APNDICE J

APNDICE J

METODOLOGA DE EVALUACIN PARA TUBERA, CODOS, TUBERAS CURVAS, RECIPIENTES PRESURIZADOS.

1. INTRODUCCION.

La metodologa o procedimiento de evaluacin aqu descritos pueden ser usados para evaluar

componentes tales como: Recipientes cilndricos presurizados, recipientes esfricos presurizados,

sistemas de tuberas, codos y tuberas curvas. Los cuales estn sujetos a presin interna y/o

externa y cargas suplementarias (peso del componente, lquido contenido, cargas resultantes de la

contraccin de la expansin termal, cargas de tipo ambiental, etc.).

2. METODOLOGA DE EVALUACIN.

En la figura 1 se presenta un diagrama que describe la metodologa de evaluacin.

Figura 1

SEPARACIN ENTRE CADA MEDICIN SEGN LA LONGITUD DE LA TUBERA

2.1. Clculos de Nivel 1.

Paso1: Determinar el MINIMO ESPESOR REQUERIDO (tmin), usando las siguientes ecuaciones.

TUBERIAS

Donde:

P = Presin interna de diseo (MPa; Psi). Rc = R + LOSS (mm:in). R = Radio interno (mm:in). LOSS = Perdida de metal igual a espesor nominal menos el mnimo espesor ledo al momento de la inspeccin (mm:in). S = Esfuerzo permisible = 0.72*E* (MPA : Psi), listado tabla 2 E = factor comn de soldadura (adimensional), listado en tabla 2. = Mnimo esfuerzo de fluencia especificado para el material de la tubera (MPa:Psi).

PES

RPt CC

*6.0*

*min

PES

RPt CL

*4.0**2

*min

),( minminminLC ttMAXt

1.Ec

2.Ec

3.Ec

Tabla 2

Esfuerzo permisibles usados en sistemas de tuberas

RECIPIENTES HORIZONTALES

Cuerpo

Donde:

P = Presin interna de diseo (MPa; Psi). Rc = R + LOSS (mm:in). R = Radio interno (mm:in). LOSS = Perdida de metal igual a espesor nominal menos el mnimo espesor ledo al momento de la inspeccin (mm:in). S = Esfuerzo permisible = 0.80*E* (MPA : Psi). E = factor comn de soldadura (adimensional), de no estar listado tome el valor de 1. = Mnimo esfuerzo de fluencia especificado para el material (Psi).

Cabezal Elipsoidal

Para cabezal elipsoidal como se muestra en la figura 2, utilizar la siguiente formula:

Donde:

P = Presin de diseo (Psi). Do = Dimetro externo del Cabezal (pulg).

K =

2

22

6

1

h

D

S = Esfuerzo permisible = 0.80*E* (Psi). E = factor comn de soldadura (adimensional), de no estar listado tome el valor de 1. = Mnimo esfuerzo de fluencia especificado para el material (Psi).

PES

RPt CC

*6.0*

*min

PES

RPt CL

*4.0**2

*min

),( minminminLC ttMAXt

4.Ec

5.Ec

6.Ec

corro cKPSE

KPDt

)1.0(22min

7.Ec

Cabezal Toriesfrico

Para cabezal elipsoidal como se muestra en la figura 3, utilizar la siguiente formula:

Donde:

P = Presin de diseo (Psi). Do = Dimetro externo del Cabezal (pulg).

M =

r

L3

4

1

S = Esfuerzo permisible = 0.80*E* (Psi). E = factor comn de soldadura (adimensional), de no estar listado tome el valor de 1. = Mnimo esfuerzo de fluencia especificado para el material (Psi). R = Radio de curvatura Interno (pulg) L = Radio de semicrculo interno (pulg)

corro CmPSE

MDPt

)2.0(2

**min 8.Ec

Figura 2

CABEZAL ELIPSOIDAL

TANQUES

Donde:

D = Dimetro nominal del tanque (m), a menos que se especifique otra cosa el dimetro nominal ser considerado desde el centro del tanque hacia el punto medio de las platinas.

H = Nivel de liquido de diseo (m), altura considerando incluso el pequeo desnivel si la tapa es cnica.

G = Gravedad especifica de diseo del liquido a ser almacenado. CA = Corrosin permitida (mm) Rc = R + LOSS (mm:in). R = Radio interno (mm:in). LOSS = Perdida de metal igual a espesor nominal menos el mnimo espesor ledo al momento de la inspeccin (mm:in). Sd = Esfuerzo permisible para las condiciones de diseo, listado en tabla 3. Sd = Esfuerzo permisible para las condiciones de prueba hidrosttica, listado en tabla 3.

Figura 3

CABEZAL TORIESFRICO

CAS

GHDt

d

d

)3.0(9.4

min

t

tS

HDt

)3.0(9.4min

),( minminmin td ttMAXt

9.Ec

10.Ec

11.Ec

PASO 2: Localice regiones de prdida de metal sobre el componente y determine el tipo de

datos de espesores que sern registrados (lecturas de espesores puntuales o perfil de datos de espesores). Basados en esos datos, determine el MNIMO ESPESOR MEDIDO, tmin. Si perfiles de datos de espesores son usados, entonces proceda al paso 3. Si lecturas de espesores puntuales son usadas, determine el COEFICIENTE DE VARIACIN (COV) basado sobre las lecturas de espesores y Futura corrosin permitida. Si el COV es menor o igual al 10% entonces proceda al paso 6 para completar los clculos usando el espesor promedio tam. Si el COV es ms grande que el 10% entonces el uso de perfiles de datos de espesores ser considerado para los clculos.

Tabla 3

TABLA DE VALORES DE Sd Y st (PARA DISTINTOS MATERIALES)

PASO 3: Determine la longitud para el espesor promedio, L.

PASO 3.1: Evalu el radio de espesor restante, Rt

Donde: FCA = Futura corrosin admitida (mm). tmin = Mnimo espesor requerido (mm). tmm = Mnimo espesor medido (mm).

PASO 3.2: Evale la longitud para el espesor promedio, L.

Donde: D = Dimetro interno de la tubera. FCA= Futura corrosin admitida (mm). tmin = Mnimo espesor requerido (mm). tmm = Mnimo espesor medido (mm).

Q = Factor de la tabla 2 basado sobre el factor de resistencia remanente admisible y el radio de espesor admisible. Rt.

mint

FCAtR mmt

min** tDQL

12.Ec

13.Ec

Tabla 4

Esfuerzo permisibles usados en sistemas de tuberas

PASO 4: Establezca el perfil de espesores crtico (CTP) de los datos de perfil de espesores y

determine s y c, las dimensiones el cual define la regin de prdida de metal en las direcciones longitudinal y circunferencial, respectivamente. Las dimensiones s y c son determinadas de sus respectivos CTP y tmin. Ver. Fig. 4.

Figura 4

Esfuerzo permisibles usados en sistemas de tuberas

PASO 5: Basado sobre los parmetros L y s del paso 3 y 4, respectivamente, realizar el clculo FFS de la regin de prdida de metal usando uno de los siguientes mtodos.

1. Para (s < = L): La longitud meridional o longitudinal de prdida de metal es aceptable.

2. Para (s > L) : Uno de los siguientes mtodos de clculos pueden ser usados

a) Un acercamiento simple es fijar espesor promedio igual al mnimo espesor

medido o (tam = tmm) y proceder al paso 6 (nivel 1 o 2 segn sea aplicable). Esta aproximacin facilita el clculo del FFS; sin embargo, los resultados pueden ser conservadores si radio de espesores remanente es pequeo.

b) Determine el espesor promedio y el espesor mnimo medido para el CTP

meridional como se describe abajo. Entonces proceda al paso 6 (nivel 1 o 2 segn sea aplicable). Para completar los clculos.

1. Determine el mnimo espesor medido, tmm considerando todos los puntos

en el CTP longitudinal y circunferencial.

2. Calcular el espesor promedio medido del CTP en las direcciones meridional y circunferencial y designe esos valores como t

sam y t

cam,

respectivamente. El espesor promedio es computado haciendo numricamente un promedio de espesores medidos sobre la longitud L. el centro o el punto mediano de la longitud para espesores promediados,

L ser localizado en tmm. 3. Para tuberas rectas y curvas tam = t

sam en un clculo de nivel 1. En un

clculo de nivel 2 tsam y t

cam son usados directamente en el clculo de

cargas suplementarias.

c) La regin de perdida de metal puede ser evaluada usando un clculo de nivel 3.

d) La regin de prdida de metal puede ser evaluada usando los procedimientos de clculos de la seccin 5 para prdida local de metal.

PASO 6: La aceptabilidad para que la tubera continu operando puede ser establecida usando los siguientes criterios.

1. El espesor de pared promedio medido deber satisfacer los siguientes criterios de espesores. Alternativamente, el MAWP calculado basado en el espesor (tam FCA) deber ser igual o mas grande que el MAWP actual.

2. El mnimo espesor de pared medido, tmm deber satisfacer el siguiente criterio para sistemas de tuberas a presin.

mintFCAtam

mmtFCAtmm 5.2,*5.0max min

14.Ec

15.Ec

2.2. Si el Componente no Satisface los Requerimientos de Caculo de Nivel 1. Entonces una de las siguientes recomendaciones o combinaciones de ellas debe de ser

considerado.

a. Repare o retire el componente. b. Ajuste el FCA aplicando tcnicas de la remediacin. c. Ajuste la eficiencia de junta de soldadura o factor de calidad E, para conducir a

reexaminacin adicional y repita los clculos. d. Realizar clculos de nivel 2

2.3. Clculos en nivel 2.

PASO 1: calcule el mnimo espesor requerido para cargas suplementarias tsl (ver Apndice V). Y el mnimo espesor requerido (ver paso 1 del nivel1).

PASO 2: localice las regiones de perdida localizada de metal en los componentes y determine el tipo de datos de espesores que se tomaran. Determinar el mnimo espesor ledo, tmm. Si perfil de datos son usados, entonces vaya al paso 3. Si lecturas puntuales son tomadas, entonces vaya al paso 2 del clculo de nivel 1.

PASO 3: Procedimiento igual al paso 3 del l clculo de nivel 1.

PASO 4: Procedimiento igual al paso 4 del calculo de nivel 1.

PASO 5: Procedimiento igual al paso 5 del clculo de nivel 1.

PASO 6: La aceptabilidad para que la tubera continu operando puede ser establecida usando los siguientes criterios.

a. El espesor de pared promedio medido para el CTP deber satisfacer los siguientes criterios de espesores. Alternativamente, el MAWP calculado basado en los espesores (tam FCA) / RSFa y (tam FCA tsl ) / RSFa deber ser igual o exceder el MAWP de diseo.

b. El mnimo espesor de pared medido, tmm deber satisfacer el siguiente criterio para sistemas de tuberas a presin.

min*c

aams tRSFFCAt

min*L

aamc tRSFFCAt

mmtFCAtmm 5.2,*5.0max min

16.Ec

17.Ec

18.Ec

2.4. Si el Componente no Satisface los Requerimientos de Caculo de Nivel 2. Entonces una de las siguientes recomendaciones o combinaciones de ellas debe de ser

considerado.

e. Repare o retire el componente. f. Ajuste el FCA aplicando tcnicas de la remediacin. g. Ajuste la eficiencia de junta de soldadura o factor de calidad E, para conducir a

reexaminacin adicional y repita los clculos. h. Realizar clculos de nivel 3, estos clculos estn fuera del alcance de esta tesis. Pero

estn perfectamente descritos en la seccin 4 del la norma API 579

2.5. Vida Remanente. La vida remanente de un componente puede ser determinada basada en el clculo del mnimo

espesor requerido para las condiciones de servicios previstas, las lecturas de la inspeccin, y la estimacin de la tasa de corrosin. La vida restante del componente es un parmetro importante para determinar en que momento debern hacerse las siguientes inspecciones y para determinar durante que tiempo estimado el electo puede estar bajo las condiciones de servicio sin representar algn riesgo para la segura operacin del sistema. De tal forma que la tasa de vida remanente de un componente o elemento se puede calcular mediante la siguiente formula.

Donde: TVR = Tiempo de vida remanente (aos) Crate = Tasa de corrosin (mm / aos o m.p.y), calculada mediante la siguiente frmula.

Tmm = Mnimo espesor de pared ledo al momento de la inspeccin. En (pulg) o (mm) tinicial = Espesor original (diseo) del elemento en pulgadas (in) o milmetros (mm), en caso de

no tener usar el espesor nominal de la tubera. T = Tiempo (aos) entre el tinicial y el tmm

rate

mminicialmm

C

tttaosTVR

)(*8.0)(

19.Ec

T

ttinTasaCorros mminicial

20.Ec

2.6. Calculo de la mxima presin de trabajo

TUBERIAS El momento en que las tuberas colapsarn debido a que la presin del sistema es mayor a la presin mxima permitida de trabajo de las tuberas se la determinar utilizando la siguiente ecuacin:

Donde: MAWP = Presin Mxima de Trabajo Permitida (PSi). S = Esfuerzo admisible del material de las tuberas (Psi). Listados tabla 1. E = Eficiencia de la Soldadura. Listados tabla 1. t = Mnimo espesor de diseo menos una ves la cantidad perdida por la corrosin (pulg). D = Dimetro externo de la tubera (pulg).

RECIPIENTES HORIZONTALES La mxima presin de trabajo de los recipientes horizontales se determina mediante las siguientes ecuaciones. Formulas para el cuerpo:

Si el cabezal es elipsoidal:

Si el cabezal es torisfrico:

D

tESMAWP

***2

21.Ec

tR

SEtP

c

long4.0

2

22.Ec

tR

SEtP

c

circun6.0

23.Ec

tKKD

SEtP

O

elipsoidal)1.0(2

2

24.Ec

tMMD

SEtP

o

otorisferic)2.0(

2

25.Ec

Por lo tanto la mxima presin de trabajo la calculamos con la siguiente formula:

Donde: MAWP = Presin Mxima de Trabajo Permitida. S = Esfuerzo permisible = 0.80*E* ( Psi). E = factor comn de soldadura (adimensional), de no estar listado tome el valor de 1. t = Mnimo espesor de diseo menos una ves la cantidad perdida por la corrosin (pulg). Rc = Radio interno del cuerpo (pulg). = Mnimo esfuerzo de fluencia especificado para el material (Psi).

K =

2

22

6

1

h

D

Do = Dimetro externo del Cabezal (pulg). R = Radio de curvatura Interno (pulg) L = Radio de semicrculo interno (pulg)

M =

r

L3

4

1

TANQUES La mxima altura de llenado para los taques de almacenamiento se determina mediante las siguientes ecuaciones:

Donde:

D = Dimetro nominal del tanque (m), a menos que se especifique otra cosa el dimetro nominal ser considerado desde el centro del tanque hacia el punto medio de las platinas.

H = Nivel de liquido de diseo (m), altura considerando incluso el pequeo desnivel si la tapa es cnica.

G = Gravedad especifica de diseo del liquido a ser almacenado. Sd = Esfuerzo permisible para las condiciones de diseo, listado tabla 3. Sd = Esfuerzo permisible para las condiciones de prueba hidrosttica, listado tabla 3. td = Mnimo espesor de diseo menos una ves la cantidad perdida por la corrosin

(pulg). tt = Mnimo espesor de diseo.

otorisfricelipsoidalcircunlong PoPPPMINMAWP ,, 26.Ec

3.09.4

DG

tSH ddd

3.09.4

D

tSH ttt

),( td HHMINMFH

27.Ec

28.Ec

29.Ec