PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 13–III

� PDVSA, 1983

L–STP–032 CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERIAS DE LINEA EN TIERRA

PARA APROBACION

Alexis Arévalo Jesús E. RojasABR.99 ABR.99

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

NOV.93

ABR.99 Y. K.1

0

REVISION GENERAL 5

6

A. A. J. E. R.

L.T.

MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO

ESPECIALISTAS

�����

REVISION FECHA

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERÍASDE LINEA EN TIERRA ABR.991

PDVSA L–STP–032

Página 1

�����

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 INFORMACION 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 CONSIDERACIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 DISCUSION 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

REVISION FECHA

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERÍASDE LINEA EN TIERRA ABR.991

PDVSA L–STP–032

Página 2

�����

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

1 ALCANCE

1.1 Este procedimiento cubre los pasos que deben tomarse en la preparación delanálisis de esfuerzos para tuberías en tierra y el consiguiente criterio necesariopara el diseño detallado de tuberías de acero al carbono en los servicios dehidrocarburos. Específicamente, el criterio de diseño para el análisis de losesfuerzos y cálculos de fuerzas asociados a oleoductos, poliductos o gasoductossuperficiales o subterráneos discutidos aquí.

1.2 Queda excluida cualquier referencia específica a aquellos procedimientos parael desarrollo de estudios de flujo y análisis hidráulico.

2 REFERENCIAS

2.1 Los códigos y normas que deben ser empleados en determinar los criterios dediseño para tuberías en tierra son detallados a continuación:

2.1.1 ASME/ANSI B31.4 – Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, LiquidPetroleum Gas, Anhydrous Ammonia and Alcohols.

2.1.2 ASME/ASME B31.8 – Gas Transmission and Distribution Piping Systems.

2.1.3 API RP – 1102 – Recommended Practice for Liquid Petroleum Pipelines CrossingRailroads & Highways.

2.1.4 API RP–1104 – Recommended Practice for Welding Pipelines and AssociatedFacilities.

2.1.5 API RP–1110 – Recommended Practice for Pressure Testing Liquid PetroleumPipelines

2.1.6 Códigos y normas venezolanas que son aplicables a las instalaciones de tuberíasde acero al carbono para servicios de hidrocarburos.

2.2 Las Guías de Ingeniería PDVSA aplicables son:

2.2.1 Estudios de Suelo – Guía de Ingeniería PDVSA 90615.1.011.

2.2.2 Cruce de Autopistas y Ferroviarios. Guía de Ingeniería PDVSA 90618.1.069.

3 INFORMACIONLa siguiente información es necesaria para desarrollar los criterios de diseñobásico para oleoductos, poliductos y gasoductos en tierra:

3.1 Información Climatológica

REVISION FECHA

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERÍASDE LINEA EN TIERRA ABR.991

PDVSA L–STP–032

Página 3

�����

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

3.2 Información Hidrológica

3.3 Información Sísmica

3.4 Análisis de Suelos

3.5 Análisis Hidráulicos

3.6 Progresivas (elevaciones del terreno)

3.7 Las condiciones de operación.

4 CONSIDERACIONES

4.1 Todos los oleoductos, poliductos y gasoductos a campo traviesa (cross country)construidos de acero al carbón, acorde con las referencias, códigos y normas,serán diseñados tomando como base la selección de tubería, válvulas yaccesorios, que soportarán las cargas, esfuerzos y deformaciones a que esténsujetos y que se supone existirán durante la vida operativa de las instalaciones.

4.2 Las tuberías se verán afectadas por el esfuerzo y el movimiento final, cuandopasan de una situación restringida o limitada (subterránea) a una situación libre(superficial o aérea).

Las investigaciones sobre esfuerzos máximos, fuerzas y movimientos finalespermitidos asociados con las tuberías subterráneas son necesarias no sólo paraestablecer los cálculos de fuerzas de anclaje requeridos por el diseño y losdispositivos de limitación, sino también para confirmar el espesor aceptable delas paredes de la tubería, densidad y flotabilidad.

4.2.1 Máximo esfuerzo de corte – Es el esfuerzo en la tubería cuando alcanza el puntode cedencia en términos de esfuerzos de corte, circunferencial y longitudinal.

4.2.2 Esfuerzo circunferencial – Es el esfuerzo inducido internamente en la tubería entérminos de la presión de operación especificada, diámetro exterior y el espesorde pared de la tubería.

4.2.3 Esfuerzo térmico – Es el esfuerzo inducido interna y externamente en la tuberíaen términos de: elasticidad, coeficiente de expansión ocasionado por eldiferencial entre las temperaturas máximas de operación y la del ambiente.

4.2.4 Esfuerzo de flexión – Es el esfuerzo inducido externamente por su propio pesou otras cargas en cada sección entre soportes de la tubería.

4.2.5 Esfuerzo longitudinal – Es el esfuerzo internamente inducido en una tubería enla misma dirección del eje de la tubería.

REVISION FECHA

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERÍASDE LINEA EN TIERRA ABR.991

PDVSA L–STP–032

Página 4

�����

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

4.2.6 Esfuerzos combinados – Es la combinación más desfavorable de los esfuerzosanteriores y deben ser analizados y comparados con el esfuerzo permisibleaplicable acorde con la norma ASME/ANSI B31.4 para líquidos, ASME/ANSIB31.8 para gases.

4.2.7 Fuerzas Axiales – Deben ser determinadas sin tomar en cuenta la fricción delterreno. Ocasionan los esfuerzos longitudinales a través de la seccióntransversal de la pared metálica del oleoducto.

4.2.8 Fuerzas de Fricción – Si las fuerzas externas en la tubería no pueden sercalculadas partiendo de la información sobre el terreno tomada a todo lo largo dela ruta del oleoducto para determinar el coeficiente de fricción (m∝ ) y la densidaddel suelo y material de relleno, se pueden usar los valores aproximados de la Guíade Ingeniería PDVSA 90615.1.011.

4.2.9 Fuerza de Anclaje – Es determinada mediante la sumatoria de las fuerzas axialesy las fuerzas totales de fricción.

4.3 Los detalles requeridos para diseño, los bloques de anclaje para tuberías,anclajes de tensión y otros mecanismos de limitación pueden ser determinadostomando las consideraciones antes mencionadas para tuberías subterráneas.

4.4 Los oleoductos o gasoductos superficiales requieren de consideracionesespeciales referentes al análisis de esfuerzos de tuberías ancladas que deberánser sustentados de modo que la expansión longitudinal pueda ser absorbida porla compresión axial de la tubería. El objetivo de la investigación de esfuerzossuperficiales es para determinar el espacio máximo permitido entre los soportespara el diseño detallado de oleoductos, poliductos y gasoductos. Además de lasnormas sobre análisis de esfuerzos que deben ser tomadas en cuenta en laSección 4.2, deben hacerse otras consideraciones:

4.4.1 Fuerzas de flexión en vigas – Los oleoductos o gasoductos superficiales sontratados igual a vigas horizontales con carga uniforme y fijas en ambos extremospara los cuales debe tomarse en consideración:

a. Esfuerzo de Flexión en el punto medio.

b. Esfuerzo de Flexión en los soportes o bases.

c. Flexión o arqueamiento (pandeo) de la tubería.

4.4.2 Carga crítica de columna – Comprende las investigaciones de grandesespaciamientos, articulación de los extremos y a la compresión axial y presión defluidos en la tubería que pueden causar un abultamiento lateral.

4.4.3 Vibraciones de la tubería Inducidas por el Viento – Debido al efecto “KARMAN”el resultado es una turbulencia causada por el flujo de una corriente en sentido

REVISION FECHA

PROCEDIMIENTO DE INGENIERIA

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE TUBERÍASDE LINEA EN TIERRA ABR.991

PDVSA L–STP–032

Página 5

�����

.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

inverso a la corriente normal para un rango considerable de velocidades delviento e incluye la determinación de:

a. El número “Reynolds” para vientos a través de la tubería.

b. Frecuencia forzada

c. Frecuencia natural

d. Esfuerzo de oscilación

e. Combinación de viento y esfuerzos

f. Esfuerzo reversible permitido

4.5 En caso de no disponer de suficiente información referente a la sismicidad y fallasgeológicas de la zona, estudios sísmicos deben ser hechos como parte de lainvestigación en tuberías terrestres:

4.5.1 Investigación de regiones sísmicamente importantes teniendo actividadgeológica, fallas y terremotos.

4.5.2 La ruta de la tubería debe basarse en un estimado de aceleración del terrenorocoso.

4.5.3 Estimado de la aceleración del terreno, velocidad de desplazamiento y duracióndel movimiento.

4.5.4 Evaluación de fallas peligrosas en la ruta.

4.5.5 Evaluación de peligros geo–sísmicos tales como licuefacción y pendientesinestables.

4.5.6 Características geotécnicas del suelo y rocas en el corredor o ruta de la tubería.

5 DISCUSIONSe deberá hacer referencia individual a cada una de las Guías de IngenieríaPDVSA listadas en la Sección 2.2 para una discusión más detallada sobre comocompletar el análisis de esfuerzos, tanto para tuberías subterráneas como paratuberías superficiales.