula de seguridad por alta presión, manómetro con sus correspondientes válvulas de bloqueo y válvulas de venteo manual aguas abajo del regulador. Los reguladores serán instalados entre elementos que posibiliten su remoción.
Ver disposición de la información en plano de ERS, Anexo 12.
d. Sistemas de protección catódica
Toda tubería metálica sometida a un medio electrolítico (enterrada o sumergida) deberá ser protegida catódicamente. Los procedimientos, incluyendo los de diseño, instalación, operación y mantenimiento de los sistemas de protección catódica, deberán ser llevados a cabo bajo la responsabilidad y dirección de una persona que acredite experiencia y preparación en los métodos de control de corrosión de cañerías con certificación NACE CP2.
Se deberá instalar un conjunto aislante dieléctrico, en aquellas zonas donde sea necesaria la aislación eléctrica de una parte de la tubería para facilitar el control de la corrosión en las mismas (puntos atípicos como traslape entre tuberías aérea y enterrada, etc.), el aislamiento será en ambos extremos de la tubería.
Se deberá Instalar postes de medición de potencial de prueba para controlar el comportamiento de la protección catódica
• Criterios de Protección Catódica
Los criterios y metodología por emplear, para las estructuras de acero son los que a continuación se enumeran, debiendo su aplicación ajustarse a lo indicado en cada caso. Un potencial negativo (catódico) de por lo menos 850 mV, con la protección catódica aplicada. Este potencial está referido a un electrodo de Cu/SO4Cu saturado. las caídas de tensión distintas de las producidas en la interfase estructura-electrolito, deben ser determinadas para la interpretación válida de este criterio.
Nota: Dichas caídas de tensión serán determinadas por alguno de los siguientes métodos: o Por medición o cálculo.
o Por revisión del comportamiento histórico del sistema de protección catódica. o Por evaluación de las características físicas y eléctricas de la tubería y su entorno. o Por determinación de evidencias físicas de corrosión.
o Un potencial negativo de polarización de por lo menos 850 mV con respecto a un electrodo de referencia de CU/SO4CU saturado. La medición de este potencial se hará sin la aplicación de la corriente de protección (para el caso
de existir el aporte de más de una fuente, se deberán interrumpir las mismas simultáneamente y en forma periódica).
o Un mínimo de 100 mV de polarización catódica entre la superficie de la estructura y un electrodo de referencia estable en contacto con el electrolito. La formación o decaimiento de la polarización puede ser medido para satisfacer este criterio.
Los siguientes registros deberán ser conservados durante la totalidad del tiempo que la tubería permanezca en servicio:
o Planos, indicando la ubicación de la tubería protegida catódicamente, dispositivos y sistemas de protección catódica y las estructuras próximas conectadas al mismo sistema.
o Informe de ensayos, relevamientos e inspecciones de los sistemas de protección catódica, potenciales y cobertura aislante.
o Informe de las reparaciones y cambios de tuberías efectuados.
o Informes de los monitoreos continuos de espesores efectuados sobre la línea, y los resultados de este.
e. Criterios de seguridad en las redes internas y Equipos
El diseño y la fabricación de los artefactos, equipos y materiales deberá ser tal, que éstos funcionen en forma segura y no entrañen peligro para las personas ni los bienes, siempre que se utilicen en condiciones normales de funcionamiento.
Se entenderá que los artefactos y equipos están "en condiciones normales de funcionamiento", cuando simultáneamente:
• Estén correctamente instalados y sean sometidos a un mantenimiento periódico de conformidad con las instrucciones del fabricante y las reglamentaciones vigentes;
• Presenten variación normal en la calidad del gas y fluctuación normal en la presión de suministro; y
• Se utilicen de acuerdo con los fines previstos.
Todos los artefactos se pondrán en el mercado provistos de advertencias oportunas en el propio artefacto y en su embalaje, acompañados de:
• Un manual de información técnica destinado al instalador;
• Un manual de instrucciones para su uso y mantenimiento, destinado al usuario
El manual de información técnica destinado al instalador deberá contener todas las instrucciones de instalación, de regulación y de mantenimiento necesarias para la correcta ejecución de dichas funciones y para la utilización segura del artefacto y equipo. El manual deberá precisar, en particular y según sea de aplicación:
• El tipo de gas utilizado, • La presión de suministro,
• La cantidad de ingreso de aire exigido, indicado en superficie de ventilación permanente: o para la alimentación de combustión,
o para evitar la creación de mezclas con un contenido peligroso de gas no quemado para los artefactos no provistos del dispositivo
• Las condiciones de evacuación de los gases de combustión,
• Las instrucciones para la conversión de un gas a otro (para artefactos que admitan conversión).
Las instrucciones de uso y mantenimiento destinadas al usuario deberán incluir toda la información necesaria para una manipulación y funcionamiento seguro y un uso racional de la energía, incluido el mantenimiento. En particular, deberán llamar la atención del usuario sobre el mantenimiento y las posibles restricciones referidas a su uso.
Las advertencias que figuren en artefactos, equipos y en sus embalajes deberán indicar de forma clara el tipo de gas, su sistema de evacuación de los productos de la combustión, la presión de suministro y las posibles restricciones referidas a su uso, en particular la advertencia de no instalar el artefacto en locales que no dispongan de la ventilación permanente y suficiente.
El diseño y la fabricación de los componentes destinados a ser utilizados en un artefacto, equipo deberá ser tal que, montados de acuerdo con las instrucciones del fabricante de dichos componentes, funcionen correctamente para los fines previstos. Los componentes se suministrarán acompañados de las instrucciones para su instalación, regulación, empleo y mantenimiento
Los materiales para la instalación interna serán adecuados para el uso al que vayan a ser destinados y serán resistentes a las condiciones mecánicas, químicas y térmicas a las que tengan que ser sometidos.
Consideraciones en Artefactos y Equipos:
Los artefactos y equipos se fabricarán de manera que, cuando se utilicen en condiciones normales de funcionamiento, no se produzca ningún desajuste, deformación, rotura o desgaste que pueda representar una merma de la seguridad ni de su rendimiento térmico.
El diseño y la fabricación de los artefactos deberán ser tales que los riesgos de explosión en caso de incendio de origen externo sean mínimos.
Los artefactos y equipos se diseñarán y fabricarán de manera que impidan la entrada de agua y de aire en el circuito de gas.
Los artefactos y equipos que posean alimentación de energía auxiliar no deberán constituir una fuente de peligro, ante una repentina interrupción y reanudación o fluctuación de esta energía.
El diseño y la fabricación de los artefactos y equipos deberán ser tales que se prevengan los riesgos de origen eléctrico. Este requisito se considerará satisfecho cuando se cumplan los objetivos de seguridad respecto a los peligros eléctricos.
Todos los componentes del artefacto o equipo sometidos a presión o a temperatura deberán resistir, sin deformarse hasta el punto de comprometer la seguridad, las tensiones mecánicas y térmicas a que estén sometidos.
El artefacto o equipo deberá diseñarse y ser construido de manera que el fallo de uno de sus dispositivos de seguridad no constituya un peligro.
En un artefacto equipado con dispositivos de seguridad y de regulación, los dispositivos de regulación deberán actuar sin interferir el funcionamiento de los de seguridad.
Todos los componentes de un artefacto o equipo que hayan sido instalados o ajustados en la fase de fabricación, y que no deban ser manipulados por el usuario ni por el instalador, irán adecuadamente protegidos para evitar su manipulación.
Las manecillas de mando y de regulación deberán identificarse de manera clara y precisa e incluir todas las indicaciones útiles para evitar cualquier falsa maniobra por el usuario. Estarán concebidos de forma que se impidan las manipulaciones involuntarias
f. Sistemas de puesta a tierra para redes internas
Para la protección del sistema de redes internas de gas natural el usuario deberá prever la conexión de puesta a tierra en algún o algunos de los tramos de la red interna, cuyo valor debe ser no mayor a 25 Ohm calculados e instalados según las reglamentaciones vigentes. Deberán usarse cables de conexión, jabalinas para puesta a tierra, para minimizar los riesgos originados por corrientes eléctricas.
Planos Tipo
a) Disposición de la información en plano layout (Ver Anexo 13). b) Disposición de la información en plano isométrico (Ver Anexo 14).