El sitio perfecto para crear clases de tuberías

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Las clases de tuberías proporcionan la información necesaria de los componentes utilizados para diseñar y construir líneas de tuberías. El propósito de esta colección es tener una selección de componentes de tubería que coincidan con una serie de requisitos y condiciones de diseño. Hemos realizado la ingeniería de muchas clases de tuberías para la industria de procesos, energía y alimentos. Los servicios incluyeron la preparación del paquete completo para la aprobación de organismos notificados o empresas de aprobación de autoridad. Nos hemos encargado de calcular clases de tuberías nuevas desde cero y también de la verificación y actualización de clases de tubería existentes. Esta experiencia nos brinda una buena visión general de los requisitos para crear clases de tuberías de alta calidad.

Ejemplo - Diseño según el código de cálculo

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Las clases de tuberías se pueden diseñar según diferentes códigos de cálculo. Cada código de cálculo proporciona distintos resultados. El software PCC creado por Red-Bag permite el cambio entre códigos de cálculo sin ningún cambio en la entrada de la clase de tubería. La posibilidad de cambiar entre los códigos de cálculo como ASME B31.3 y EN 13480-3 le da a la ingeniería una mejor comprensión de los componentes críticos de la clase de tubería.

En este caso, se detectó corrosión en los accesorios y se solicitó una evaluación de si los accesorios eran aptos para el servicio. La serie ASME B31.X no proporciona suficientes detalles para calcular la resistencia de accesorios con corrosión. Para este cliente europeo fue posible cambiar al código EN 13480-3 y crear los cálculos detallados basados ​​en los espesores de medida. (Interno)

Ejemplo - Componentes de tubería de a medida

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Los estándares dimensionales disponibles, como ASME B36.10 para tubería y B16.9 para conexiones, no siempre proporcionan la tubería o la conexión adecuada para los requisitos de diseño. Por ejemplo, la presión puede ser demasiado alta para el componente más fuerte en los estándares. En ese caso, un componente a medida será la solución.

La te en este caso era un componente de construcción personalizado, gran diámetro y gran espesor de pared. Red-Bag proporcionó el cálculo detallado según los requisitos del código. (Fluor)

Ejemplo - Recálculo de clases de tubería existentes

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En cierto momento, las clases de tubería existentes en plantas antiguas requieren una revisión total de las clases de tubería. Durante la revisión, se pueden actualizar los estándares antiguos (a veces ya obsoletos) y también se puede verificar la selección de los espesores de tuberías y accesorios de acuerdo con la última revisión de los códigos de cálculo y los estándares de diseño.

La figura muestra una de las 30 clases de tuberías de una unidad en una planta existente de petróleo y gas. Las clases de tuberías necesitaban ser recalculadas de acuerdo con la última versión del código de cálculo. Los cálculos junto con los PMA (“Particular Material Appraisal”, evaluación de materiales) requeridos han sido presentados y aprobados por el organismo notificado. Una PMA es una evaluación de material particular requerida para el uso de materiales ASTM en el mercado europeo. (Ineos)

Ejemplo - Cálculo masivo de componentes de tubería

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El software desarrollado en Red-Bag permite modificarlo para ciertas necesidades. Los cálculos individuales están disponibles y pueden utilizarse para trabajos futuros.

La combinación de experiencia en ingeniería y capacidades de desarrollo de software es única. El primer caso de uso fue la creación del software PCC para el cálculo de todos los componentes de la clase de tubería con solo presionar un botón. Las otras posibilidades incluyen el cálculo repetido de los componentes de la tubería o cualquier otro cálculo de ingeniería donde sólo cambian una cantidad limitada de parámetros. Por ejemplo, calcular un codo, con dimensiones y material fijos, para muchas condiciones de diseño. Consulte los siguientes casos para obtener más ejemplos.

Ejemplo - Evaluación de una ramificación de tubería

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Una tabla de espesor mínimo es una herramienta muy útil para determinar si se requiere una inspección adicional de los ramales de la tubería. Se requieren muchos cálculos para hacer estas tablas para los diferentes tamaños de tubería, espesores y combinaciones de tamaños de tubería ramificada.

Junto con el cliente, se definieron las condiciones de diseño y el material de la tubería. Los ingenieros de software de Red-Bag desarrollaron métodos adicionales al software para generar los cálculos y el informe. El informe se exportó a formato de hoja de cálculo.

El desarrollo del software y la creación de los informes se realizó en unas pocas semanas. Con las herramientas habituales, esto habría llevado meses o medio año para crear los informes con más de 8000 cálculos. (Vopak)

Ejemplo - Evaluación del espesor de la tubería

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Una tabla de espesor mínimo de tubería es una herramienta eficiente para determinar si se requiere una inspección adicional de la tubería recta. Se requieren muchos cálculos para hacer estas tablas para los diferentes tamaños y espesores de tuberías.

Junto con el cliente, se definieron las condiciones de diseño y el material de la tubería. Los ingenieros de software de Red-Bag desarrollaron métodos adicionales al software para generar los cálculos y el informe. El informe se exportó a formato de hoja de cálculo.

El desarrollo del software y la creación de los informes se realizó en unas pocas semanas. Con las herramientas habituales, esto habría llevado meses crear los informes con más de cientos de cálculos. (Vopak)

Ejemplo - Cálculos de tes recepcionadas

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Una te de tubería es un componente de tubería con un proceso de fabricación complejo. El cliente final está preocupado por la solidez de las tes suministradas para el proyecto. Se decidió calcular todas y cada una de las tes según la norma europea EN13480-3 con la interpretación que sigue a la AD2000 (Alemania) y la RToD (Países Bajos). Este cálculo está incluido en el software Red-Bag PCC..

Se desarrolló una funcionalidad adicional en el software para ejecutar el cálculo individual de una tabla con las dimensiones de las tes medidas. El proveedor utilizó una hoja de cálculo de plantilla desarrollada por Red-Bag para introducir los espesores y dimensiones de pared medidos. La hoja de cálculo se importó en el software y los cálculos se pudieron generar de manera eficiente. Con este enfoque se han calculado más de 200 tes. (Fluor)

Ejemplo - Cálculo de estanqueidad de brida

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Cada pareja de bridas, con los pernos/tuercas, las arandelas y la junta es un conjunto mecánico complejo. Los cálculos existentes se basan principalmente en el método Taylor Forge que observa la tensión permitida en la brida y los pernos. Solo se utilizan parámetros limitados (estáticos) para tener en cuenta, por ejemplo, el comportamiento de la junta.

Un método de cálculo más avanzado es el EN 1591-1. Este código de cálculo es más detallado y considera el comportamiento de todos los componentes. Por ejemplo, el grosor de la junta se reduce debido a la tensión de la junta impuesta por las bridas, la elasticidad de la junta cambia con la temperatura, y otros fenómenos.

El cálculo también dará alguna indicación de la estanqueidad esperada del conjunto de la brida, además de la verificación de la tensión permitida en los componentes. El método se puede usar para bridas estándares, pero también para bridas de diseño personalizado para equipos. Red-Bag es miembro del comité EN que se ocupa del código de cálculo EN 1591-1.

Ejemplo - Estanqueidad y clase de tubería

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Red-Bag ha calculado muchas bridas dentro de una clase de tuberías. La clase de tubería consta de varios componentes de tubería, que van desde la propia tubería y todo tipo de accesorios hasta bridas. Las bridas suelen ser el factor limitante, ya que la clasificación de la brida se utiliza como condición de diseño para la clase de tubería. La limitación de la resistencia de la brida está, por lo tanto, cubierta. Sin embargo, la estanqueidad del conjunto de la brida (bridas, pernos, junta) no se tiene en cuenta. La carga del perno determinará en gran medida la calidad general del conjunto de brida. Red-Bag realiza los cálculos de la brida, por ejemplo, de acuerdo con la norma EN 1591-1 para obtener la carga de perno requerida para las condiciones de diseño y la estanqueidad requerida. La tabla de carga de pernos y los requisitos de ensamblaje se agregan a la clase de tubería y, por lo tanto, son consistentes con los requisitos de calidad para el trabajo de soldadura. (trabajo realizado para Borealis y Vopak)

Ejemplo - Estanqueidad en bocas hombre

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Las bridas de los equipos se calculan de acuerdo con los diversos códigos de cálculo. Cada código de cálculo, como ASME VIII div.1, EN 13445-3 o EN 1591-1 tiene un enfoque diferente y criterios de evaluación diferentes. Para equipos críticos y bridas de equipos, Red-Bag puede ejecutar todos estos cálculos y comparar los diferentes resultados. Basado en la evaluación de la resistencia y los supuestos de estanqueidad, dichos cálculos han proporcionado información valiosa y sugerencias para mitigar los problemas en las bridas problemáticas. Las bocas hombre de los tanques de almacenamiento generalmente tienen un diámetro grande y una brida y tapa delgadas. La presión interna es relativamente baja y las temperaturas son ambientales. Pero después de años de operación, las bridas de la boca hombre comenzaron a mostrar problemas. La hipótesis inicial era que la carga del perno debía aumentarse, pero esto no resolvió el problema. El problema persistía y el problema adicional era que los tornillos y la boca de inspección estaban sobrecargados. Los servicios de ingeniería fueron proporcionados por Red-Bag, lo que proporcionó nuevos parámetros de diseño y carga de pernos. (Vopak)

Ejemplo - Estanqueidad en intercambiadores de calor de carcasa y tubos

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Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son equipos complejos. El conjunto de tubos tiene diferentes condiciones de diseño en cada extremo. Además, durante el arranque se producen diferentes condiciones. El modelo mecánico y los códigos de cálculo requieren que el ingeniero evalúe las diversas condiciones. Diseñar un intercambiador de calor requiere experiencia sobre lo que se debe y lo que no se debe hacer. Las grandes diferencias de presión y las altas temperaturas en ambos lados de la placa de tubos hacen que el diseño del intercambiador de calor sea una tarea difícil. Red-Bag ha proporcionado el servicio de ingeniería para calcular la brida de la tapa del intercambiador ya diseñada y la combinación con la junta a alta presión. Se han implementado pequeñas modificaciones y se ha realizado una prueba de presión con éxito. (Exotech)

Ejemplo - Estanqueidad FEA y placa de tubos

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Un intercambiador de carcasa y tubos funciona con una temperatura de entrada de casi 900 grados centígrados alcanzada rápidamente desde un arranque en frío. La junta alrededor de la placa de tubos comenzó a gotear después de algunos de estos arranques. Red-Bag ha ejecutado el análisis del problema en cooperación con el socio Wentzel Dynamics . Se realizó un modelo FEA para la mecánica de la placa de tubos y se implementó el flujo para predecir los efectos térmicos correctos. La investigación de FEA incluyó diversos fenómenos físicos (fluidodinámica y resistencia de materiales). El resultado fue que, debido a la gran diferencia de temperatura, la gruesa placa de tubos comenzó a cambiar de forma. En lugar de una placa tubular plana, la placa tubular se convirtió en convexa. Debido a la rotación al final de la junta de la placa de tubos, el revestimiento cambia y deformaba la junta. Se han hecho sugerencias para evitar el enorme choque de temperatura en el intercambiador de calor. (Petrogas)

Ejemplo - Clase de tubería según los requisitos del licenciante

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Las clases de tuberías pueden proceder de diferentes fuentes. Por ejemplo, el licenciante del proceso ha definido el 'diseño' básico de la clase de tubería, definiendo el material, los tipos de componentes y los rangos de tamaño.

En este caso particular, el licenciante proporcionó los requisitos básicos para la clase de tubería. La clase de tubería incluía el material de construcción, el rango de presión / temperatura y los diámetros de tuberías. Las clases de tuberías se han detallado más en relación con los tipos de soldadura, certificados de materiales, espesores de tuberías y accesorios, códigos de productos según los requisitos del cliente y el ciclo completo de aprobación con los organismos notificados o empresas de aprobación de autoridad para la aprobación de la autoridad. (Borealis).