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• Lorenita C Mendoza

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Grafica: variación de la presión del gas dentro de un componente, sellada a una presión atmosférica de 100kpa (15lb.in-2) en función de la temperatura 160 (23.2)

21,8 Lbf.in-2

60 (8.7)

150 (21.8)

140 (20.3) 40 (5.8)

130 (18.9) 30 (4.4)

Presión Atmosférica 120 (17.4)

110 (16)

95° (200°F) Agua

125° (260°F) Aceite mineral

150° (300°F) Aceite de silicona

20 (2.9)

10 (1.5)

100 (15) 20 (68)

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 (86) (104) (122) (140) (158) (176) (194) (212) (230) (248) (266) (284 (302) (320) (338)

Temperatura °C (°F)

Presión diferencial kpa (lbf.in-2)

Presión absoluta kpa (lbf.in-2)

50 (7.3)

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4 MEDICIÓN DE CAMBIO DE PRESIÓN

Dentro de la técnicas de medición de cambio de presión se puede encajar la prueba hidrostática, debido a que su tarea principal es realizar medición inicial y final de las presiones de pruebas. •

Estas pueden localizar fugas individuales o la perdida total del componente que se este probando.

•

Requiere de un dispositivo para el control y la medición de la presión interna (P1 y P2) .

•

Se desarrolla mediante la utilización de gases que obedezcan la ley de la termodinámica.

3

4 MEDICIÓN DE CAMBIO DE PRESIÓN

Método de prueba de fuga hidrostática lo constituyen la adición de dos métodos

Medición de

Inspección

Prueba

cambio de presión

visual

Hidrostática

En el Estándar ASTM E-1003 lo podemos encontrar como HYDROSTATIC LEAK TEST

UNIDADES DE PRESIÓN Y RITMO DE FUGA

La presión representa el modo de aplicar una

fuerza resultante sobre una línea

La presión es usada para definir a calidad de vacío, o la fuerza motora a través de una

interfaz. Es parte del TERMINO RITMO DE FUGA y es utilizada en diversos cálculos. En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa), que es equivalente a una fuerza total de un newton (N)

actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²)

Pa = 1 Nw.m2

4

UNIDADES DE PRESIÓN Y RITMO DE FUGA La presión es frecuentemente medida en relación a la presión atmosférica, y DEBE ser convertida a un valor absoluto, para ser USADA en los cálculos.

Pa = Pg +101.000

Pa= presión absoluta en pascales

Pg= presión interna en pascales

101.000 presión atmosférica a nivel del mar en pascales 101.000 pascal ó 101 K pascal

Pg= 200.000 pascal

Ejemplo

Pa=?

Pa= 200.000 pascal + 101.000 pascal Pa= 301.000 pascal Ó 301 K pascal 5

PRESIÓN INTERNA –PRESIÓN ATMOSFERICA – PRESIÓN ABSOLUTA Cuando se ejecuten pruebas de presión

durante tiempos prolongados en climas

cambiantes, estas se deben monitorear constantemente, ya que esto cambios climáticos pueden afectar los valores obtenidos

En algunos casos es importante tener manómetros de presión absoluta (calibrados), estos manómetros mide la presión interna y la presión absoluta. Hay que tener en consideración las equivalencias de la presión atmosférica (barometric pressure) 101 kpas 760 Torr 14,54 lb/in2(PSI) 101.000 pascal

1,2 kg/cm2 760 mm Hg 1 atmsfera 1 Bar (1000 milibares

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PRESIÓN INTERNA –PRESIÓN ATMOSFERICA – PRESIÓN ABSOLUTA

7

PRESIÓN INTERNA –PRESIÓN ATMOSFERICA – PRESIÓN ABSOLUTA Qué sucede en la técnica de medición de cambio presión cuando: Se prueba un sistema a baja presión, bajo volumen, tiempo prolongado, cambios o variaciones constantes y recurrentes en las condiciones atmosférica.

En los sistemas presurizados hay una interacción entre la presión externa y la presión interna

Caso 1 Se tiene un sistema que presenta una presión interna de Pg=30 PSI, presión

atmosférica 14,54 PSI, ¿Cuál es la presión absoluta?

Regla Pa = 30 PSI + 14,54 PSI

Pa= 44,45 psia

Cuando la Presión atmosférica sube la presión interna baja la presión absoluta se mantiene igual 8

PRESIÓN INTERNA –PRESIÓN ATMOSFERICA – PRESIÓN ABSOLUTA Caso 2

Si la presión atmosférica sube la presión interna baja a la misma proporción

Se tiene un sistema que presenta una presión interna de Pg=25 PSI, presión atmosférica 20 PSI, ¿Cuál es la presión absoluta?

Regla Pa = 25 PSI + 20 PSI Pa= 45 psia

Cuando la Presión atmosférica baja la presión interna sube la presión absoluta se mantiene igual

Caso 3 Se tiene un sistema que presenta una presión interna de Pg=35 PSI, presión

atmosférica 10 PSI, ¿Cuál es la presión absoluta? Pa = 35 PSI + 10 PSI Pa= 45 psia La presión absoluta nunca va a variar, a menos que se trate de una fuga real o de la 9 temperatura, pero no como consecuencia de las variaciones de la presión atmosférica

PRESIÓN INTERNA –PRESIÓN ATMOSFERICA – PRESIÓN ABSOLUTA Consideraciones Si la presión interna sube, ¿Qué pasa con la presión atmosférica? La presión interna sube la presión atmosférica se mantiene igual y va a subir la presión absoluta, y viceversa . Bajo ninguna circunstancia se puede modificar las condiciones climáticas Es importante para llevar un registro de la telemetría básica (todo aquello que se pueda, medir y cuantificar) de la prueba.

En una prueba hidrostática y neumática se debe medir la presión atmosférica, para el reporte. La presión atmosférica varia no solo con la elevación, si no también con el tiempo y la temperatura La presión atmosférica o barométrica no es igual en todas las localizaciones, se establece que esta ejerce una presión de 101.325 kpa (14.696 lb/in 2 o 760 torr)

= Psig + Patm Psia Presión interna + presión barométrica = presión absoluta 10

LEY DE BOYLE

LEY DE CHARLES

El volumen de un gas es inversamente

El volumen de un gas es directamente

proporcional a su presión.

proporcional a su temperatura absoluta

Mayor presión menor volumen

P1V1 = P2V2 P1 = presión inicial

Mayor temperatura mayor volumen

V1 T1

=

V2 T2

P2 =´Presión Final V1 = Volumen Inicial V2 = Volumen Final

V1 = Volumen Inicial V2 =Volumen Final

T1 = Temperatura Inicial T2 = Temperatura Final

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LOS GASES El Aire es una mezcla de gases constituida de la siguiente manera:

Para efecto de la prueba el aire es considerado como un gas, porque al ser una mezcla de varios gases, esto gases tienden a generar comportamientos extraños. (ley de Avogadro y ley de Dalton ) 12

TEMPERATURA  Las variaciones en temperatura afectan el comportamiento de los gases.  La mayoría de los cálculos pide se considere la temperatura

en su escala

absoluta  La temperatura correspondiente al Zero absoluto o Zero Kelvin (0K) es = -273°C (-460°F)  La temperatura relativa es la escala de temperatura que usamos cotidianamente (°C o °F).

K = 273 + °C

K = 460 + °C 1.8

K=

R 1.8

R = 460 + °F

°F = 9 x °C +32 5

°C = °F - 32 x 9 5 13

Ejemplo En un sistema tengo una presión inicial de 150 psi, temperatura inicial de 200°F e incremento la temperatura a 300°F . ¿Cuál es la presión que se va a incrementar si subí 100°F ? ¿Cual es la presión final resultante?

P1 = 150 psi Pa = 150 psi +14,54 psi = 164,54 psia

P2 = ? 189,47 psia

T1 = 200 °F + 460 = 660 °R T2 = 300 °F + 460 = 760°R Aplico regla de 3 cuando tenia 165 psia a 164,54 °R cuanto voy a tener si

incremente la temperatura a 760°R 164,54

660

X

760

X = 760 x 164,54 = 189,47 psia 660 14

PRECAUCIÓN Para minimizar los riesgos al momento de hacer una prueba hidrostática se debe hacer los cálculos de presión de ruptura a través de la ecuación de Barlow o el calculo de la

presión máxima de diseño

P = 2 Se / D P = Presión en libras / pulg2 (psi) e = Espesor de la pared del tubo, en pulgadas. D = Diámetro exterior del tubo, en pulgadas. S = Limite elástico del tubo (ys) en libras / pulg2 .(psi)

P = Presión en megapascal (Mpa) e = Espesor de la pared del tubo, en milímetros. D = Diámetro exterior del tubo, en milímetros. S = Limite elástico del tubo (ys) en megapascal (Mpa).

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MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA USO DE FLUIDOS INADECUADOS

Aceros inoxidables austenitico, aleaciones de cromo y níquel, deben ser probados con contenidos controlados de cloro y otras sustancias, o cual deberá de estar especificado en

lo procedimientos de pruebas y de conformidad con la normativa aplicable.

PRECAUCIÓN Cuando se realizan pruebas en aceros inoxidables autentico que son de clase 300 (316 o 312), aleaciones de cromo y níquel debemos de verificar el contenido de cloro en el sistema que estamos probado (ASTM E1003).

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MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA ¿ POR QUE ? El acero inoxidable y el cloro no son compatibles, esto producen una corrosión celular de pequeñas cavidades llamado pitting corrosion.

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MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA DESPRESURIZACIÓN ACELERADA Esta es muy común, la implosión o colapso se da cuando la presión internar de un recipiente o tubería, es tan baja en relación con la presión atmosférica, que el sistema no es capaz de soportar su volumen interno, esto sucede cuando se hace la descarga del sistema y no se abre el venteo para permitir el aire, se genera el colapso. Se abre el venteo o se reduce el volumen de descarga Ocurre en recipientes de gran volumen y bajo espesor e pruebas hidrostática.

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MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA DESPRESURIZACIÓN ACELERADA en donde las caracyeristicas sea Gran

volumen bajo espesor

Se debe llega a un Punto de equilibrio par evitar que la fuerza externa impacta sobre el tanque

Abrir venteo

Inicio de la descarga

Fin de la descarga

Igualo la presión interna con la externa

Moléculas de gas 15 psi

Presión atmosférica 14,54 psi Fuerza externa

5 psi Boca de visita

Nivel de agua en la descarga

Estos recipientes no están diseñados para soportar presión externa (vacío)

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Capacidad del material para absorber impacto Cuando el vector sube

MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA

Punto de quiebre

FRAGIL

Transmisión dúctil frágil El material pasa de ser dúctil a frágil Consecuencia de la baja temperatura DUCTIL

Transmisión de temperatura

Temperatura Si se desplaza aumenta la temperatura

Todos los materiales tienen diferentes comportamientos

ante la presencia de cargas, ese

comportamiento va a estar asociado con la TEMPERATURA . Cuando un material a una

temperatura dada tiene un comportamiento monitonico, pero hay

un punto en que a medida que se incremente la temperatura el material tiene una curva descendiente, quiere decir que se reduce su capacidad de absorción de impacto.

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TEMPERATIRA

MALAS PRACTICAS EN LA APLICACIÓN DE LAS PRUEBAS DE FUGA

DUCTIL – FRAGIL TRANSMISIÓN DE TEMPERATURA

Fractura frágil: Separación o ruptura subido del material sin que exista deformación plástica aparente, esto es consecuencia de estresar un material a una temperatura por

debajo de su transmisión DUCTIL-FRAGIL. Fractura dúctil: ocurre después de que un material es sometido ha una deformación plástica

excesiva,

esto

quiere

decir

que

este

tipo

de

fractura

aparece

aquellos materiales que tienen una zona de deformación plástica considerable.

en 21

PRECAUCIÓN  No se debe estresar un material a una temperatura baja.

 No ejecutar las pruebas si la temperatura esta por debajo de 17°C, ya que esto podría incrementar la probabilidad de una fractura frágil.

 Conocer la temperatura mínima de un material (ASME SECC VIII DIV 1)  La temperatura ideal para hacer las pruebas es de 16°C por enzima de la temperatura

mínima de diseño del material ( ASTM E 1003).  Los materiales FCC no se dejan afecta por el fenómeno de fractura frágil.

 Los materiales monotonicos no afectan su capacidad de absorción de impacto, estos son los FCC.  El acero al carbono hierro, tungsteno, cromo presenta fractura frágil.  El agua tarda un poco para inundar toda la superficie, por un fenómeno hidrodinámico llamado conductancia hidráulica, que esta luchando el agua con el aire, cuando el agua entre en receso o reposo en una cavidad aumenta el volumen, y si aumenta el volumen baja la presión.

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VENTAS Y DESVANTAJAS DE LAS PRUEBAS DE FUJA Las pruebas de fugas presentan ventajas:  En primer lugar, realizar una prueba de fugas sobre un componente o un sistema antes de ponerlo en servicio tiene muchos beneficios. Por ejemplo, una prueba de fugas con

helio en un intercambiador de calor permite verificar la tasa de fugas en las soldaduras de la placa de tubos, así como saber si hay fugas en los propios tubos. Otro ejemplo

de este tipo sería realizar una prueba de fugas en vacío en la base de un tanque.  En segundo lugar, si se sospecha que un sistema podría tener una fuga, alguno de los

métodos de prueba de fugas puede ayudar a establecer su posición para poder repararla.

 Ofrecen un resultado tangible, sobre la capacidad de un sistema de sostener cargas y esfuerzos similares, a los que esta sometido a operación. En este punto la fatiga es

crónica y esa cumulativa  Si los fluido de prueba son agua o aire, son de abundancia y con un aspecto económico.

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VENTAS Y DESVANTAJAS DE LAS PRUEBAS DE FUJA Desventaja  Existe siempre la posibilidad de causar daño permanente al sistema a probar.  No siempre hay garantía que el sistema a probar una vez aceptada la prueba, no

presente fuga. Por ejemplo; si se prueba un sistema con agua y lo que se transporta es gas, las moléculas de estos elementos son distintas.

 Las partes involucradas no siempre interpretan los resultado de la misma forma.  Se puede tener la presencia de una fuga virtual, ya que es toda aquella que se

manifiesta en un decremento en la presión, pero que no se esta viendo, no se manifiesta al interior del componente.

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FUGA VIRTUAL Decremento en la presión de la prueba hidrostática, cuando no hay fuga.

Ejemplo Presión Inicial de la PH 800psi Perdida 15 psi

Presión final 785 psi

¿Qué hacer?  Asegurarse que no exista fuga.

 Verificar la humedad relativa

 Verificar la velocidad del viento.

 Punto de rocio.

 Decremento de la presión del

 Presión atmosférica.

Telemetría

agua por temperatura.

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PRUEBAS HIDROSTATICA Las pruebas hidrostáticas tienen como principal objetivo, asegurar que un sistema e particular no presenta fugas visibles. El que no presente fugas visibles no significa que el

sistema realmente no tenga fugas, simplemente no tubo fugas de cierta magnitud, a la mayoría de los estándares y las normas.

El ASTM E 1003 determina que bajo una combinación de factores y apoyo adicionales, es

posible detectar fugas del orden 1 x 10-4 std cm3 / s, en el desarrollo de una prueba hidrostática. De acuerdo a lo expuesto fugas en el orden 1 x 10-6 std cm3 / s no podrán ser detectadas con una prueba hidrostática.

Perdida de presión no significa perdida de fluido.

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ACEPTACIÓN Y RECHAZO

Los criterios de aceptación y rechazo depende del estándar, norma, código, especificación, requerimiento del cliente con la cual se esta ejecutando la prueba.

Los operadores deberán estar atentos a estos documentos.

Se debe revisar los indicadores de presión, para determinar si ha habido perdida de presión y determinar su causa, la inspección visual es parte de esta prueba.

Los indicadores de presión indicaran si la presión aumenta, disminuye o se mantiene

( ritmo de perdida).

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ACEPTACIÓN Y RECHAZO Determinación del ritmo de perdida durante una prueba depresión Q= Ritmo de perdida

Q=

𝑷𝟏−𝑷𝟐 𝒕

P1 = Presión inicial

P2 = Presión final T = Tiempo de prueba (minutos)

Ejemplo 1 Una prueba de presión se mantiene y es conducida en un sistema con una perdida de permitida de 7 Kpas en 30 min. (criterio de aceptación)

ojo

P1 = 400 kpas P2 = 396 Kpas

T = 30 min

Q=

𝟒𝟎𝟎 𝒌𝒑𝒂 −𝟑𝟗𝟔 𝒌𝒑𝒔 𝟑𝟎 𝒎𝒊𝒏

Q=

𝟎,𝟏𝟑𝟑 𝒌𝒑𝒂/𝒎𝒊𝒏 𝟔𝟎 𝒎𝒊𝒏

= 0,133 kPa / min

= 2,2 Pa.S -1 28

PRUEBA NEUMATICAS Las pruebas neumáticas son las menos deseadas en la industria, ya que se asocian altamente a riesgos industriales inminente a consecuencia de la gran energía almacenada. Para ejecutar esta prueba se utiliza el aire comprimido ya que este es una gas

de abundancia en la atmosfera. Este gas posee una características particular que permite alcanzar los gradientes de

compresibilidad mas fácilmente al comprimirlo. En ocasiones no resulta practico ni deseable el aire comprimido como medio de

prueba para esto casos se utilizara un gas que cumple con las siguientes características:  No deberá ser combustible

 No corrosivo  No toxico

 Deberá obedecer la ley de los gases.

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PRUEBA NEUMATICAS Recomendación 1.- No usar hidrogeno ni oxigeno como gases de prueba. 2.- El nitrógeno nos puede entregar una presión de 2500 psi, este a mayor presión se vuelve liquido, al ser un gas criogénico sufre un efecto llamado expansión adiabática, y tener un as en estado liquido no es lo mas seguro cuando se esta aplicando una prueba. Peligro:  Temperatura de ebullición de Nitrógeno es de -195,8°C, al tener contacto con el

ambiente, que normalmente va estar por enzima de esa temperatura va a pasar de

liquido a gas y su expansión es de 1 a 696 veces , no se recomienda tener nitrógeno

liquido a 100% o al menos hermético.

Expansión adiabática de un gas ideal. Representación en un diagrama p-V: el volumen aumenta y la presión y la temperatura disminuyen 30

PRUEBA NEUMATICAS Recomendación 3.- El CO2 es la opción mas viable y económica de sustituir el aire desde el punto de vista de la presión disponible. 4.- El Nitrógeno desde el punto de vista de volumen y factor económico es la mejor opción, pero recordemos que es un gas criogénico y esto pude llegar a bajar la temperatura al componte que estamos probando y este puede ocasionar riesgo a nivel de

fracturas frágil. 5.- El Hidrogeno general reacción explosiva ante la humedad.

6.- El Oxigeno genera reacción explosiva con los derivado de hidrocarburos

31

PRUEBA NEUMATICAS Consideraciones  Siempre se debe cuestionar si es necesaria la prueba neumática, ya que existe un riesgo muy alto que rebasa la prueba hidráulica.

 La capacidad catastrófica de una prueba neumática puede ir mas allá de la comprensión.

 No abusar del exceso de confianza al momento de ejecuta una prueba neumática.  Inertizar el equipo al cual se v a intervenir con nitrógeno para que durante el proceso de inertización, el gas inerte sustituye al oxígeno del aire presente en el equipo, evitando así que se forme una atmósfera explosiva.

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PRUEBA NEUMATICAS Energía almacenada El código ASME PCC-2 indica que se calcule la energía almacenada, consecuencia de tener aire o gas bajo presión durante la prueba neumática, y esta energía no debería de

ser mayor a 200.000.000 ft- lb equivalente a 127 trinitrotolueno (dinamita) Se usa cuando se utiliza N2

Sistema internacional

𝑃𝑎 𝜀 = 2.5 𝑥 𝑃𝑎𝑡 𝑥 𝑉 [1 − 𝑃𝑎𝑡

0.286

o air como gas de prueba

]

Sistema ingles

𝑃𝑎 𝜀 = 360𝑥 𝑃𝑎𝑡 𝑥 𝑉 [1 − 𝑃𝑎𝑡

E= Energía almacenada (360) y se utiliza cuando usamos aire o nitrógeno como gas de prueba porque tiene un calor especifico estándar o similar , Cuando se usa otro gas diríjase la norma

𝑇𝑁𝑇 =

𝜀 Lb 1.488.617

para obtener los valores V = volumen en pies Pat = Presión absoluta total (Pinterna + P atmosférica)

𝑇𝑁𝑇 =

𝜀 4266920

Kg

33

0,286

]

CUANDO UTILIZAMOS AIRE O NITROGENO COMO GAS DE PRUEBA Calculo de la energía almacenada

Sistema internacional Diámetro = 36´´ø Espesor = 1.5 ´´ Longitud = 600 mts. Presión = 1,784 psi

Regla para hacer el ejercicio Π = 3,1416 1 m = 3,33 ft 1 Ft =12´´

1.- Calcular el diámetro interior

?

36"

1,5"x 2 =3′′ Øi = 36’’-3’’=33’’

3.- calculo del área

𝐴 = Π x r2 A = 3,1416 x (1,37)2 A= 3,1416 x 1,87 A = 5,87 ft 4.- calculo del volumen

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 1998𝑓𝑡𝑥5,87𝑓𝑡

Volumen=11728,26ft3

2.- Conversión ′′

33 = 𝟐, 𝟕𝟓𝒇𝒕 12′′ 600m x 3,33 =1998ft

4.- Calculo de Pat

Pat= 1784 psi+14,54psi Pat=1798,54

34

CUANDO UTILIZAMOS AIRE O NITROGENO COMO GAS DE PRUEBA Energía almacenada 𝜀 = 360𝑥 𝑃𝑎𝑡 𝑥 𝑉 [1 −

𝑃𝑎 𝑃𝑎𝑡

𝜀 = 360𝑥 1798 𝑥 11728,26 1 −

0,286

]

14,54 1798,54

𝜀 = 360𝑥 1798 𝑥 11728,26 1 − 0,25 𝜀 = 7593748107 0,75 𝜀 = 5.695.311.080 𝑓𝑡 𝑙𝑏𝑠 Cantidad de dinámica

0,286

No cumple con ASME PCC2, nos indica que la energía no debe ser mayor a 200.000.000 ft-lbs

Distancia de seguridad

𝑇𝑁𝑇 =

𝜀 Lb 1.488.617

𝑇𝑁𝑇 =

5695311080 1.488.617

Lb

Ver tabla de la norma para determinar la

distanciaría a la cual debe estar el personal al momento de hacer la prueba

𝑇𝑁𝑇 = 3825,9 Lb-TNT

35

36

Recomendación

1270𝑓𝑡 = 𝟑𝟖𝟏, 𝟑𝟖 𝒎𝒕𝒔 3,33

Se debe realizar la prueba por tramos, secciones debido a la cantidad de energía almacenada

37

CALCULO BASICO DE PRESION DE RUPTURA La formula de Barlow nos da la presión de ruptura o presión de trabajo de un componente presurizado. Asegurar, verificar o comprobar que la presión que estamos ejerciendo en el recipiente no esta cerca de un limite que ponga en peligro la integridad del mismo y nuestras vidas.

𝟐𝒙𝑺𝒙𝑻 𝑷=( ) 𝑶𝑫 𝒙 𝑺𝑭

𝑷 𝒙 𝑶𝑫 𝒙 𝑺𝑭 ) 𝟐𝒙𝑺

T= (

2 = constante T = Espesor OD= diámetro interior físico. Ejemplo: una tubería de 10’’ de diámetro interior físico real es 10,75’’ (ASTM A-106) SF= factor de seguridad S= Tiene diferentes valores, para saber que valor posee S, debemos estudiar la curva de esfuerzo deformación

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CURVA DE ESFUERZO DEFORMACIÓN

Cedencia del

Esfuerzo

material

TENSILE

Deformación Esta curva se obtiene al realizar una prueba de tensión a los materiales, los datos importante son la ruptura o la cedencia Limite proporcional: Un material virgen en la misma proporción al cual se estresa en la misma proporción al cual se resiste en deformarse. 39

KSI = psi x 1000

°F

Tensile: ruptura Yield: cedencia

40

Diámetro nominal

Diámetro Físico exterior

41

42

Ejemplo Se tiene una tubería de 10’’ de diámetro y espesor de 125 milésimas API 5L GRADO B, calcular la presión de ruptura. 2𝑥60.000𝑥0,125 𝟐 𝒙 𝑺 𝒙 𝑻 𝑃 = = 1.395,34 psi Ø=10’’ 10,750 𝑥 1 𝑷=( ) T=0,125´ 𝑶𝑫 𝒙 𝑺𝑭 API 5L Gr B Cuando S =1 quiere decir que no hay factor de seguridad Presión de Ruptura =? Teóricamente la tubería se puede romper a 1.395,64 psi ¿Cual es la presión máxima al que se puede someter la tubería sin que sufra deformación plástica?

𝑃=

2𝑥35.000𝑥0,125 = 10,750 𝑥 1

813,95 psi

Presión máximo al que se puede llega a estresar el material

¿Cual es la presión máxima al que se puede trabajar? Necesitamos la temperatura de operación para este caso utilizaremos 50°C Conversión 50°C x (9/5)+32= 50°C x 1,8 +32=122°F

𝑃=

2𝑥20.000𝑥0,125 = 10,750 𝑥 1

Si le quiero aplicar un

465,11 psi

Presión de trabajo

factor de seguridad lo

aplico 43

Ejemplo

Prueba hidrostática

La presión de trabajo es de 465,11 psi, para aplicar la prueba hidrostática le coloco 1,5 veces la presión de diseño. 465,11 x 1,5 veces= 697,6 psi

44

Ejemplo La tensión circunferencial es un tipo de esfuerzo mecánico de elementos de forma cilíndrica

o esférica, como resultado de una presión interna o externa. Cada vez que se estresa un material, dentro del material se están generando esfuerzos

triacciales, el mas peligroso es el esfuerzo circunferencial (Hoop stress). Una tubería cilíndrica larga es un recipiente a presión de pared delgada si la pared es

delgada con respecto al radio de la tubería. se puede calcular la tensión del aro en dos veces más grande que los esfuerzos longitudinales.

𝑷𝒙𝑫 𝑺𝑯 = ( ) 𝟐𝑻

45

Ejemplo Calculo del esfuerzo circunferencial

𝑷𝒙𝑫 𝑺𝑯 = ( ) 𝟐𝑻

Fuerza circunferencia 𝟔𝟗𝟕,𝟔𝟔 𝒙 𝟏𝟎,𝟕𝟓 )= 𝟐(𝟎,𝟏𝟐𝟓)

𝑺𝑯 = (

𝟕𝟒𝟗𝟗,𝟖𝟗 )=29.999 𝟎,𝟐𝟓

(

psi

Los códigos establece que la prueba de presión (PT) no debería ser mayor al 90% del

esfuerzo mínimo especificado a la cedencia . En la tabla observamos que la cedencia es 35.000 a esto le sacamos el 90% 35.000 x 90% = 31.500 Entonces tenemos que 29.999 psi < 31.500 psi

En este caso se recomienda utilizar factores de seguridad, se puede usar 2; 3 o 4 como factor de seguridad 46

ASME SECC VIII pag 77 UG-99 STANDARD HYDROSTATIC TEST una prueba de presión hidrostática interna de acuerdo con UG-99, o una prueba de presión neumática de acuerdo con UG-100. La presión de prueba aplicada no será menos de 1.3 veces la presión de diseño externa especificada; Tras la aplicación de la prueba hidrostática. presión, se realizará una inspección de todas las juntas y conexiones. Esta inspección se realizará a una presión no menor que la presión de prueba dividida por 1.3, Excepto por fuga que puede ocurrir en los cierres de prueba temporales para aquellas aberturas destinadas a conexiones soldadas, fugas no está permitido en el momento de la inspección visual requerida. La fuga de los sellos temporales debe ser dirigida lejos para evitar enmascarar fugas de otras articulaciones.

UG-100 PNEUMATIC TEST36 (SEE UW-50) Sujeto a las disposiciones de UG-99 (a) (1) y UG-99 (a) (2), una prueba neumática prescrita en este párrafo puede usarse en lugar de la prueba hidrostática estándar prescrito en UG-99 para vasos: (1) que están tan diseñados y / o respaldados que no se puede llenar de forma segura con agua; (2) no se secan fácilmente, que se utilizarán en servicios donde no se pueden tolerar trazas del líquido de prueba y las partes de las cuales, donde sea posible, han sido previamente probado por presión hidrostática a la presión requerida en UG-99. 47

UG-100 PNEUMATIC TEST36 (SEE UW-50) En ningún caso el neumático la presión de prueba excede 1.1 veces la base para el cálculo presión de prueba como se define en 3-2. La temperatura del metal durante el ensayo neumático deberá mantenerse al menos 30 ° F (17 ° C) por encima del mínimo Diseñe la temperatura del metal para minimizar el riesgo de fragilidad fractura. [Ver UG-20 y Figura UCS-66.2, Nota (6).]

48