Proyectista de tuberías

Hola a todos.

Primero que nada, quiero comentar sobre este blog, está dirigido a las personas que estén incursionando como proyectista de tuberías y no cuenten con suficiente experiencia, mi idea es apoyarlos ya que es un tema muy extenso, los que nos dedicamos a esto siempre encontramos diferentes situaciones en la cual siempre salimos aprendiendo algo nuevo, ya sea de un compañero, una situación vivida en el sitio etc.

Actualmente tengo el puesto de especialista de tuberías, desempeñandome en la industria petroquímica y de plataformas marinas, principalmente en el diseño y la elaboración de isométricos, arreglos de tuberías, arreglo de equipos o plg's, listas de materiales, catálogos de conceptos etc.
Todos esto usando programas especializados para esta disciplina, en lo personal, lo que mas uso, es el CADWorx plant professional, un software muy amigable para proyectos a gran escala, AutoCAD, y ahora está un programa llamado BricsCAD que cuenta con todas las funciones que tiene AutoCAD, vaya, similar pero mas económico en la licencia para adquirirlo.
Claro, hay muchos mas programas mas inteligentes para esta disciplina como el PDMS, SMARTPLAN, Autocad 3d, entre otros, todos ellos muy buenos.

Ok, entrando en el tema del diseño de tuberías, los diseñadores de tuberías, tenemos que contar con el DTI o PI&D (diagrama de tuberías e instrumentación), el arreglo de equipo o PLG en su ultima revisión, la especificación de tuberías correspondiente y el plano de simbología del proyecto, sin esto no podemos empezar.

¿A quien le solicitamos esta información?
Al departamento de proceso en el caso del o de los DTI'S y al departamento mecánico el arreglo de equipo o plg's.

No nos limitemos, los diseñadores de tuberías tenemos la obligación de tener conocimiento del área mecánica, en el caso de los tanques, bombas, compresores etc. ya que estos en sus entradas, salidas succiones y descargas, comúnmente su conexión es bridada, y esto nos lleva a interpretar el plano mecánico de tal equipo y verificar el tipo de conexión (roscada, bridada, caja soldable), diámetro, clase (150, 300, 600, 900, 1500 etc.) rango y tipo de material.
En el caso de los DTI'S, el departamento de proceso es el encargado de darnos todos los datos correspondientes de las tuberías, tipo de válvulas etc. ya que para esto, ellos ya hicieron sus memorias de calculo, indice de líneas y servicios, filosofía de operación, bases y criterios de diseño, lista de equipos, hojas de datos de los equipos etc. para que podamos empezar con el ruteo de las tuberías.



Diagrama de tuberías e instrumentación.

Este nos muestra con las flechas, la dirección del flujo: succión, descarga recirculación, alimentación, etc. el flujo es muy importante indicarlo en los planos e isométricos.

Las normas de diseño vigentes que debemos tomar siempre en cuenta son:

B31.1. (1989) Power Piping

B31.3 (1990) Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping

B31.4 (1989) Liquid Transportation System for Hydrocarbons, Petroleum Gas, Andhydroys Anmonia and                                 Alcohols

B31.5 (1987) Refrigeration Piping

B31.8 (1989) Gas Transmisión and Distribution Piping System

B31.9 (1988) Building Services Piping

B31.11 (1986) Slurry Transportation Piping System

Tips para el ruteo de tuberías

1.- Es responsabilidad y criterio del proyectista de tuberías la mejor ruta para optimizar material y aprovechar cualquier elemento (columnas, trabes, etc.) para soportar adecuadamente la tubería, (el análisis de flexibilidad nos podrá corregir la soportería que proponemos).

2.- Al iniciar el ruteo de las tuberías, debes tener en cuenta el norte de planta, si trabajamos en 3d, considerarlo girado hacia la izquierda que es lo más común, así cuando extraigas los isométricos, estarán bien orientados.

3.- En un sistema cualquiera de tuberías, es muy importante colocar un dren en la parte mas baja y un venteo en la parte mas alta del sistema, siempre respetando la tabla de ramales que nos marca la especificación de tuberías, aunque el DTI no lo indique, muchas veces lo omiten, esto es para las pruebas hidrostáticas una vez construida la tubería. (los tipos de válvulas deberán ser los que indique la especificación de tuberías).

RAMAL		½”	¾”	1”	1½”	2”
	½”	SWT	STR	STR	STR	STR
	¾”		SWT	STR	STR	STR
	1”			SWT	STR	STR
	1½”				SWT	STR
	2”					SWT
		CABEZAL

Tabla de ramales (indicadas generalmente al final de la especificación de tuberías)


4.- En tuberías sobre un rack o mochetas de concreto, en ocasiones se nos solicita contemplar un juego de bridas a cada 6 o 12 mts. por razones de proceso, estas debemos colocarlas a cada 1 metro entre sí.

5.- No está de mas mencionar que en las tuberías sobre un rack, cuando hay necesidad de cambiar diámetro, colocar reducción excéntrica con la cara plana abajo para continuar con el mismo nivel, (lecho bajo de tuberías), de lo contrario te verás obligado a colocar soportes en las trabes del rack.

6.- Considerar soportes a cada 6 mts. en tuberías de 3" diam. en adelante y 3 mts. en tuberías de 2 y menores, si es el caso cuando una tubería de 2" diam. por ejemplo, vaya paralela  a otras de mayor diámetro y los soportes se encuentren a cada 6 mts. podemos soportarlas de la siguiente manera entre sí:

7.- En la succión de bombas centrifugas, siempre que se requiera reducir el diámetro, se debe colocar una reducción excéntrica con la cara plana abajo, para así evitar la formación de bolsas de aire, a excepción de que el cliente o el DTI, mencionen lo contrario por necesidad en el proceso.


8.- Evitar en la medida que nos sea posible los columpios, y más cuando el fluido sea gas, ya que esto ocasionaría arrastre de condensado, en el caso de otros fluidos, si es inevitable el columpio, colocar un dren en la parte mas baja.

9.- En tuberías roscadas, es muy frecuente hacer interconexiones en tuberías existentes, para este caso, debemos considerar un niple o un carrete seguido de una tuerca unión, también considerarlo a lo largo de la tubería en donde se ponga difícil el montaje de esta.

10.- Siempre que se lleve tubería en tramos muy largos, debemos considerar que las soldaduras se encuentran a cada 6 mts. aproximadamente, (distancia del tubo normalmente) para evitar que ella no este montada sobre un soporte ya que no es recomendable por cuestiones de corrosión, si así lo detectamos, debemos re localizar el soporte cm adelante o atrás.

11.- Al colocar válvulas, estas deben estar operables, es decir a una altura considerable para que el operador tenga al alcance el maneral o volante y este debe estar hacia arriba, a 45° o 90°, nunca hacia abajo, si por necesidad la tubería tiene que estar elevada, o en un rack, es necesario considerar una plataforma estructural para así operar bien la válvula, (se le solicita al departamento civil).

12.- No atravesar las tuberías por arriba de los equipos de proceso, tanques o paquetes con patín, estructural, no es correcto, ya que en un futuro, estos equipos podrían ser sustituidos y la tubería estorbaría para el izaje del mismo.

13.- Es muy importante tener en cuenta desde el principio del proyecto, la simbología para tuberías del proyecto, algunas empresas tienen las propias, otras las mas usadas, es nuestra obligación solicitarlas al departamento de proceso, o si la empresa ya cuenta con ellas.

14.- La altura libre de la tubería entre el nivel de piso terminado y el lecho bajo de la tubería se recomienda lo siguiente: 
soportes elevados: 3 mts.,
sobre plataformas y pasillos: 2.40 mts.
interiores de edificios: 2.40 mts.
Al igual que donde se indique ruta de evacuación o acceso, debe quedar libre de cualquier obstrucción de tubería o elemento estructural.

15.-Los proyectistas de tuberías debemos tener conocimiento de los elementos estructurales que conforman los racks, soportes de tuberías, plataformas de operación etc. para eso nos debemos apoyar con el manual IMCA (Instituto mexicano de la construcción del acero), el CADworx plant professional cuenta con esta herramienta para diseñar todo tipo de plataforma estructural para elaborarlo muy rápido.

Estos son algunas consideraciones que debemos tener al rutear las tuberías, hay muchas mas, claro, la experiencia en sitio, en el montaje y en el habilitado nos van llenando de mucha más experiencia.
Habiendo ya terminado el ruteo de las tuberías, procedamos a elaborar los arreglos de tuberías, "ojo" , estoy considerando que estoy ruteando en 3d, como lo mencioné al principio, yo trabajo con CADWorx plant professional, para esto, el programa ya esta configurado, en cuanto tengo ya todas las tuberías involucradas, ruteadas, identificadas con sus layers (colores) y numero de línea correspondientes, en menos de 2 minutos me genera el arreglo de tuberías, ya sea en planta o elevación 2d, y los isométricos, según la vista que necesites, enseguida escalas el formato o si trabajas en layout de AutoCAD y lo tienes listo.

De no ser así, pues, hay que trabajar a pulmón, así le llamo cuando  elaboramos un arreglo de tuberías o isométricos en 2d, tienes que tener tus tablas de medidas de las tuberías, conexiones, avientes de válvulas etc. esto también se ve reflejado en el tiempo de elaboración, la hora hombre de la empresa que trabaja así, se le elevan sus costos, ya que es mas tardado trabajar todo desde 2d, por eso es muy importante trabajar con los software inteligentes especializados para esta disciplina.

Generalmente en las plantas petroquimicas y plataformas marinas, las tuberías de proceso y de servicios tienen sus colores definidos, te recomiendo estos colores para tus layers.

Rojo:                  Agua de contra incendio                              
Verde:                Agua de servicios
Amarillo:           Gas
Azul marino:     Aire de instrumentos o de planta
Blanco:              Tuberías de proceso.
Soportería:         Gris


¿Vas a entrar a trabajar a una empresa? ¿Te van a poner un examen como proyectista de tuberías?

Cuando solicitas trabajo en una empresa como diseñador de tuberías, es muy frecuente que te evalúen mediante un examen de conocimientos, me ha pasado en casi todos los trabajos que he tenido.
Bien, te voy a dar unos tips de que tipo de preguntas te hacen en ese examen:

1.-¿Que normas son las que rigen los diferentes procesos de tuberías?
respuesta: La principal es la B31.3 (última revisión 2010), hay mas, te las mencioné textos arriba, abajito de la imagen del DTI.

2.-¿Cuanto es el aviente o medida recta de un codo?
"ojo", no respondas ¡¡depende del diametro!!! nooooo, si es de R.L. (radio largo) su aviente es de un diametro y medio, es decir, si es de 4" diam. su aviente es de 6", si el codo es de R.C. (radio corto)
su aviente es de un solo diametro, es decir: si es de 4"diam. su aviente es el mismo: 4"diam.

3.-¿Te muestran la simblogía de diferentes tipos de válvulas?
respuesta: tu tienes que indicarles el nombre a cada simbolito, para eso, mas arriba te mostré la simbología mas importante y mas común de válvulas.

4.-Te muestran un DTI en donde aparece un tanque, una bomba y un intercambiador de calor:
Respuesta: elabora tu arreglo en isométrico, que no se te pase ningún detalle, observa bien en donde te indican bien las entradas y salidas, si es por abajo o por arriba.

5.- Te van a solicitar que al isométrico le indiques su lista de materiales.
Respuesta: muchas veces te dan la especificación de tuberías (EMT), otros no, indica todo en acero al carbón.

6.- Te mostrarán un isométrico y te piden que les elabores una vista en planta y otra en elevación o viceversa.
Respuesta: Guíate siempre por el norte que te indican, si no lo muestra, pues tu indicalo hacia la izquierda en el caso de isométrico.

7. ¿Que tipo de materiales conoces?
Respuesta: responde los mas comunes:
Tuberías acero al carbon:                           ASTM A106 y A53 Gr.B 
Bridas y conexiones 3000,6000 y 9000#     ASTM A105
Conexiones soldables:                                  ASTM A234 Gr.WPB

Tuberías acero inoxidable:                         ASTM A312 Gr. TP316L
Bridas y conexiones 3000,6000 y 9000#     ASTM A182 Gr. F316L
Conexiones soldables:                                 ASTM A403 Gr. WP316L

8. ¿Que tipo de válvulas conoces?
Respuesta: Válvula de bola o esférica, compuerta, globo, retención o check, cuchilla, mariposa, 2 y 3 vías, angulo, macho, diafragma, relevo o desfogue.


9.- ¿Que significado tiene un "TRIM"? 
Respuesta: Componentes internos de las válvulas que incluyen la descripción y características de las especificaciones de materiales para: Vástagos, asiento para compuerta o disco, bujes guías del vástago, perno o pasador que une al vástago con la compuerta.

10.-¿Que significado tiene ingeniería Básica y de detalle)
Respuesta: Básica: Etapa de definición de arreglos, diseños y especificaciones generales, balances de materia y energía, diagramas de tuberías y equipos que se definen en base a los conceptos del diseño y la tecnología seleccionada durante la fase de la ingeniería conceptual y así definir los servicios y construcción o fabricación.
Detalle: Etapa del diseño final en un proyecto, en donde se elaboran los planos de detalle para construcción, ellos se preparan en base a la ing. básica.

Algunas abreviaturas muy comunes para identificar elementos en planos, isométricos y lista de materiales.

A.C.        Acero al carbón                                 R.J.          Junta de anillo
A.I.         Acero inoxidable                               RTJ          Empaque tipo R
C/C         Con costura                                       Rx            Rayos X
S/C          Sin costura                                        CL.          Clase
DN          Diametro nominal                             RTRP       Tubería de resina termofija reforzada
R.F.         Cara realzada                                    NPT          Rosca cónica para tubería
F.F.          Cara plana                                         EL.           Elevación
Gr.           Grado de material                             NTE         Nivel tope de estructura
N.A.        No aplica                                           NTN        Nivel terreno natural
N.P.T.      Nivel piso terminado                         PEAD      Polietileno de alta densidad
R.T.         Prueba radiografica                           PP            Polipropileno
PSV         Válvula de seguridad                        PTFE       Teflón                    
NDT        Pruebas no destructivas                    EMT        Especificación de tuberías

Algunas abreviaturas para identificar los codigos o servicios en tuberías

Generalmente en los DTI´S, las líneas de tuberías se encuentran identificadas, primero por:

Diámetro, código de servicio, número de línea, especificación de tuberías, Ejemplo:

A        Acido                                   AP      Aire de planta                          DF    Diesel

AA     Agua amarga                       AS      Aceite de sello                          DJ    Drenaje pluvial

AB     Agua potable                       AT      Agua tratada                             DQ   Drenaje quimico

AC     Aceite de limpieza               AW    Agua contra incendio               GA   Gas acido

AQ     Aire de combustión             CA     Condensado de alta presión     GC   Gas combustible        

AE     Agua de enfriamiento          CB      Condensado de baja presión    GN  Gas natural

AF     Aceite recuperado                CC      Condensado aceitoso               FL   Barita

AG    Agua de reflujo                     CE      Cemento                                  DS   Desemulsificante

AH    Agua de servicios                 CI       Inhibidor de corrosión             DW  Drenaje agua de mar

AI     Aire de instrumentos             DA     Desfogue alta presión              DR    Drenaje pluvial                                                                                                                                           contaminado

AK    Agua fresca                           DB     Desfogue baja presión

AL     Aceite de lubricación           DC      Desgogue acido

AM    Agua de mar                         DD     Drenaje abierto aceitoso

Algunas definiciones para equipos de proceso y tuberías 

Patín estructural: Plataformas de acero o placas bases, en donde se montan equipos de proceso y tuberías (Paquetes) estos deben considerar: cálculo de esfuerzos y vibraciones, problemas de carga, izaje y transporte.

Lanzador y receptor de diablos: Es un equipo para correr diablos montado sobre un patín estructural, con el fin de dar mantenimiento e inspeccionar ductos de transporte de hidrocarburos, para diagnosticar el estado físico del mismo.

Equipos paquete: Elemento que integra todo un sistema (Diesel, agua, etc.) en una sola unidad mediante una adecuada instalación (Equipos de proceso, tuberías, filtros etc.)  

   

Análisis de flexibilidad de tuberías: Es un estudio que calcula con exactitud la tensión interna de la tubería las fuerza y momentos que genera el sistema hacia la estructura que soporta la tubería y los equipos.
Este análisis se lleva a cabo mediante software especializados para ello como : CAESAR II, entre otros.

Layout: Croquis, esquema o distribución de equipos, oficinas, o áreas de proceso que se encuentran dentro de un area en particular, (planta petroquimica, plataforma marina etc.)

Levantamientos de medidas en sitio

Muchas de las veces, nos vemos en la necesidad de acudir a una planta petroquimica, plataforma marina etc. a realizar un levantamieto de medidas a tuberías existentes para hacer alguna modificación o interconexión o AS-BUILT, te comparto unos tips que debemos considerar para que esto nos sea más fácil.

1.- Orientarnos hacia donde se encuentra el norte geografico de la planta o plataforma.➥➥➥➥➥

2.- En terrenos naturales, como en las plantas petroquimicas, debemos siempre buscar un banco de nivel, es decir, en columnas existentes de la misma, generalmente estan indicados los niveles, (ya sea nivel. 0, 100 etc.) si no es así, tenemos que informarle al supervisor del área y nos de esa información.

esto nos dará la referencia para las elevaciones de las tuberías o niveles arriba de plataformas.

3.- Algunas empresas ya utilizan el scanner laser 3d para los levantamientos, así se ahorran mucho tiempo, y recursos, otras no, lo tenemos que hacer de forma manual, la habilidad de cada proyectista relevante en este desempeño, para correr los niveles y ser mas exactos te recomiendo usar una manguera de 3/8" transparente (como lo hacen los albañles). dejo el link para mostrarles como funciona un scanner.

https://www.youtube.com/watch?v=hS-lpSPWOmM

4.- En tus levantamientos, identifica en donde se encuentran las interconexiones con el símbolo del hexagono.

5.- El nivel de gota de 1.20 mts. la plomada e hilo de nailon no debe de faltarnos, es necesario para pasar los niveles en tramos cortos.

Como lo mencioné en un principio, el diseño de tuberías es muy extenso, va de la mano con la soportería (muchos le llaman flexibilidad), con lo estructural (plataformas de operación, racks estructurales), mecánico (recipientes a presión) etc.
esto que les he compartido es poco a todo lo relacionado con el tema, espero les haya servido y ayudado, si les puedo apoyar en algo con gusto estoy a sus ordenes.


En el proximo Blog, me gustaría compartirles mi experiencia en la elaboración de planos 2d y 3d.
claro está, si dios me lo permite.

Saludos.