Piping Disposicion de Tuberias

Con los documentos ya descritos en los posts anteriores, el proyectista de tuberías esta en condiciones de iniciar el diseño gráfico; su primera misión será trazar un "routing" o "layout", que viene a ser un replanteo basto de los haces de tuberías (piping) que corren en las direcciones principales de la planta, uniendo las diversas áreas de proceso y/o almacenamientos; a partir de aquí se irán desarrollando, sin detalle aun, pero considerando al menos todos los equipos importantes, cada una de las zonas en que se tenga dividida la planta.

A partir del diseño inicial ya citado, se ira desarrollando, el trazado, sin detalle aun, pero considerando los principales puntos de apoyo de la línea y planteando la posición de los instrumentos necesarios, al menos aquéllos que necesitan ser inspeccionados periódicamente.

Para el diseño final se requerirán inevitablemente:

• Los planos chequeados de todos los equipos.
• La posición y tipo de todos los instrumentos.

Se deben tener presente en el diseño de tuberías o "piping design", al menos, estos puntos básicos:

• Los requerimientos del proceso.
• La economía o el principio del menor costo.
• La accesibilidad durante la operación.
• Las facilidades para el mantenimiento.
• La eliminación de tensiones en las tuberías.
• Evitar la transmisión de esfuerzos y vibraciones a los equipos.

Como complemento de lo anterior, y salvo que por alguna razón especial de proceso, se requiera la solución simple, de unir directamente un equipo con otro, como indica el diagrama, lo que no es habitual; debemos observar dos reglas básicas, máxime teniendo en cuenta, que en una planta industrial hay cientos de líneas, razón por la cual debe existir un orden, que evite la confusión, y a eso se refieren las reglas que describiremos a continuación:

• Determinar unas direcciones preferentes: Norte-Sur, Este-Oeste, etc.
• Fijar las diversas elevaciones básicas para las tuberías de una misma dirección, para que los giros a 90 ° se realicen siempre junto con un cambio de elevación, de modo que las tuberías de una dirección tengan un nivel y las de dirección perpendicular estén a un nivel distinto.

De este modo, Los cambios de dirección, consecuentemente, se harán normalmente, con cambio de elevación y al mismo tiempo un giro, en general a 90°, con lo que obtenemos un aspecto cuadriculado, pero armónico dentro de lo que cabe.

Resulta una buena practica, para conseguir huecos de paso en torno a los equipos, disponer las tuberías elevadas, y agrupadas para construir soportes comunes, lo que resulta más económico.

Otra regla que se debe tener en cuenta, para todos los elementos que deban ser accionados, controlados, o en general visitados para cualquier operación, y que requieren una accesibilidad fácil y rápida, como válvulas, instrumentos de control o medida y dispositivos de seguridad; es la de emplazarlos a nivel del suelo, junto a una plataforma, o próximos a una escalera.

No debe olvidarse, que no solo en las emergencias, sino de una forma periódica, muchos equipos requieren ser abiertos o desmontados para un mantenimiento preventivo, dentro de estos se encuentran:

• Los cambiadores de calor y condensadores; que precisan de un espacio para extraer sus tubos.
• Las torres y columnas; que necesitan espacio para sacar sus bandejas.
• Las bombas; que requieren zonas despejadas para desmontar los motores o tal vez las carcasas.

Todo esto es previsible, y debe considerarse en el diseño; incluso puede ser necesario prever monocarriles u otros aparatos de elevación que faciliten el entretenimiento de la planta.

Por otro lado, no debe olvidarse, que en estas instalaciones es fácil que se produzcan vibraciones, ya que se trata de sistemas conectados a equipos con movimiento.

Cuando esas vibraciones puedan ser peligrosas por fatigas o resonancias, deberán eliminarse mediante el uso adecuado de soportes o macizos de inercia, o bien aislando el sistema a partir de elementos flexibles y adecuando el trazado de la tubería a esa situación; a veces será preciso resolver los problemas de vibración, mediante soportación directamente en obra, con la maquina en movimiento, debido a que la teoría requiere a veces, confirmación practica.

Finalmente, hay un aspecto que debe tenerse muy presente, como es el del "stress" o tensiones, que en las tuberías aparecerán inevitablemente, y que pueden ser producidas por:

• Las presiones internas o externas.
• Las tensiones residuales derivadas de la fabricación y montaje.
• Las dilataciones o contracciones, por temperatura, en el fluido, o en la atmósfera exterior.

Estas tensiones son consecuencia de esfuerzos restringidos, y que en algunos casos, en parte soportan los equipos a los que están conectados las tuberías; por ello los fabricantes, de acuerdo con su diseño, limitan los valores máximos que sus equipos pueden absorber tanto en fuerzas como en momentos; estos suelen ser valores orientativos (generalmente más bajos) de lo que realmente podrían soportar; no obstante, el proyectista debe considerar los valores facilitados por el fabricante del equipo, como no superables a la hora de hacer su trabajo.

En estos planos es donde los proyectistas de tuberías después de minuciosos estudios y comprobaciones, dejan reflejada la disposición de las mismas.

Los citados planos suelen presentar tal nivel de definición, que el delineante de isométricas tiene prácticamente toda la información, de modo que con dichos planos y los diferentes "standards" no suele ser necesario recurrir a más documentos, ni es precisa una mayor información. Es decir, que con el “layout” debe bastar para diseñar la isomètrica y poder contabilizar el material representado en la misma.

En dichos “layouts” debemos encontrar siempre la necesaria información para dibujar las isométricas, con las dimensiones suficientes pero no duplicadas, junto con los siguientes datos:

• Coordenadas de situación de equipos;
• El sello con el n° y nombre del plano, nombre de la Planta, escala, revisiones, etc.
• Los equipos y columnas con su numeración y coordenadas.
• Las líneas con su numeración, sentido de flujo elevación, etc.
• Los soportes para las tuberías (esta información no siempre esta disponible al principio).
• La línea de continuación de planos llamada "match line" o "battery limit" o limite de batería y/o de límites del plano (coordenadas).
• Las notas aclaratorias con referencia de dibujos, etc.
• Las coordenadas de situación de equipos y columnas, junto con la flecha del norte.
• Las plataformas y estructuras con su elevación; etc.

Algunas veces la complejidad de las tuberías representadas en una determinada zona obliga a realizar, alzados o vistas aclaratorias.

En estos planos (y en general), cuando una serie de tuberías van paralelas y apoyadas a un mismo nivel, es decir, pueden compartir un mismo soporte, se dice que forman una bandeja de tuberías o “pipe rack”; cuando estas tuberías en paralelo, van a escasos centímetros del suelo y apoyadas en travesaños metálicos o de hormigón, forman un "pipe track", y en el caso de estar sobre "durmientes" hormigón, toman el nombre de “pipe way”.

En la realización de estos planos se presta especial atención a los siguientes puntos:

• Los comentarios de otras secciones o departamentos.
• Las interferencias con estructuras, equipos, tuberías, bandejas eléctricas e instrumentación.
• El tamaño y especificación de tuberías y accesorios.
• La conexión de líneas de servicio y estaciones.
• La línea de antorcha indicando la dirección del flujo.
• Los puntos de venteo de alta y baja presión,
• Que las descargas a la atmósfera de las válvulas de seguridad, están orientadas a lugares seguros, y a 3,0 m. sobre la plataforma.
• Los drenajes para pruebas hidráulicas y/o para partes bajas de líneas de vapor. La correcta instalación de las válvulas.
• Los soportes, "racks" de tuberías y "pipe-ways".
• Las aberturas en las estructuras (obra civil).
• Los puntos de conexión de la instrumentación (conexiones típicas).