INTRODUCCION AL ANALISIS DE ESFUERZOS

DE TUBERIASTraduccion de: “ Introduction to pipe stress analysis “

Sam Kannappan, P.E.

Ingeniero

Tennessee Valley Authority

Knoxville, Tennessee

Revisión 1 (Abril 2014)

Realizado por: Benjamín Serratos ( Agosto 2008 )

Nota importante: El propósito de esta traducción es proporcionar una herramienta que considero importante a los proyectistas e ingenieros de diseño de tuberías. Se realizó usando los

modismos y palabras que se usan regularmente en México, y en algunas partes el libro original no es legible por lo que espero comentarios en la dirección mail gnipip@ymail.com. Para realizar una fe de erratas en el original.

CONTENIDO1 Análisis de esfuerzo de tubería.

51.1 Fuerzas y momentos en un sistema de tuberías

51.2 Cargas estáticas y dinámicas81.3 Especificación de tubería.

101.4 Explicación de términos relacionados a soportes de

tubería 121.5 El método de cantiléver guiado

141.6 Comparación de métodos simplificados de análisis

15

2 Diseño de componentes de presión21

2.1 Calculo de grosor mínimo de pared de tubería21

2.2 Refuerzo de conexiones de ramales soldados27

3 Calculo del claro de tuberías33

3.1 Limitaciones del claro333.2 Frecuencia natural343.3 Drenaje363.4 Guía de espaciado para cargas de viento

413.5 Reglas de diseño para soportes de tubería

43

4 Códigos de tubería ANSI y códigos ASME 44

4.1 Presión interna y esfuerzos longitudinales44

4.2 Requerimientos del código de tuberías para refinarías de petróleo

para un análisis formal474.3 Momentos flexores en y fuera de plano

494.4 Factores de intensificación de esfuerzo

504.5 Efecto de la presión en los factores de intensificación de

esfuerzos y flexibilidad 594.6 Esfuerzos en sistemas de tuberías

63

4.7 Resorte frio66

5 Espiras y juntas de expansión 72

5.1 Espiras de expansión725.2 Esfuerzos y cargas en espiras755.3 Juntas de expansión815.4 Tipos de juntas de expansión835.5 Fuerzas de empuje de presión85

6 Juntas bridadas906.1 Nomenclatura906.2 Momentos externos916.3 Comparación de momentos reales y permisibles

92

7 Tuberías conectadas a equipo no rotatorio96

7.1 Calculo de esfuerzos locales usando el boletín WRC 10796

7.2 Tasa de resorte rotacional para recipientes cilíndricos 102

8 Tuberías conectadas a equipos rotatorios106

8.1 Tuberías conectadas a turbinas de vapor106

8.2 Tuberías conectadas a compresores centrífugos110

8.3 Tuberías conectadas a bombas centrifugas110

8.4 Método de cedencia en tuberías113

9 Tópicos especiales116

9.1 Válvulas1169.2 Análisis debido a fuerzas de reacción para válvulas

de descarga 1209.3 Tuberías de aluminio

1229.4 Tuberías de aleación de cobre

1239.5 Tuberías subterráneas

1269.6 Diseño para presiones externas

1319.7 Recipientes bajo presión externa

1379.8 Sistema de tubería enchaquetada a presión

1389.9 Unidades métricas1399.10 Comportamiento del material a temperaturas

elevadas 141

9.11 Recubrimiento refractario143

10 Código de componentes nucleares, ASME sección III 147

10.1 Cargas de diseño y limites de servicio147

10.2 Flexibilidad y factores de intensificación de esfuerzos 147

10.3 Análisis para la evaluación de esfuerzos para tuberías clase 2 152

10.4 Frecuencia natural15410.5 Sistemas de tuberías a ser analizadas

15510.6 Sugerencias útiles en diseño de tuberías

15610.7 Modelaje por computadora

15710.8 Anclaje inicial y movimientos de soportes

15810.9 Modelaje de elementos de tubería

160

Apéndices170A1 Expansión térmica total para metales

171-180A2 Módulos de elasticidad para metales

181-184A3 Esfuerzos permisibles en tensión para materiales

187-198

A4 Propiedades y pesos de tubería199-203

A5 Cálculos muestra para refuerzo de ramales204

Anexos

Problemas resueltos205

Índice210