DIAMETRO ÓPTIMO ECONOMICO.

9. DIMENSIONAMIENTO Y ESPECIFICACIONES DE TUBERIAS DE ENTRADA Y SALIDA (50 m) USANDO ASME B31.3; ESPECIFICAR ACCESORIOS Y BOQUILLAS DE INSPECCION, BRIDAS Y EMPAQUES, CON SU RESPECTIVA UBICACIÓN Y DIMENSIONES (DOBLADOS, ROSCADOS, SOLDADOS).

Para el diseño de los sistemas de tubería se usa la sección B31.3 del código ASME, debido a que son ampliamente usados en plantas químicas. Se diseñaran 3 tuberías para el recipiente, 2 corrientes de entrada, 1 de salida y todas las sustancias se encuentran en fase gaseosa menos la corriente de salida que se encuentra en fase liquida.

DIAMETRO ÓPTIMO ECONOMICO.

Se inicia esta sección con la elección de la tubería tipo Pipe, debido que son las tuberías que más se utilizan a nivel industrial cuando se requieren medias y altas presiones.

Flujos y propiedades de los fluidos.

Para especificar las tuberías de cada una de las corrientes que entran y salen del recipiente, se procede a encontrar el diámetro interno optimo económico, este cálculo se desarrolla a continuación con el siguiente modelo matemático.[222]

[pic 1]

[pic 2]

Dónde:

G: Caudal (Kg/s)

ρ: Densidad (Kg/m3)

d: Diámetro interno de la tubería (mm).

Calculo para el diámetro óptimo de tubería para cada material:

Para las tuberías en acero estructural A-36

• Tubería 1 (Etileno)

 [pic 3][pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

De igual forma se calculan los diámetros para el resto de las tuberías de entra y salida.

A continuación se muestran los resultados de los diámetros óptimos para el sistema de tuberías

Tabla xxx. Diámetro óptimo económico y número de Reynolds

Debido a que el tiempo de residencia para este proceso es tan pequeño (3s) el cálculo de los diámetros óptimos arroja resultados que están muy alejados de la realidad y de resultados lógicos para este proceso, por consecuencia utilizaremos una regla heurística suministrada por el tutor del curso para el cálculo del diámetro de las tuberías

[pic 10]

Con esta relación se pudo obtener valores de diámetros para las tuberías mucho más lógicos y que se pueden encontrar comercialmente, en la tabla xx se muestran los resultados de las especificaciones de la tubería.

Para seleccionar el espesor de la tubería se utiliza la Ec. (1) establecido por la norma  ASME B-31.3 (2008). Las especificaciones de la tubería se encuentran reportadas en la tabla xxx

[pic 11]

Donde:

P: Presión interna de diseño

D: Diámetro externo de la tubería

S: Esfuerzo máximo permisible para tuberías

E: Factor de Calidad

Y: Factor de reducción de resistencia de la unión de soldadura

Calculo del espesor de tubería para acero estructural A-36 a partir de la ecuación (1):

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[pic 13]

[pic 14]

Tabla xx.  Especificaciones tubería de acero estructural ASTM A-36 revestido con silica.

Accesorios y boquillas de inspección

De acuerdo con ASME. (2010). UG-46, Sección VII( División I) se establece los parámetros de diseño de las aberturas de inspección, puesto que éste es un recipiente que funciona a condiciones de presión interna y corrosión, es necesario ingresar al interior para realizar labores de mantenimiento y limpieza periódica. Como el diámetro interno del recipiente esta entre 18 y 36 in, el diseño debe incluir un equipo de registro, en este caso, un manhole, o 2 aberturas tipo handhole con tubo roscado iguales de 2 pulgadas de diámetro, para el caso del manhole su diámetro puede estar  entre 16”-24”, por lo cual se escoge un valor intermedio de diámetro de 20”. Dicho registro será ubicado en la parte superior del recipiente de acuerdo a la experiencia industrial proporcionada. La ubicación preferible de las aberturas de inspección pequeñas, es en cada cabeza o cerca de cada cabeza. [megyesy]

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