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2012 05 10 Materiales para Tanques GLP - 2da sesión parte 1
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2012 05 10 Materiales para Tanques GLP - 2da sesión parte 1

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  • 1. MATERIALES ESPECÍFICOS PARA INSTALACIONES DE GLP – SESION 2. PARTE I –GERENCIA DE FISCALIZACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS DIVISIÓN DE PLANEAMIENTO Y DESARROLLO UNIDAD DE NORMAS Y PROCEDIMIENTOS MAYO 2012
  • 2. INTRODUCCIONEn esta segunda sesión denominada “Materiales Específicos para Instalaciones de GLP”explicaremos los diversos tipos de materiales que se pueden usar en las instalaciones de GLPtales como tanques de almacenamiento, sistema de tuberías, válvulas, accesorios, entre otros.Asimismo, se detallarán las normas aplicables para cada tipo de material, tales como ASME,ASTM, etc; además de los principales requisitos que deben cumplir los materiales.Para fines didácticos y mayor comprensión de ustedes, se ha visto conveniente dividir esta sesiónen dos segmentos:5.Especificaciones de los Materiales para Tanques de GLP.2. Especificaciones de los Materiales para Tubos, Tuberías, Accesorios y Válvulas enInstalaciones de GLP
  • 3. ESPECIFICACIONES DE LOSMATERIALES PARA TANQUES DE GLP
  • 4. NORMATIVA NACIONAL El Reglamento para la Comercialización de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto Supremo 01-94-EM y modificado mediante los Decretos Supremos 001-2007-EM y 004-2007-EM, señala la siguiente definición: TANQUE ESTACIONARIO DE GLP: Recipiente de acero fabricado de acuerdo a la Norma Técnica Nacional aprobada por INDECOPI1, o en su defecto de acuerdo al Código ASME, Sección VIII, División I. Puede ser instalado de forma aérea, soterrado o monticulado, dependiendo de las condiciones de la instalación. En caso de la instalación de Tanques Estacionarios de GLP preexistentes deberá cumplirse con la Norma Técnica Peruana aprobada por INDECOPI, o en su defecto con el Código ASME, Sección VIII, División I o con una Norma Técnica Internacional reconocida por el Ministerio de Energía y Minas.”(1) Actualmente, no existe una Norma Técnica Peruana para la fabricación de tanques de GLP aprobada por INDECOPI.
  • 5. NORMATIVA NACIONAL Tabla 1. Normativa para Tanques de GLP1 Tipo de Agente Normativa Consumidor Directo Numeral 5.1 de la NTP 321.123. GAS LICUADO DE PETRÓLEO. Red de Distribución Instalaciones para Consumidores Directos y Redes de Distribución. Capítulo II del Reglamento de Establecimientos de Gas Licuado de Gasocentros Petróleo para Uso Automotor Gasocentros, aprobado mediante Decreto Supremo 019-97-EM. Artículos del 13° al 27° del Reglamento de Seguridad para Instalaciones y Plantas Envasadoras Transporte de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto Supremo 27-94-EM. Artículos 109° y 110° del Reglamento de Seguridad para Instalaciones y Medios de Transporte de GLP Transporte de Gas Licuado de Petróleo, aprobado mediante Decreto a granel Supremo 27-94-EM. Plantas de Abastecimiento e Instalaciones con tanques de Artículo 44° del Reglamento de Seguridad para el Almacenamiento de almacenamiento superior a los Hidrocarburos, aprobado mediante Decreto Supremo 052-93-EM. 10m3(1) Leer estas bases legales como información complementaria. Tener en cuenta que se puede considerar en las prácticas calificadas.
  • 6. NORMATIVA INTERNACIONAL Tal como lo señala la normativa nacional, los tanques para almacenamiento de GLP deben ser de acero, fabricados de acuerdo al Código ASME Sección VIII División 1. Código de Calderos y Recipientes a Presión – Reglas para la Construcción de Recipientes a Presión1.(1) El alcance del ASME Sección VIII es para recipientes que tengan una presión interna o externa mayor o igual a 15 psi.
  • 7. NORMATIVA INTERNACIONALEn el Código ASME Sección VIII, División 1, SubsecciónA, Parte UG se señala los requisitos generales paratodos los métodos de construcción y los materialespermitidos; en cuanto a estos últimos se indica losiguiente:a) El material sometido a tensión debido a la presión seajustará a una de las especificaciones que figuran en laSección II, Parte D, Subparte 1, Tablas 1A, 1B, y 3,incluidas todas las notas correspondientes en las tablas,y se limitará a aquellos que están permitidos en laparte aplicable de la subsección C, excepto por loexpresamente permitido en UG-9, UG-10, UG-11,UG-15, la Parte UCS y los apéndices obligatorios (…).b) El material de las piezas que no están sometidas apresión como faldas, soportes, deflectores, agarraderas,ganchos y superficies extendidas de transferencia decalor, no necesitan ajustarse a las especificaciones parael material al que están unidos, o para unaespecificación de material permitido en esta División,pero si están unidos por soldadura al recipiente, éstadeberá se de calidad soldable (…).
  • 8. NORMATIVA INTERNACIONAL La Subsección C del Código ASME Sección VIII División 1, establece los requisitos pertenecientes a las clases de materiales. Tal como se indicó en la Parte UG de la Subsección A, la aplicación de la Subsección C estará limitada a lo establecido en la Parte UCS, la misma que señala los requisitos para recipientes a presión construidos de aceros al carbono y de baja aleación. En UCS-5 se indica que estos materiales sujetos a tensión debido a la presión estarán sujetos a una de las especificaciones dadas en la Sección II y se limitarán a las listadas en la Tabla UCS-23, salvo disposición en contrario en UG-10 y UG-11. Asimismo se señala que los aceros al carbono o de baja aleación con un contenido de carbono de más de 0,35%1 no se utiliza en la construcción soldada o ser formado por el corte de oxígeno.(1) Un contenido mayor de C puede dar lugar a endurecimiento en la zona del metal base afectada por el calor de la soldadura y como consecuencia a su fragilización.
  • 9. NORMATIVA INTERNACIONALEn UCS-6 se indica lo siguiente respecto a las planchasde acero:a) Las especificaciones aprobadas para las planchas deacero al carbono y de baja aleación se dan en la TablaUCS-23 (…)b) Las planchas de acero, según el SA-36, SA/CSA-G40.21 38W y SA-283 Grados A, B, C y D pueden serusadas para las partes a presión en recipientes apresión siempre que se cumpla lo siguiente :(…) (3) Con la excepción de las bridas, cubiertas planas atornilladas, y los anillos de refuerzo, el espesor de las planchas en el cual se aplica la fuerza de soldadura no exceda de 5/8 pulgadas (16 mm).
  • 10. NORMATIVA INTERNACIONAL La Tabla UCS-23 señala los distintos tipos de los materiales de acero al carbono y de baja aleación permitidos para recipiente a presión, los mismos que están identificados a través de su Número de Especificación1 y su correspondiente Tipo/Grado2. En base a estos materiales, podemos referirnos al ASME Sección II para encontrar sus propiedades*.(1) La especificación SA-XXX (Ej. SA-36) representa la versión aceptada por el Código ASME de la norma ASTM. Una vez que una norma ASTM es revisada, luego debe ser aceptada por el Comité del Código ASME Sección VIII. Tener en cuenta que muchos materiales de la ASTM no son aceptados por el Código ASME.(3) El Tipo/Grado representa la composición química exacta de los materiales a través de porcentajes de las cantidades permitidas de carbono, magnesio, níquel, etc. Por ejemplo, cuando se indique un material específico se dice: Una plancha de acero al carbono SA – 283 Grado C * LEER
  • 11. NORMATIVA INTERNACIONAL El Código ASME Sección II, Parte D comprende las propiedades de los materiales1. Aquí se incluye la Subparte 1 que contempla diversas tablas de tensiones, entre ellas las Tablas 1A, 1B y 3 que se describirán a continuación. (1) La Sección II Parte D es publicada en dos versiones separadas. Una publicación contiene sólo valores en las unidades habituales de los Estados Unidos (Customary) y la otra contiene sólo valores en unidades del SI.
  • 12. ASME SECCIÓN II – TABLA 1A* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12(*) Por fines didácticos, solo se muestran las propiedades de la tabla para un grupo de materiales. CONTINÚA
  • 13. ASME SECCIÓN II – TABLA 1A* 13 13(*) Por fines didácticos, solo se muestran las propiedades de la tabla para un grupo de materiales. LEER A CONTINUACIÓN
  • 14. ASME SECCIÓN II – TABLA 1ALa Tabla 1A provee las tensiones admisibles en los materiales ferrosos utilizados en la Sección VIII, División 1. A continuaciónse explicará el contenido de la Tabla 1A, según las referencias señaladas en la l{amina anterior:3)El primer paso para la selección de los materiales es utilizar sus composiciones nominales, que representan los componentesde cada tipo de aleación como se conoce comercialmente.5)La Forma del Producto indica los tipos de elementos tales como la plancha (plate), brida (flange), tubo soldado (Wld. Pipe),tubo sin costura (Smls. Pipe), etc., de los cuales se requiere conocer sus clases de materiales permitidos y suscorrespondientes propiedades para realizar el diseño del recipiente a presión. Para este segmento debemos concentrarnosprincipalmente en la forma de producto tipo PLATE, que está referida a la plancha del recipiente a presión .7)El Número de Especificación representa el tipo de material que debe cumplir determinados requisitos. Su definición estádetallada en la nota 1 de la lámina N° 10 de esta presentación.9)El Tipo/Grado representa la composición química exacta del material. Su definición está detallada en la nota 2 de la lámina N° 10 de esta presentación.11)El Número UNS (abreviatura de "Sistema Unificado de Numeración de Metales y Aleaciones") es un plan sistemático en elque se designa cada metal por una letra seguida de cinco números. Se trata de un sistema de composición basado en losmateriales comerciales y no garantiza ningún rendimiento de las especificaciones o la composición exacta de los límites deimpurezas. A continuación se listan algunas aleaciones comunes comerciales: • Fxxxxx - Hierro, incluidos los hierros dúctiles y fundiciones • Gxxxxx - Aceros al carbono y aleados • Kxxxxx - Aceros, incluyendo Maraging, acero inoxidable, aceros HSLA (de baja aleación y alta resistencia, de hierro- Base Superaleaciones • Sxxxxx - Aceros Inoxidables, incluyendo de endurecimiento de acero inoxidable y superaleaciones a base de hierro • Txxxxx - Aceros para herramientas • Zxxxxx - Aleaciones de Zinc
  • 15. ASME SECCIÓN II – TABLA 1A1) La Clase/Condición de Templado especifica el tipo de tratamiento dado al material3) El Tamaño/Espesor (pulg.) representa los valores o rango de valores admisibles de los espesores establecidos para cada tipo de material. Como se observa en la tabla, no todos los materiales presentan estas restricciones.5) Resistencia mínima a la tracción (tensión)7) Límite elástico mínimo9) Límites de Temperatura11) N° de Gráfico de presión externa13) Las Notas constituyen los requisitos y restricciones que deben cumplir cada tipo de material. Estas se encuentran al final de la Tabla.14) Los valores de tensión (esfuerzo) máxima permitida están en función a la temperatura que el metal no debe exceder, de acuerdo a sus condiciones de servicio.Veamos un ejemplo: Para la plancha de acero al carbono SA 283 Grado B, tenemos las Notas G10, S1, T1, que dicen lo siguiente:G10: En exposición prolongada a temperaturas superiores a 800 ° F, la fase de carburo de acero al carbono se puede convertir en grafito.S1: (Aplicable a calderas)T1: Los esfuerzos admisibles para una temperatura mayor o igual a 700 ° F, son valores obtenidos a partir de las propiedades dependientes del tiempo.Por lo tanto, para este tipo de plancha seleccionada, a temperaturas mayores de 700°F no figuran valores admisibles de esfuerzos. En el caso de tanques GLP, esto no representa mayor problema, dado que la selección del esfuerzo estaría en función a las condiciones de operación del tanque (ej.: lugares muy calurosos o fríos).
  • 16. ASME SECCIÓN II – TABLA 1BLa Tabla 1B proporciona las tensionesadmisibles en los metales no ferrososutilizados en la Sección VIII.Dado que la normativa nacional dicta que lostanques deben ser de acero (metal ferroso),esta tabla no será de utilidad en estesegmento.
  • 17. ASME SECCIÓN II – TABLA 3(*) Por fines didácticos, solo se muestran las propiedades de la tabla para un grupo de materiales.
  • 18. ASME SECCIÓN II – TABLA 3(*) Por fines didácticos, solo se muestran las propiedades de la tabla para un grupo de materiales.
  • 19. ASME SECCIÓN II – TABLA 3La Tabla 3 proporciona tensiones admisibles en los pernos de los materiales para su uso en la Sección VIII,División 1.Un ejemplo del uso de estos pernos se da en la tapa del manhole (entrada de hombre) del tanque.
  • 20. MATERIALES PARA TANQUES DE GLPA modo de resumen para este segmento, se listan a continuación los tipos de materiales más comunesutilizados en el Perú para planchas de recipientes a presión de GLP1: Material N° Especificación Tipo/Grado Restricciones de espesor de pared Acero al carbono estructural SA – 36 Plancha de acero al carbono de baja y media SA – 283 C resistencia a la tracción Plancha de acero al carbono de baja y media SA – 285 C resistencia a la tracción Plancha de acero al carbono, manganeso y silicio SA – 299 Plancha de acero al carbono para servicio de SA – 515 70 intermedia y alta temperatura Plancha de acero al carbono para servicio de SA – 516 70 moderada y baja temperatura Plancha de acero al carbono con manganeso de alta SA – 455 t ≤ 3/8” resistencia Plancha de acero al carbono con manganeso de alta SA – 455 3/8” < t ≤ 0.58” resistencia Plancha de acero al carbono con manganeso de alta SA – 455 0.58 < t ≤ 3/4” resistencia Plancha de acero al carbono, de alta resistencia para SA – 612 1/2” < t ≤ 1” servicio de moderada y baja temperatura Plancha de acero al carbono, de alta resistencia para SA – 612 t ≤ 1/2” servicio de moderada y baja temperatura Lámina de acero al carbono SA-414 G(1) Información recopilada de certificados de recipientes a presión y de la experiencia de diseñadores y proyectistas nacionales.
  • 21. ESPECIFICACIONES DE LOSMATERIALES PARA TANQUES DE GLP - PARTES -
  • 22. Para explicar sobres los materiales aprobados para laspartes (accesorios, bridas, boquillas, planchas desacrificio, soportes metálicos, etc) que se instalan en lostanques de presión, aplicamos lo señalado en la UG-4 elcual diferencia los materiales en dos principales tipos:3.Materiales para partes sujetos a esfuerzo o presión.5.Materiales para partes que no están sujetos a presión. PARTE NO SUJETA A PRESIÓN PARTE SUJETA A PRESIÓN
  • 23. PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓNEn los tanques a presión se instalan accesorios, bridas, boquillas, etc., que se encuentran sometidosa la presión del tanque. Las especificaciones de los materiales permitidos más utilizados para estaspartes se detalla en la siguiente tabla: Tipo Normatividad Material Especificación Referencia Tubos y Tuberías ASME Sección II, Acero SA-53, Grado B, SA-106 UG-8 del ASME Parte D Sección VIII, División 1 Accesorios ASME B16.9 SA-234, SA-403, SA-420 y UG-44 del ASME soldados para ASME Sección II, SA-815 Sección VIII, División 1 Tubos o Tuberías Parte D Accesorios ASME B16.11 SA-234, SA-403, SA-420, UG-44 del ASME roscados para ASME Sección II, SA-815, SA-105, SA-182, y Sección VIII, División 1 Tubos o Tuberías, Parte D SA-350 y boquillas Bridas, accesorios ASME B16.5 Ver Tabla SA-105, SA-181, SA-350 y UG-44 del ASME bridados para ASME Sección II, pagina siguiente otros Sección VIII, División 1 Tubos o Tuberías Parte D Ver Tabla pagina siguiente Pernos ASME Sección II, Acero SA-193, SA-194 y SA-307 UG-23 del ASME Parte D Sección VIII, División 1
  • 24. PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN
  • 25. PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN ACCESORIOS BRIDAS CODO ASME B 16.9 ASME B 16.5 ASME B 16.11
  • 26. PARTES NO SUJETAS A PRESIÓNEn los tanques a presión se instalan faldones, soportes, azas para izaje,planchas para sacrificio, etc., que no se encuentran sometidos a la presión deoperación del tanque. La UG-4 señala que las materiales permitidos para estáspartes no necesitan cumplir las especificaciones del ASME Sección VIII, pero sise están conectado al recipiente por medio de soldadura deberán ser decalidad soldable.
  • 27. MUCHAS GRACIAS