This document provides the step-by-step calculation of the design wall thickness of a pipe according to ASME B31.4. It involves determining the allowable stress, internal design pressure and diameter to calculate the minimum required thickness. Additional thickness is then added for corrosion allowance, thread depth etc. to determine the nominal wall thickness. The closest commercial schedule is then selected, which meets the minimum calculated nominal thickness while also considering fabrication tolerances. Finally, the results are analyzed to verify their logical and appropriate order of magnitude and specifications are prepared for procurement.

1. API 510 TENTH EDITION, MAY 2014 ADDENDUM 1, MAY 2017 ADDENDUM 2, MARCH 2018

2. API 510 TENTH EDITION, MAY 2014 ADDENDUM 1, MAY 2017 ADDENDUM 2, MARCH 2018
Calculo del espesor de
para tubería a
interna ASME
diseño
presión
B31.4

3. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
ASME B31.4
(sistemas de
tuberías)
petróleo crudo
gasolina natural
condensado
gas licuado de petróleo
dióxido de carbono
dióxido de carbono
amoníaco anhidro
líquido

4. Enunciado del ejercicio:
Se requiere determinar el espesor de diseño por presión interna de una tubería con costura que será
instalada en tierra firme para el transporte de crudo entre un patio de tanques y un terminal de
embarque, de diámetro nominal 30 pulgadas, de material API 5L Gr X60, cuya presión y temperatura
de diseño son 550 psig y 180 F de crudo 14 grados API, se considera una Corrosión permisible (CA)
= 1/16 pulg., .
Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4

5. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Paso 1. Verificamos alcance técnico de B31.4
Oleoducto dentro del alcance de B31.4

6. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Paso 1. Aplicamos criterios para espesor nominal “tn”.
tn≥ t + A
2. Tolerancia de espesor de la pared y tolerancia a los
defectos (403.2.2)
3. Corrosión permisible (403.2.3)
4. Ranurado y roscas (403.2.43)
Espesor Calculado
1. Espesor por resistencia mecánica (403.1)

7. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Esfuerzo
Permisible “S”
Presión interna
de diseño (psig)
Diámetro externo (Ver
tabla ASME B36.10M)
Ecuación según párrafo 403.2.1
Calculo del espesor por presión interna
S=F X E X Sy
(F) Factor de diseño 0.72
(E) Factor de Junta Tabla
403.2.1-1.
(Sy) Resistencia de cedencia
mínima especificada de la
tubería

8. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Organizando los datos del ejercicio:
1. Temperatura de diseño: 180 F
2. Presión interna de diseño manométrica: 550 psig
3. Diámetro nominal: 30 pulg
4. Corrosión permisible: 1/16”
5. Espesor por cargas adicionales: 0.0”
6. Factor de diseño: 0.72 (por párrafo 403.2.1)
7. Espesor Adicional “A”:?
8. Tubería con costura de material A53 GrX60
9. Proceso de fabricación tubería: SAW
10. Factor de calidad de junta “E”: ??
11. Resistencia de fluencia “Sy”:?
Paso 2. Organizamos los datos

9. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Paso 1. Diámetro externo
Para seleccionar el espesor nominal usaremos la tabla 1 del ASME B36.10:
D= 30”

10. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Factor de junta “E”
Especificación
Factor de Junta
La nota 3 dice que para las
aplicaciones offshore, se
aplica el Anexo J de la API 5L,
que especifica un grado de
resistencia máximo permitido
hasta X80MO

11. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Determinar Resistencia de cedencia “Sy”
API 5L
Grado del Material
Resistencia de Cedencia
Sy= 60200 psi

12. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Calcular “S”
S=F X E X Sy
S=0.72 X 1 X 60200 psi= 43344 psi
F: 0.72 (El valor de F utilizado en este Código no será superior a 0,72.)
E: 1
Sy: 60200 psi
F=0.72

13. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
𝑃 D
2∗S
t =
550psi ∗(30”)
2* 43344 psi
= 0.381”
Paso 3. Calcular el espesor a la presión de diseño sustituyendo datos
en la ecuación seleccionada y espesor nominal
t = 0.381”
=

14. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Determinar espesor adicional “A”
Calcular espesor adicional, lo cual incluye lo permisible por corrosión, erosión y
tolerancia mecánica, + espesor de diseño definido anteriormente, la ecuación
seria tm = t + c
A = Corrosión permisible + profundidad de rosca+ Resistencia
A = 1/16 + 0,0+ 0,0”= 0.0625”

15. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Paso 3. Calcular el espesor nominal “tn”
tn ≥ 0.381”+0.0625”=0.443”
tn≥ t + A

16. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Verificar la tolerancia para fabricación
Tuberia Soldada
0.1 t (10%)

17. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Luego que sigue ?
Establecer el espesor nominal o comercial mas próximo al valor de espesor tn≥0.547”,
previamente calculado.
Paso 1. Calcular el espesor nominal tomando en cuenta variación por
fabricación.
Para establecer el espesor nominal mínimo requerido de la pared del tubo, considerando
la tolerancia de fabricación, se procede de la siguiente manera:
tn=
tm
0.90
tn=
0.443”
0.9
=0.492” Este valor o el mas cercano lo
buscamos en tablas

18. Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
Paso 2. Seleccionar el espesor nominal
Para seleccionar el espesor nominal usaremos la tabla 1 del ASME B36.10:
tn= 0.500”
Escogemos
Schedule 20
Se cumple tn “0.492”≥ t+A

19. Paso 4: Análisis de los resultados en donde debemos verificar si el resultado es
lógico y en orden de magnitud adecuado y procedemos a elaborar la
especificación para la compra.
Calculo del espesor de diseño según ASME B31.4
❑ El diseño de una tubería incluye:
❑ Selección de la ruta que atraviesa la línea,
❑ Determinación del volumen (ej., cantidad de fluido o
sólidos que se van a transportar) y la velocidad
operacional,
❑ Cálculo del gradiente de presión,
❑ Selección de bombas y otros equipos,
❑ Determinación del espesor y el material del tubo (ej.,
si se va a usar tubo de acero, concreto, hierro fundido
o PVC),
❑ Y un análisis económico de
❑ ingeniería y un análisis de mercadeo
❑ para determinar el sistema óptimo basado en
diseños alternativos.
Ruta
P, D
Grado, t
Corrosión
Válvulas?

20. API 510 TENTH EDITION, MAY 2014 ADDENDUM 1, MAY 2017 ADDENDUM 2, MARCH 2018