CALCULO MOP TUBO DE 20"
Material API 5L
t ≔ 38.1
mm
P ≔ 142.37 kg/cm2
D ≔ 508
mm
E≔1
t= Espesor medido
P= Presión de diseño nominal
D= Diámtreo externo (in)
E= Eficiencia junta longitudinal
S= Tensión admisible del material a temperatura de diseño (psi)
Y= Constante para la relación D/t
TM= Espesor adoptado
2000 ⋅ S ⋅ t
P ≔ ――――
⋅F⋅E⋅T
D
VALORES DEL FACTOR DE DISEÑO F
F1 ≔ 0.8
F2 ≔ 0.72
F3 ≔ 0.6
F4 ≔ 0.5
F6 ≔ 0.4
Clase 1 Div 1
Clase 1 Div 2
Clase 2
Clase 3
Clase 4
EFICIENCIA DE LAS JUNTAS
Es ≔ 1
Para juntas de tubería sin costura, electro soldada, soldada con arco
sumergido
E ≔ 0.6
Para soldadura a tope
TENSIÓN ADMISIBLE MATERIALES
API 5L X65
S ≔ 448.16
MP
a
=65000 Psi
FACTOR DE TEMPERATURA (para temperaturas menores a 950 °F)
T≔1
T3 ≔ 0.97
T35 ≔ 0.93
T4 ≔ 0.9
Para temperaturas < 250 °F
Para temperaturas < 300°F
Para temperaturas < 350°F
Para temperaturas < 400°F
T actual = 71.11 °C = 160 °F
TOLERANCIAS
C1 ≔ 0
CA ≔ 0.125
Por fabricación
Corrosión admisible nominal
PLANILLA DE RESULTADOS DE ESPESORES MÍNIMOS DE TUBOS Y MAXIMA
PRESIÓN ADMISIBLE TUBO 20"
2000 ⋅ S ⋅ t
MAWP ≔ ――――
⋅ F4 ⋅ E ⋅ T = 20167.2
D
MAWP ≔ MAWP ⋅ 0.010197162 = 206
kPa
kgf/cm2
MOP: Máxima presión de operación
De acuerdo al párrafo 841.1.3 a) la presión de operación debe ser 60% debajo de la de
prueba
MAWP
MOP ≔ ―――
= 128.5
1.6
kgf/cm2
CALCULO MOP TUBO 12"
Material desconocido
t ≔ 17.34 mm
P ≔ 142.37 kg/cm2
D ≔ 324
mm
E≔1
t= Espesor calculado
P= Presión de diseño nominal
D= Diámtreo externo (in)
E= Eficiencia junta longitudinal
S= Tensión admisible del material a temperatura de diseño (psi)
Y= Constante para la relación D/t
TM= Espesor adoptado
2000 ⋅ S ⋅ t
P ≔ ――――
⋅F⋅E⋅T
D
VALORES DEL FACTOR DE DISEÑO F
F1 ≔ 0.8
F2 ≔ 0.72
F3 ≔ 0.6
F4 ≔ 0.5
F6 ≔ 0.4
Clase 1 Div 1
Clase 1 Div 2
Clase 2
Clase 3
Clase 4
EFICIENCIA DE LAS JUNTAS
Es ≔ 1
Para juntas de tubería sin costura, electro soldada, soldada con arco
sumergido
E ≔ 0.6
Para soldadura a tope
TENSIÓN ADMISIBLE MATERIALES
Material desconocido
817.1.3 (h)
S ≔ 165
MP
a
=24000Psi
FACTOR DE TEMPERATURA (para temperaturas menores a 950 °F)
T≔1
T3 ≔ 0.97
T35 ≔ 0.93
T4 ≔ 0.9
Para temperaturas < 250 °F
Para temperaturas < 300°F
Para temperaturas < 350°F
Para temperaturas < 400°F
T actual = 71.11 °C = 160 °F
TOLERANCIAS
C1 ≔ 0
CA ≔ 0.125
Por fabricación
Corrosión admisible nominal
PLANILLA DE RESULTADOS DE ESPESORES MÍNIMOS DE TUBOS Y MAXIMA
PRESIÓN ADMISIBLE TUBO 20"
2000 ⋅ S ⋅ t
MAWP ≔ ――――
⋅ F4 ⋅ E ⋅ T = 5298.3
D
MAWP ≔ MAWP ⋅ 0.010197162 = 54
kPa
kgf/cm2
MOP: Máxima presión de operación
De acuerdo al párrafo 841.1.3 a) la presión de operación debe ser 60% debajo de la de
prueba
MAWP
MOP ≔ ―――
= 33.8
1.6
kgf/cm2
CALCULO REDUCCIÓN TUBO 20" a 12"
Material desconocido
Lado mayor
t ≔ 38.1
mm
P ≔ 13961.73 kPa
D ≔ 508
mm
E≔1
S ≔ 165000
t= Espesor calculado
P= Presión de diseño nominal
D= Diámtreo externo (in)
E= Eficiencia junta longitudinal
S= Tensión admisible del material a temperatura de diseño (psi)
kPa
α ≔ 10°
2 ⋅ S ⋅ t ⋅ cos (α)
MAWP ≔ ――――――
= 22389.5
D + 1.2 ⋅ t ⋅ cos (α)
kPa
MAWP ≔ MAWP ⋅ 0.010197162 = 228.3
kgf/cm2
MOP: Máxima presión de operación
De acuerdo al párrafo 841.1.3 a) la presión de operación debe ser 60% debajo de la de
prueba
MAWP
MOP ≔ ―――
= 142.7
1.6
Lado menor
t ≔ 17.24 mm
P ≔ 13961.73 kPa
D ≔ 324
mm
E≔1
S ≔ 165000
kgf/cm2
del diámetro mayor
t= Espesor calculado
P= Presión de diseño nominal
D= Diámtreo externo (in)
E= Eficiencia junta longitudinal
S= Tensión admisible del material a temperatura de diseño (psi)
kPa
α ≔ 10°
2 ⋅ S ⋅ t ⋅ cos (α)
MAWP ≔ ――――――
= 16269.4
D + 1.2 ⋅ t ⋅ cos (α)
kPa
MAWP ≔ MAWP ⋅ 0.010197162 = 165.9
kgf/cm2
MOP: Máxima presión de operación
De acuerdo al párrafo 841.1.3 a) la presión de operación debe ser 60% debajo de la de
prueba
MAWP
MOP ≔ ―――
= 103.7
1.6
kgf/cm2
del diámetro mayor
CONCLUSIÓN
La máxima presión de operación admisible con los espesores actuales es de
33.8 kg/cm2
CÁLCULO DE REFUERZOS DE LAS BOQUILLAS
DATOS
P ≔ 13961.73
F ≔ 0.5
E≔1
T≔1
kPa Presión de diseño nominal = 142.37 kg/cm2
Factor de diseño
Eficiencia junta longitudinal
Factor de temperatura
CONEXIÓNES "B" y "G"
Materiales
Sh ≔ 448
Sb ≔ 241
Sr ≔ 448
MPa Tensión de fluencia del material del Tubo principal 20" API 5L
MPa Tensión de fluencia del material de la boquilla A 106 Gr B
MPa Tensión de fluencia del material del refuerzo API 5L
MEDIDAS DE REFUERZO
Dh ≔ 431.8
Db ≔ 219.1
M ≔ 38.1
H ≔ 38.1
B ≔ 18.26
t≔
tb ≔
d ≔ 323
b ≔ 10
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Diámetro externo del tubo
Diámetro externo de la boquilla
Espesor de refuerzo
Espesor de la pared del tubo
Espesor nominal de la pared de la boquilla
Espesor calculado de la pared del tubo
Espesor calculado de la pared de la boquilla
Diámetro del refuerzo
Soldadura cuello con refuerzo
AREAS CONSIDERADAS
Ar=d*t
A1=(H-t)*d
A2=2*(B-tb)*L
A3=2*M*(d-2*B)
Aw3=W3^2
Aw4=W4^2
A1+A2+A3+Aw3+Aw4
Área de refuerzo requerida
Área excedente del tubo
Área excedente en la boquilla
Área de la placa de refuerzo
Área de la soldadura refuerzo - tubo
Área de la soldadura boquilla - refuerzo
Área disponible como refuerzo
Tubo 20": Espesor nominal de la pared
P ⋅ Dh
t ≔ ――――――
= 13.5
2000 ⋅ Sh ⋅ F ⋅ E ⋅ T
mm
Boquilla. Espesor nominal de pared
P ⋅ Db
tb ≔ ――――――
= 12.7
2000 ⋅ Sb ⋅ F ⋅ E ⋅ T
mm
REFUERZO REQUERIDO
Diámetro interno de la abertura
d ≔ Db - 2 ⋅ B = 182.6
Área de refuerzo requerida
Ar ≔ Db ⋅ t = 2948.4
mm
mm^2
ÁREAS ACTUALES Y SUMINISTRADAS PARA APORTE DE REFUERZO
A1: REFUERZO SUMNISTRADO POR EL TUBO PRINCIPAL DE 20"
A1 ≔ (H - t) ⋅ (Db - 2 ⋅ B) = 4499.3
mm^2
A2: REFUERZO SUMNISTRADO POR LA BOQUILLA
L1 ≔ 2.5 ⋅ (B + M) = 140.9
L2 ≔ 2.5 ⋅ H = 95.3
mm
mm
A2' ≔ 2 ⋅ (B - tb) L2 = 1060.5
mm^2
La menor
ÁREA EFECTIVA DE REFUERZO DE LA BOQUILLA
Sb
A2 ≔ A2' ⋅ ――
= 570.5
Sh
mm^2
AREA DE APORTE DEL REFUERZO
A3' ≔ 2 ⋅ M ⋅ (d - 2 ⋅ B) = 11130
mm^2
ÁREA EFECTIVA DE REFUERZO DE LA BOQUILLA
Sh
A3 ≔ A3' ⋅ ――
= 11130
Sr
mm^2
ÁREA SUMINISTRADA POR SOLDADURAS
Soldadura refuerzo y tubo de 431.8 mm
W3 ≔ 15
mm
2
Aw3 ≔ W3 = 225
mm^2
Soldadura de refuerzo a BOQUILLA
W4 ≔ 15
mm
2 2
Aw4 ≔ W4 ⋅ ―
= 225
2
mm^2
ÁREA TOTAL SUMNISTRADA
At ≔ A1 + A2 + A3 + Aw3 + Aw4 = 16649.6
mm^2
CRITERIO DE APROBACIÓN CONEXIONES "B" y "G"
H = 38.1
B = 18.3
At = 16650
mm
mm
mm^2
>
>
>
t = 13.5
tb = 12.7
Ar = 2948
mm
mm
mm^2
Verifica
Verifica
Verifica
CONCLUSIÓN
El refuerzo calculado actual verifica de acuerdo a la norma ASME B31.8
CONEXIÓN "C2"
Materiales
Sh ≔ 448
MPa Tensión de fluencia del material del Tubo principal 20" API 5L
Sb ≔ 241
MPa Tensión de fluencia del material de la boquilla A 106 Gr B
Sr ≔ 448
MPa Tensión de fluencia del material del refuerzo API 5L
Dh ≔ 431.8
Db ≔ 88.9
M ≔ 38.1
H ≔ 25
B ≔ 14
t≔
tb ≔
d ≔ 300
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Diámetro externo del tubo
Diámetro externo de la boquilla
Espesor asumido de refuerzo
Espesor nominal de la pared del tubo
Espesor nominal de la pared de la boquilla
Espesor calculado de la pared del tubo
Espesor calculado de la pared de la boquilla
Diámetro del refuerzo
d
300
mm Diámetro del refuerzo
Áreas de refuerzo requerida Ar=d*t
Área disponible como refuerzo A1+A2+A3+Aw3+Aw4
A1=(H-t)*d
Área excedente del tubo
A2=2*(B-tb)*L
Área excedente en la boquilla
A3=2*M*(d-2*B)
Área de la placa de refuerzo
Aw3=W3^2
Área de la soldadura refuerzo - tubo
Aw4=W4^2
Área de la soldadura boquilla - refuerzo
Tubo 20": Espesor nominal de la pared
P ⋅ Dh
t ≔ ――――――
= 13.5
2000 ⋅ Sh ⋅ F ⋅ E ⋅ T
mm
Boquilla. Espesor nominal de pared
P ⋅ Db
tb ≔ ――――――
= 5.2
2000 ⋅ Sb ⋅ F ⋅ E ⋅ T
mm
REFUERZO REQUERIDO
Diámetro interno de la abertura
d ≔ Db - 2 ⋅ B = 60.9
Área de refuerzo requerida
Ar ≔ Db ⋅ t = 1196.3
mm
mm^2
ÁREAS ACTUALES Y SUMINISTRADAS PARA APORTE DE REFUERZO
A1: REFUERZO SUMNISTRADO POR EL TUBO 16"
A1 ≔ (H - t) ⋅ (Db - 2 ⋅ B) = 703
mm^2
A2: REFUERZO SUMNISTRADO POR LA BOQUILLA
L1 ≔ 2.5 ⋅ (B + M) = 130.3
L2 ≔ 2.5 ⋅ H = 62.5
mm
mm
A2' ≔ 2 ⋅ (B - tb) L2 = 1106.2
mm^2
La menor
ÁREA EFECTIVA DE REFUERZO DE LA BOQUILLA
Sb
A2 ≔ A2' ⋅ ――
= 595.1
Sh
mm^2
AREA DE APORTE DEL REFUERZO
A3' ≔ 2 ⋅ M ⋅ (d - 2 ⋅ B) = 2507
mm^2
ÁREA EFECTIVA DE REFUERZO DE LA BOQUILLA
Sh
A3 ≔ A3' ⋅ ――
= 2507
Sr
mm^2
ÁREA SUMINISTRADA POR SOLDADURAS
Soldadura refuerzo y tubo de 431.8 mm
W3 ≔ 10
mm
2 2
Aw3 ≔ W3 ⋅ ―
= 100
2
mm^2
Soldadura de refuezo a BOQUILLA
W4 ≔ 10
mm
2 2
Aw4 ≔ W4 ⋅ ―
= 100
2
mm^2
ÁREA TOTAL SUMNISTRADA
At ≔ A1 + A2 + A3 + Aw3 + Aw4 = 4005
mm^2
CRITERIO DE APROBACIÓN
H = 25
B = 14
At = 4005
mm
mm
mm^2
>
>
>
t = 13.5
tb = 5.2
Ar = 1196
mm
mm
mm^2
Verifica
Verifica
Verifica
CONCLUSIÓN
El refuerzo calculado actual verifica de acuerdo a la norma ASME B31.8