GROUP DEVELOPMENT OF ASSETS TABLE ON 31/3/
2. Methods of Consolidation
Los requerimientos de diseño del Código se consideran adecuados para la seguridad pú- blica bajo todas las condiciones encontradas en la industria del gas. Sin embargo, pueden darse situaciones particulares que merezcan atención adicional para su resolución en el contexto de las buenas prácticas de ingeniería.
Entre otras se mencionan las siguientes situaciones: • Largas luces no soportadas.
• Suelo inestable
• Vibraciones de origen mecánico y acústico
• Desplazamientos diferenciales inducidos por sismos • Esfuerzos de origen sísmico
• Tensiones causadas por diferencias de temperatura
La causa más importante de daños a tuberías es el contacto con personas que por diversas razones realizan actividades en las proximidades del tendido. La ejecución de tareas de construcción, mantenimiento, etc. puede provocar el contacto entre el equipamiento y la tubería con los consiguientes daños.
Por lo tanto, la probabilidad que ocurra este tipo de daños esta directamente asociada a la densidad poblacional, actividades urbanas o industriales, etc.
En reconocimiento a esta cuestión, este Código prescribe distintas medidas como, por ejemplo, incrementar la profundidad de la tapada en función de la Clase de Localización, cualidad que se asigna en función del grado de exposición de la tubería a actividades humanas.
Otra medida que apunta en la dirección de mitigar las consecuencias de eventuales con- tactos es la de disminuir las tensiones admisibles (aumentando la robustez del diseño) en la medida en que aumenta la densidad poblacional (Clases de localización más altas). La modificación en la denominación (Indice de Densidad de Población por Clase de Lo- calización) y en la designación de los niveles (Originalmente literales y actualmente nú- meros) no impide que exista una correlación que asegura requerimientos de seguridad comparables.
Los sistemas de tuberías construidos bajo la clasificación establecida en ediciones ante- riores del Código pueden continuar operando en la medida en que respondan a la clasifi- cación vigente en el momento de su construcción y que se encuentren libres de defectos no aceptables por el Código.
Edificios para ocupación humana.
Generalidades.
Para establecer la cantidad de edificios para uso humano en la jurisdicción de una tubería, debe delimitarse una zona distante ¼ de milla (~ 400 m) a cada lado del eje del trazado de la tubería, dividir la tubería en tramos de un largo de una milla (~ 1.600 m) al azar y con- tar la cantidad de edificios que quedan encuadrados dentro de cada zona.
En este conteo el Código remienda no tomar límites estrictos previendo posibles expan- siones urbanas, asentamientos industriales, etc.
Clases de Localización para el diseño y la construcción.
Clase de localización 1: Existen menos de 10 edificios destinados para la ocupación humana en el área de influencia.
• Clase 1, División 1: El factor de diseño esta comprendido entre 0,72 y 0,80. La presión de prueba hidrostática es de 1,25 veces la MAOP.
• Clase1, División 2: El factor de diseño es igual o menor a 0,72 y la presión de prueba hidrostática es 1,10 veces la MAOP.
Clase de localización 2: Contiene entre 10 y 46 edificios destinados a ocupación humana. Clase de Localización 3: Contiene más de 46 edificios destinados a ocupación humana y excluye las áreas Clase 4.
Clase de Localización 4: Areas en las que prevalecen edificios de varios pisos, de tráfico pesado o denso, con varias otras facilidades de servicio bajo tierra.
Para la asignación de las Clases de Localización 1 y 2 deben efectuarse consideraciones adicionales relacionadas con la posibilidad de congregación de personas.
La asignación de una clase se refiere únicamente a un área geográfica que reúne determi- nadas condiciones y no necesariamente indica que puede utilizarse el máximo factor de diseño permitido para todas las ubicaciones y componentes dentro de esa área. Debe pon- derarse el criterio y la filosofía del Código en el sentido de minimizar los riesgos por ex- posición de ciertos tramos o componentes a la actividad humana.
Tuberías de acero.
Los requerimientos de diseño para tuberías de acero que sean usados en transporte de gas deben tener un espesor mínimo que, basado en la presión de diseño, satisfaga la expresión siguiente:
2St
P FET
D
=
Control y arresto de la fractura.
Se deben establecer criterios para asegurar la tenacidad suficiente y la relativa insensibi- lidad a la propagación de fracturas en tuberías diseñadas para operar a tensiones circunfe- renciales superiores al 40% de la SYMS en tuberías de NPS 16 o superiores. Lo mismo aplica al caso de tuberías de NPS 16 o menores, cuando están diseñadas para operar a tensiones circunferenciales superiores al 72% de la SYMS.
Los medios aceptables son asegurar que la tubería posee suficiente ductilidad (material, diseño, etc.) o por instalación de elementos de arresto.
Control de fractura frágil. La tenacidad del material de la tubería puede establecerse
cumpliendo los requerimientos suplementarios SR5 y SR6 de la API 5L, aunque otras alternativas son aceptables.
El valor medio de corte de la superficie de fractura de tres especimenes para el ensayo Charpa de cada colada no será inferior al 60% y cualquier promedio de tres probetas de cada orden de un mismo diámetro, espesor y grado no será inferior al 80%.
Alternativamente, cuando se utilice el TTDW (Tear Test Drop Weight), al menos el 80% de los especimenes deberán exhibir no menos del 40% de superficie de fractura con as- pectos de fractura dúctil.
Arresto de fractura dúctil. La tubería debe ensayarse de acuerdo con el requerimiento su-
una colada debe exceder el valor de energía calculado mediante alguna de las ecuaciones siguientes:
(a) Laboratorios Batelle Columbus 1 1 2 3 3 0, 0108 CVN = σ R t (b) AISI 3 1 2 2 0, 0345 CVN = σ R
(c) Consejo de Gas Británico 1 2 0, 0315 R CVN t σ =
(d) Corporación de Acero Británica 2
0, 00119
CVN = σ R
CVN Energía absorbida por el espécimen de tamaño completo [lbf-ft] R Radio de la tubería [pulg]
t Espesor de pared [pulg] Tensión circunferencial [ksi]
Arrestadores de fisura mecánicos. Consisten de manguitos, envolturas con alambre, en-
grosamientos u otros diseños/dispositivos apropiados para los que se haya comprobado un comportamiento confiable como restricciones a la propagación de la fractura dúctil y deben instalarse a intervalos regulares en la línea.
Cuando se encuentren presenten hidrocarburos pesados mezclados en fase gaseosa que puedan estar sujetos a bruscas descompresiones, los requerimientos anteriores pueden tornarse más estrictos. El Código exige efectuar estudios que sustenten objetivamente la aplicabilidad de las ecuaciones anteriores para estas situaciones particulares.
Limitaciones a la presión de diseño.
La presión de diseño calculada con el límite a la tensión circunferencial P 2StFET D
⎛ = ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠
deberá reducirse de acuerdo con lo siguiente:
(a) Para tuberías soldadas a tope en horno no podrá exceder el 60% de la presión de prueba en fábrica.
(b) La presión no excederá el 85% de la presión de prueba en fábrica, aunque pueden ser probados hidrostáticamente a posteriori, antes de su instalación para satisfacer esta limitación. Es mandatario utilizar líquidos en las pruebas hidrostáticas que se efectúen a presiones mayores de las empleadas por el fabricante.
Cuando la tubería haya sido trabajada en frío y de ello resulte un incremento en las pro- piedades mecánicas, ese beneficio no podrá ser acreditado plenamente cuando debido al proceso de manufactura se haya calentado a temperaturas mayores a 900 ºF por cualquier período de tiempo o a más de 600 ºC por más de una hora. En este caso y a los efectos de establecer la presión admisible, la tensión de fluencia no excederá el 75% del valor mí- nimo correspondiente al material original.
En ningún caso podrán utilizarse las propiedades reales del material, que en general son mayores a los valores mínimos especificados.
Requerimientos adicionales para el espesor nominal.
El espesor necesario para que una tubería opere dentro de los márgenes de seguridad del Código puede estar gobernado por las otras cargas que deben considerarse en el diseño, además de la presión interna y su influencia en el valor de las tensiones circunferenciales. Para establecer el espesor mínimo adecuado, deben considerarse estados o situaciones de carga no necesariamente operativos: Transporte, estibado, montaje, prueba, etc.
Las recomendaciones de la ASME B36.10 respecto de espesores mínimos para soldar, roscar, etc., también deben ser tenidas en cuenta.
Bajo ninguna circunstancia el espesor de la tubería puede quedar reducido por debajo del 90% del espesor nominal determinado mediante la fórmula de las tensiones circunferen- ciales.
Factores de diseño y Clases de Localización.
La fórmula de la presión admisible incluye un factor que tiene en cuenta la Clase de Lo- calización de la tubería, incluida en la Tabla 841.114A, con las excepciones que se inclu- yen en la Tabla 841.114B.
Los factores de reducción por temperatura se incluyen en la Tabla 841.116A.
Tapada o cubierta, luces, requerimientos de encamisado para líneas enterradas.
Excepto para las tuberías aguas afuera, las tuberías enterradas tendrán la tapada mínima que se indica en la tabla siguiente.
En los casos en que esto no resulte posible, deberán tomarse precauciones especiales para proteger adecuadamente la tubería mediante encamisado u otro medio capaz de soportar las cargas o acciones externas a las que pudiera quedar sometida.
El diseño de la camisa debe prevenir la acumulación de agua que pueda corroer la tubería y deberá instalarse de modo de no afectar la eficiencia o la capacidad de los sistemas de protección catódica mediante sellado, aislación, etc.
El venteo de la cámara entre la tubería y la camisa no es mandatario aunque, cuando se instalen deben protegerse por la acción del clima, previniendo la entrada de agua a través de ellos.
La construcción del sistema de tuberías debe responder a una especificación escrita que satisfaga los requerimientos del Código, cubriendo todas las fases de la construcción con detalle suficiente.
Requerimientos de Inspección.
La Compañía Operadora debe desarrollar actividades de inspección, realizadas por per- sonal calificado por experiencia o entrenamiento. El Inspector tiene la autoridad para or- denar la reparación o reemplazo de cualquier componente que no satisfaga los requeri- mientos del Código.
Cuando las tuberías estén diseñadas para operar a una presión superior al 20% de la SYMS las actividades de inspección deben efectuarse a intervalos con una frecuencia que asegure la calidad de los trabajos.
(a) Inspección de superficies externas para detectar daños a la tubería y a los recu- brimientos protectores.
(b) Inspección del ajuste y alineación de los biseles o cantos de piezas a ser soldadas. (c) Inspección visual de las pasadas de soldadura.
(d) Inspección de las uniones soldadas una vez completadas. (e) Inspección del lecho que servirá de apoyo a la tubería.
(f) Inspección del grado de ajuste de la tubería con la trichera antes del llenado. (g) END de soldaduras y pruebas eléctricas del recubrimiento protector.
(h) Inspección del material de relleno antes de su volcado y compactación. Codos, Curvas y Gajos en tuberías de acero.
Las curvas deberán estar libres de abolladuras, fisuras y toda evidencia de daño mecáni- co.
El máximo cambio de dirección para el curvado en frío puede determinarse mediante el método de la tabla siguiente:
La primera columna expresa la máxima deflexión en un arco de circunferencia de longi- tud igual al diámetro nominal y la segunda el mínimo radio de curvado de la línea o su- perficie media de la tubería.
El Código permite el curvado a radios menores a los indicados en la tabla, sujeto a las siguientes limitaciones:
Para tuberías de NPS menores a 12 no puede reducirse el radio de curvado y el mínimo espesor de pared después de conformado no puede ser inferior al requerido para no su- perar las tensiones admisibles.
Excepto para tuberías aguas afuera, las soldaduras circunferenciales contenidas en la zona de curvado deben ser inspeccionadas radiográficamente después del plegado.
No se permiten codos corrugados para operar a tensiones mayores al 30% de la SYMS. Los codos en gajos pueden utilizarse sujetos a las siguientes limitaciones:
(a) El sistema opera a tensiones circunferenciales menores del 40% de la SYMS. Los cambios de dirección de hasta tres grados no se consideran codos a los efectos de esta cláusula.
(b) En sistemas que operan a tensiones circunferenciales comprendidas entre el 10% y el 40% de la SYMS el ángulo de deflexión del eje de cada gajo no debe superar de 12,5º.
(c) En sistemas que operan a tensiones circunferenciales menores al 10% de la SYMS, el ángulo entre gajos no debe superar de 90º.
(d) En sistemas que operan a tensiones circunferenciales superiores al 10% de la SYMS, la distancia entre cordones circunferenciales del intrados debe ser mayor o igual al diámetro nominal de la tubería.
(e) Las soldaduras deben ser de penetración total.
Requerimientos superficiales de tuberías diseñadas para trabajar a tensiones circunferen- ciales iguales o mayores al 20% de la SYMS.
Rayas, ranuras y otros defectos con remoción local del material que puedan afectar la re- sistencia deben ser removidas o reparadas.
Se deben establecer métodos de inspección capaces de detectar este tipo de defectos des- pués de aplicar el revestimiento y antes de instalar la tubería en la trinchera.
Reparación en el campo de laceraciones y otros daños superficiales.
Pueden eliminarse mediante amolado cuidando que los contornos sean suaves para evitar concentradores de tensión que puedan dar comienzo o propagar fisuras. Debe controlarse que los espesores mínimos de pared remanentes sean compatibles con los niveles de ten- sión producidos por la presión y otras cargas que actúen concurrentemente.
Cuando la reparación implique el reemplazo de partes afectadas, estas deberán removerse como un tramo cilíndrico completo. El empleo de parches insertados esta prohibido.
Indentaciones.
Este tipo de defecto consiste en depresiones que modifican localmente el radio de curva- tura de la tubería sin afectar el espesor.
Las indentaciones que contengan otros defectos con merma de espesor localizada que produzca concentración de tensiones deben removerse cortando el tramo afectado como un cilindro completo.
No se permiten indentaciones que afecten las soldaduras circunferenciales de las tuberías. No se permiten indentaciones de una profundidad mayor a ¼” en tubos de NPS menor de 12 o mayores del 2% del diámetro nominal en los restantes casos cuando la tubería este diseñada para trabajar a tensiones circunferenciales mayores al 40% de la SYMS.
Cuando se excedan los límites permitidos, las zonas afectadas se removerán como cilin- dro completo. Los parches insertados y la restauración por conformado de las indentacio- nes no están permitidas.
Concentradores de tensión.
Pueden ser causados durante el transporte, almacenamiento, manipulación, etc. (Causas mecánicas) o por defectos metalúrgicos producidos por quemado durante la soldadura. Estas últimas pueden ser mucho más perjudiciales que las de origen mecánico, debiendo detectarse y eliminarse mediante amolado en sistemas diseñados para operar a tensiones circunferenciales superiores al 20% de la SYMS.
Los límites de reparación no deben afectar el espesor más allá de los valores mínimos requeridos para que la resistencia de la tubería satisfaga los requerimientos de diseño. La detección de quemaduras de arco puede efectuarse remojando la zona afectada con una solución de persulfato de amoniaco al 20%. La evidencia de zonas con daño rema- nente es el ennegrecimiento de la superficie afectada.
Hot Taps.
Deben efectuarse por dotaciones bien entrenadas. La API RP 2201 – Safe Hot Tapping
Practices in the Petroleum and Petrochemical Industries puede utilizarse como guía al
preparar los procedimientos operativos correspondientes.
Precauciones para evitar explosiones de mezclas de gas-aire o incendios descontrolados durante las operaciones de construcción.
El Párrafo 841.27 contiene recomendaciones para prevenir este tipo de accidentes, inclu- yendo recomendaciones para efectuar soldaduras y cortes, purgado de líneas previo a la puesta en servicio (Desplazamiento del aire), etc.
Generalidades.
Todos los sistemas de tuberías deben ser probados después de la construcción, de acuerdo con los requerimientos del Código, con excepción de los conjuntos prefabricados, sección de unión pre-ensayadas y conexiones de cierre. Estas últimas serán inspeccionadas radio- gráficamente o mediante otra técnica de END equivalente.
Las conexiones de cierre no soldadas que no haya sido probadas hidrostáticamente serán sometidas a pruebas de pérdida utilizando la presión disponible cuando la conexión se pone en servicio.
Líneas que operan a tensiones circunferenciales mayores al 30% de la SYMS.
Se efectuará la prueba con una duración mínima de dos horas, previo a la puesta en ope- ración.
Clases de Localización.
(a) Clase 1, División 1: La presión de prueba hidrostática será 1,25 veces la presión de diseño si la máxima tensión circunferencial de operación es mayor al 72% de la SYMS.
(b) Clase 1, División 2: Serán probadas mediante aire o gas a una presión 1,10 veces la máxima presión de operación o hidrostáticamente a 1,10 veces la máxima pre- sión de operación cuando la máxima tensión circunferencial de operación es igual o menor al 72% la SYMS.
(c) Clase 2: Serán probadas con aire a una presión 1,25 veces la máxima presión de operación o hidrostáticamente a una presión 1,25 veces la máxima presión de ope- ración.
(d) Clase 3 y 4: Serán probadas hidrostáticamente a una presión de 1,40 veces la máxima presión de operación. Este requerimiento no es mandatario cuando se cumple una o ambas de las siguientes condiciones:
(1) La temperatura del terreno a la profundidad de la tubería es menor de 32 ºF o existe evidencia que esto puede ocurrir durante el transcurso de la prueba. (2) No existe agua de la calidad apropiada en cantidad suficiente.
En este caso, debe efectuarse una prueba con aire a una presión 1,10 veces la pre- sión máxima de operación cuando las limitaciones de la Tabla 841.322(f) no apli- can.
Independientemente de las limitaciones impuestas en los párrafos precedentes, se puede utilizar aire en la prueba de integridad para tuberías en Clases de Localiza- ción 3 y 4 y se satisfacen los siguientes requerimientos:
(a) La máxima tensión circunferencial durante la prueba es menor al 50% y 40% de la SYMS para las Clases 3 y 4 respectivamente.
(b) La máxima presión a la que la tubería será operada no excederá del 80% de la presión de prueba.
(c) La tubería es nueva y de una especificación y grado de material con E = 1,00
Registros.
La Compañía Operadora deberá preparar y mantener durante toda la vida útil de la insta- lación registros con detalles de los procedimientos utilizados y los datos utilizados para establecer la MAOP.
Líneas que operan a tensiones circunferenciales menores al 30% de la SYMS.
Para las tuberías en Clase de Localización 1, la prueba será la misma que para las mismas tuberías operando a más del 30% de la SYMS. Las tuberías con Clases de Localización 2 a 4 serán probadas de acuerdo con los requerimientos de la Tabla 841.322(f), salvo que se puede usar gas o aire como medio de prueba dentro de los límites de la Tabla 841.33.
Prueba de Pérdidas para tuberías que operan a presiones de 100 psi o superiores.
Cada sistema de tuberías será sometida a la prueba de pérdidas después de la construc- ción y antes de la puesta en servicio. El método seleccionado debe tener en cuenta el vo- lumen de fluido contenido en la sección bajo prueba, lo que requiere más del criterio y la experiencia que de cálculos numéricos precisos.
Cuando la línea deba probarse a una presión que implique una tensión circunferencial del 20% o más de la SYMS, la prueba debe efectuarse a una presión comprendida entre 100 psi y la presión que produce tensiones circunferenciales iguales al 20% de la SYMS. Prueba de Pérdidas para tuberías que operan a presiones menores a 100 psi.
En este caso se puede emplear gas como medio de prueba, sometido a la máxima presión disponible en el sistema de distribución al momento de efectuar la prueba. Todas las