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Pruebas hidrulicas a sistemas de tuberas

Fecha de Publicación: 28/6/2013

INTRODUCCIN

Debido a la creciente demanda de servicios en la Gerencia de Mantenimiento Integral, referente a la supervisin e implantacin de mtodos de pruebas de fuga surge la necesidad de impartir un taller de Pruebas Hidrostticas a Sistemas de Tuberas con el objeto de actualizar tcnicamente y dar soluciones en campo en una forma precisa y concisa a la problemtica presentada.

IMPORTANCIA DE LASPRUEBASHIDROSTTICAS

Confirmar la integridad estructural y hermeticidad de los equipos y sistemas de tuberas que manejan hidrocarburos lquidos y gaseosos, y sustancias peligrosas, en instalaciones terrestres e instalaciones marinas incluyendo sus servicios auxiliares, con la finalidad de garantizar la confiabilidad de la instalacin durante su operacin normal.

NORMATIVIDAD

  • ASME B31.3Process Piping.

  • ASTM E 1003 95Standard Test Method for Hydrostatic Leak Testing.

  • ASTM E 1316 05Standard Terminology for Nondestructive Testing.

  • NRF-150-PEMEX-2005 Rev. 0 Pruebas Hidrostticas de Tuberas y Equipos.

  • NRF-035-PEMEX-2005 Sistemas de Tuberas en plantas Industriales- Instalacin y Pruebas.

  • ISO 15156-2001 Petroleum and natural gas industries.

  • ANSI/ASME B16.48 Steel line blanks.

  • MSS SP-61._ Hydrostatic Testing of Steel Valves Pruebas Hidrostticas de vlvulas de acero).Abarca las vlvulas de compuerta de cua y de retencin. API 598- Valve Inspection and Test(inspeccin y pruebas de vlvulas)

  • NOM-001-SEMARNAT-1996(1)Lmites mximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales aguas y bienes nacionales. NOM-001-STPS-1993Relativas a las condiciones de seguridad e higiene en los edificios, locales, instalaciones y reas de los centros de trabajo.

  • NOM-002-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad para la prevencin y proteccin contra incendios en los centros de trabajo.

  • NOM-005-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad en los centros de trabajo para el almacenamiento, transporte y manejo de sustancias inflamables y combustibles.

  • NOM-008-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene para la produccin, almacenamiento y manejo de explosivos en los centros de trabajo.

  • NOM-009-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene para el almacenamiento, transporte y manejo de sustancia corrosivas, irritantes y txicas en los centros de trabajo.

  • NOM-010-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se produzcan, almacenen o manejen sustancias qumicas capaces de generar contaminacin en el medio ambiente laboral.

  • NOM-012-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se produzcan, usen, manejen, almacenen o transporten fuentes generadoras o emisoras de radiaciones ionizantes.

  • NOM-016-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo, referente a ventilacin.

  • NOM-017-STPS-1993 Relativa al equipo de proteccin personal para los trabajadores en los centros de trabajo.

  • NOM-022-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad en los centros de trabajo en donde la electricidad esttica representa un riesgo.

  • NOM-024-STPS-1993 Relativas a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se generen vibraciones.

  • NOM-025-STPS-1993 Relativas a los niveles y condiciones de iluminacin que deben tener los centros de trabajo.

  • NOM-028-STPS-1993 Seguridad-Cdigo de colores para la identificacin de fluidos conducidos en tuberas.

  • NOM-114-STPS-1993 Sistema para la identificacin y comunicacin de riesgos por sustancias qumicas en los centros de trabajo. NOM-001-SEMP-1994 Instalaciones destinadas al suministro y uso de la energa elctrica.

  • Cdigo ASME Secc. V cap. X.

  • NRF-028-PEMEX-2004. Diseo y construccin de recipientes a presin.

  • Especificacin Q-201.

GENERALIDADES ESP. Q-201

El objetivo de sta especificacin esproporcionar una base y gua para llevara cabo las pruebas en campo detuberas, equipos e instrumentos, a finde asegurar su hermeticidad.

Alcance de la Esp. Q-201

Cubre los requisitos generales para laspruebas a tuberas y sistemas deinstrumentos, posteriores a la ereccin, segnse especifica en el ASME B31.3 Sec. 345.2. La tubera en sistemas de generacin devapor a fuego directo se probar de acuerdocon la ltima edicin del Cdigo ASME paracalderas.

Alcanceprueba de recipientes a presin, cambiadoresde calor u otro tipo de equipos, los cualessern probados de acuerdo con los cdigos yespecificaciones bajo las cuales han sidodiseados y construidos.La prueba de tal equipo llevada a caboconforme a los requisitos de esta especif. esincidental y aplica nicamente a susconexiones de tubera.

PRESIONES DE PRUEBA

Generalidades

La presin de prueba para cualquier sistemaindividual estar dentro de los lmites mximoy mnimo indicados en limitaciones depresin.Cada uno de los circuitos de prueba seseleccionarn de tal manera que incluyan elmximo de tuberas y equipos que puedan serprobados a una misma presin.

Presiones de prueba

Si las condiciones mximas de operacin dela tubera que conecta a un equipo son lasmismas de ste, se probar simultneamentea la presin hidrosttica de prueba del equipo.Este procedimiento es permitido por laSeccin 345.4.3 del Cdigo ASME B31.3, ancuando sta presin de prueba sea menorque la mnima calculada para la tubera

Limitaciones de Presin


La presin hidrosttica mnima de prueba ser 1 1/2 veces la presin de diseo. Si la temperatura de diseo es superior a la temperatura de prueba, la presin mnima de prueba se corregir por temperatura.

Limitaciones de presin

ASP


Donde :Pp = Presin hidrosttica mnima de prueba (kg/cm2)

P = Presin de diseo (kg/ cm2)

Sp =Esfuerzo permisible del material a la temperatura de prueba (kg/ cm2)

S = Esfuerzo permisible del material a la temperatura de diseo (kg/ cm2)

La presin hidrosttica mxima de prueba noser mayor que 1 1/2 veces la mximapresin permisible de trabajo.La presin hidrosttica mxima de prueba deun sistema, estar limitada por la presinmxima de prueba del componente ms dbilde dicho sistema.

Toda la tubera que opere en servicio de vacose probar neumticamente a un mnimo de1.05 kg/cm2 man. o a la presin internamxima permisible si es menor que laanterior. Todas las juntas se revisarn contrafugas con espuma de jabn.

Para pruebas neumticas, la presin mnimade prueba ser 110% de la presin de diseo.Para pruebas con presiones mayores de 1.75kg/cm2 man. se har una prueba preliminar a1.75 kg/cm2 man., sta se elevar lentamentehasta llegar a la presin de prueba requerida.

No se probarn las lneas que normalmenteestn abiertas a la atmsfera, tales comoventeos, drenes y descargas de vlvulas deseguridad; las juntas se inspeccionarnvisualmente para verificar que su instalacinsea adecuada.

No se probarn las tuberas de drenaje sinpresin, nicamente se examinarnvisualmente para verificar que la instalacinde todas las juntas es correcta.

Para detectar fugas en juntas bridadas,roscadas y soldadas de un circuito que seprueba neumticamente, se utilizar unasolucin jabonosa.Las juntas bridadas se prepararn para laprueba cubrindose enteramente con cintaadhesiva y abriendo un agujero de 1/8" atravs de la cinta, en donde se colocar lasolucin jabonosa para detectar la fuga.

Los asientos de vlvulas de fierro no sesometern a presiones mayores que lamxima presin de trabajo en fro de lavlvula. La presin de prueba a que sesometan las vlvulas cerradas, no excederdel doble del rango de presin (raiting) de las mismas.


MEDIOS DE PRUEBA

Lquidos

Generalmente se usar agua limpia como medio para la prueba hidrosttica de sistemas de tubera y de equipo. La temperatura del agua, durante la prueba ser como mnimo de 4.5 C. Puede ser calentada con vapor en caso de que la prueba se lleve a cabo en clima fro.

La prueba hidrosttica normalmente no serealizar cuando la temperatura ambiente seamenor de 0 C. Se tendr especial cuidadocuando la temperatura del metal sea inferior a0 C, a fin de evitar congelamientos endrenes, indicadores de nivel, etc.

Cuando la temperatura ambiente sea inferioral punto de congelacin del agua, puedeagregarse a sta, metanol o gliceron o biensustituirla por algn otro lquido que segn elcaso puede ser gasleo, querosina, etc., conel fin de eliminar la posibilidad decongelaciones.

Cuando la temperatura de operacin sea inferior alpunto de congelacin del agua o cuando el uso desta se considere inadecuado, puede utilizarse comomedio de prueba gasleo, querosina, metanol, etc.Se puede usar agua salada para la prueba cuando nose disponga de agua dulce. En tal caso la planta sepondr en operacin lo mas pronto posible, a fin deprevenir la corrosin de los platos de recipientes uotras partes de equipo.

Por ningn motivo se usar agua salada parala prueba de la tubera de alimentacin deagua a calderas, retorno de condensado yvapor en sistemas generadores del mismo opara la prueba de cualquier sistemaconstruido con acero inoxidable austentico

Gases

Cuando el diseo de un circuito de pruebasea tal, que haga poco prctica u objetable laprueba hidrosttica del mismo, podrsustituirse por una prueba neumtica. Algunosejemplos de tales sistemas son: aire deplanta, gas combustible, sistemas de vaco,tubera aislada o recubierta internamente,recipientes conteniendo catalizadores odesecantes, etc.

PROCEDIMIENTOS Y LIMITACIONES

  • Limpieza: Todos los sistemas de tubera se limpiarnantes de la prueba, haciendo pasar agua oaire a presin, con el fin de eliminar tierra,rebabas o materias extraas sueltas.Todas las vlvulas de control se desmontarndurante el lavado.

  • Preparativos para la prueba: Todos los sistemas que se pruebenhidrostticamente, se les purgar el aireutilizando los venteos de los puntos altosantes de aplicar la presin de prueba.La tubera instalada con resortes ocontrapesos se soportar temporalmente enlos puntos donde el peso del fluido de pruebapudiera sobrecargar los soportes.

  • No se aplicar pintura de campo niaislamiento a juntas bridadas, conexionesroscadas, soldaduras sin probar y agujeros deescurrimiento, hasta que el sistema haya sidoexitosamente probado.Las juntas de expansin, secadores, filtros yequipo similar especial, para los cuales lapresin mxima de prueba, en fro sea menorque la presin mnima de prueba del sistema,se desmontar o bloquear antes de laprueba.

  • Los sistemas de tubera sujetos a largosperodos de prueba hidrosttica, se proveerncon un dispositivo protector para relevar lapresin excesiva que pudiera producirsedebido a la expansin trmica del fluido deprueba.

  • Se instalarn bridas ciegas, placas debloqueo, tapones cachucha o machos paraaislar el sistema de tubera, equipo especial einstrumentos donde no se disponga devlvulas de bloqueo. Se utilizarn empaquesde grafito o similares para la pruebahidrosttica en donde se utilicen elementos debloqueo bridados.


Sistemas de Tubera

Cuando los sistemas de tubera a probarestn directamente conectados en los lmitesde tubera a tubera de responsabilidad deotros, dicho sistemas se aislarn mediantevlvulas o placas de bloqueo.Cuando en los sistemas de tubera del prrafoanterior, sea imprctico aislar la tubera, lascondiciones para la prueba se acordarn porlas partes interesadas.

Antes de su instalacin, el manmetro deprueba se calibrar con objeto de asegurar suexactitud.El manmetro de prueba se localizar en laparte mas baja del sistema, a fin de evitar unesfuerzo excesivo a cualquier equipo en lazona inferior del sistema durante la prueba.

La presin de prueba ser aplicada medianteun mtodo adecuado de bombeo u otra fuentede presin, la cual se aislar del sistemahasta que este quede dispuesto para laprueba. Se instalar un manmetro en ladescarga de la bomba, como gua para vigilarla presin en el sistema. La bomba se vigilarconstantemente durante la prueba por unapersona autorizada, quien la desconectar delsistema cuando suspenda dicha vigilancia.

Las bombas, turbinas, sopladores ycompresores no estarn sujetos a pruebahidrosttica en el campo.Cualquier equipo que contenga aditamentosde diseo especial tales como juntas, sellos,etc., se excluir de la prueba o se probar deacuerdo con las instrucciones del fabricante.

La presin de prueba se mantendr durante15 min. antes de la inspeccin y un lapsosuficientemente largo para permitir lainspeccin completa del sistema a prueba. Enningn caso, el perodo de inspeccin sermenor a 10 min.Cuando un sistema sea aislado en un par debridas compaeras, se colocar una placa debloqueo entre estas. Los espesores mnimosde las placas de bloqueo sern losespecificados en la tabla 1

Los mangos u "orejas" de las placas debloque se pintarn de un color brillante quelas haga fcilmente identificables, con elobjeto de que puedan ser localizadas yquitadas antes de la operacin de arranque.Se elaborar una lista de todas las placas debloqueo y bridas ciegas que se hayaninstalado para la prueba y asegurarse de quetodas hayan sido desmontadas.

Los extremos de tubera donde sea imposibleel uso de placas de bloqueo, tales comobombas, compresores, turbinas o cualquiersitio donde se haya desconectado o quitado elequipo antes de la prueba hidrosttica, sebloquearn con bridas ciegas normales delmismo rango que el sistema de tubera que seesta probando.

Las tuberas con vlvulas de retencintendrn la fuente de presin localizada flujoarriba de la vlvula, de modo que la presineste aplicada bajo el asiento. Si esto no esposible, se desmontar el disco o semantendr en posicin de abierto.

  • La tubera de instrumentos se probar junto con el sistema de tubera hasta la vlvula de bloqueo mas cercana al instrumento. Cuando exista una unin flujo abajo de la vlvula, se desmontar durante la limpieza y prueba, con el fin de prevenir que inadvertidamente se introduzca tierra o materia extraa a la tubera de instrumentacin.

Las pruebas adicionales despus de lasreparaciones con soldadura, se harn a laspresiones especificadas para la pruebaoriginal.Se elaborarn y conservarn reportes deprueba de todos los sistemas probados,dichos reportes incluirn fecha de prueba,identificacin de la tubera probada, presionesde operacin y prueba, fluido de prueba yfirmas de aprobacin de la persona a cargode la misma y del representante del cliente.

  • Instrumentos: Las vlvulas de relevo y discos de ruptura sedesmontarn o bloquearn del equipo o redde tubera antes de la prueba hidrosttica. Lasconexiones de las vlvulas de relevo roscadasse taponarn temporalmente durante laprueba.Las placas de orificio y otros elementosprimarios de medicin de flujo no se instalarnen la tubera hasta que el lavado a presin yla prueba hayan sido terminadas.

Los manmetros indicadores de presinlocales, podrn probarse junto con la tuberasi la presin de prueba no excede al rango dela escala. Sin embargo, el manmetro sebloquear de la tubera durante la limpieza ylavado a presin. En lneas donde la presinde prueba sea mayor que el rango delmanmetro, este se desmontar y lasconexiones sern taponadas o bloqueandodicho manmetro.

Vlvulas de control con vlvulas de bloqueo y desvo.En caso de que la presin de prueba sea la misma,flujo arriba o abajo de la vlvula de control, lasvlvulas de bloqueo y del desvo se dejarn abiertas yla vlvula de control abierta o cerrada (lo que sejuzgue ms conveniente). Si la presin de prueba flujoarriba difiere de la presin de prueba flujo abajo, laporcin de tubera flujo arriba se probar con lavlvula de control abierta, la vlvula del desvocerrada y bloqueada; la vlvula de bloqueo flujo arribaabierta y la vlvula de bloqueo flujo abajo cerrada obloqueada.

Cuando las vlvulas de control se pruebenjunto con la tubera, se evitar el apretar elempaque de las mismas para prevenir fugas.En caso de que la fuga en una vlvula decontrol sea excesiva al grado que impidaalcanzar la presin de prueba, se bloquear odesmontar.

Los flotadores de instrumentos de nivel,localizados en el interior de recipientes oequipo, se quitarn de estos antes de laprueba en caso de que se desconozca lapresin mxima permisible del flotador, o siesta es menor a la presin hidrostticadesignada para el recipiente o equipo.

Las cajas externas de flotadores (piernas de nivel) seprobarn junto con el recipiente o equipo slo en casode saber que el flotador tiene una presin externapermisible superior a la presin de prueba hidrostticadesignada.En caso de desconocerse la presin externapermisible sobre el flotador o si esta es inferior a laprueba hidrosttica designada y la caja del flotador hasido previamente probada en el taller o en campoantes de la instalacin del flotador, se aislar aquellade la prueba hidrosttica cerrando las vlvulasadyacentes del bloqueo y abriendo la del drene de lacaja del flotador.

Si la caja del flotador no ha sido previamenteprobada y se desconoce la presin externapermisible de prueba sobre el flotador o staes inferior a la prueba designada, sedesmontar y la caja se probar junto con elequipo.Ciertos tipos de instrumentos con sus lneasde conexin a proceso pueden ser probadas ala misma presin que las lneas principales detubera o equipo al cual estn conectados,siempre y cuando su rango soporte la presinde prueba.

Grupo I

  • Instrumentos de nivel tipo desplazador

  • Vlvulas de Control

  • Niveles de Crista

  • Cmaras de medicin de flujo

  • Rotmetros

  • Interruptores de Nivel tipo flotador

  • Instrumentos de presin diferencial de flujo

  • Indicadores tipo Bartn de flujo

  • Termopozos

  • Indicadores de presin

  • Interruptores de alarma e indicadores de nivel tipo flotador abierto.

Las partidas especiales de la lista anterior que nosoporten las presiones normales de prueba sernexcluidas de la misma mediante aislamiento odesmontaje.Cualquier otro tipo de instrumentos no se probarn ala presin de la lnea, pero tendrn terminalesconectoras de proceso probadas hasta la vlvula debloqueo ms cercana al instrumento. Se tendr especial cuidado de que el equipo est protegido,desmontado o bloqueando las lneas de conexin alinstrumento y desconectando o venteando losmismos. En caso de que el aire o gas no dae losinstrumentos, stos podrn probarse con aire o gasinerte.

Grupo II

  • Analizadores

  • Instrumentos de nivel de Diafragma

  • Interruptores de flujo en lnea

  • Medidores de desplazamiento positivo

  • Registradores y transmisores de presin

  • Sensores de flujo tipo turbina

  • Reguladores de conexin directa

  • Vlvulas de control de presin balanceada

  • Interruptores por presin

Drenado y Secado

Cuando la prueba hidrosttica se hayacompletado, la presin se desfogar de talmanera, que no constituya ningn peligro parael personal ni dae al equipo.Todos los venteos sern abiertos antes dedrenar el fluido de prueba y permanecernabiertos durante el drene, a fin de prevenir laformacin de bolsas de vaco en el sistema.

  • Las vlvulas, placas de orificio, juntas de expansin y accesorios de tubera que hayan sido desmontados al efectuar las pruebas se reinstalarn con sus empaques adecuados. Las vlvulas que fueron cerradas durante la prueba hidrosttica se abrirn.

  • Despus de que las lneas hayan sido drenadas, se desmontarn los soportes temporales y entonces el sistema quedar listo para que las lneas sean pintadas y aisladas.

El secado del sistema probado se limitar adrenar el fluido de prueba para eliminar lamayor parte del lquido libre.

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PLANEAR PRUEBA

  • Definir tipo de prueba

- Integral

- Circuitos

- A Recipientes

  • Identificar puntos y Dispositivos por Aislar.

  • Identificar Puntos de colocacin de comales (figura ocho).

  • Desalojo y depsito de residuos antes y despus de la prueba.

  • Identificar punto (s) para desalojar Residuos lquidos.

  • Definir duracin de acuerdo a Normas.

  • Definir Equipo necesario y calibracion del mismo.

  • Identificar puntos de venteo.

  • Toma de registros y firma de constancia de los mismos.

CLCULO, SELECCIN YUBICACIN DE FIG. OCHO

  • Para el clculo del espesor se emplea la sig. Frmula
ASP


C=0.125 PULG

T= Espesor de la placa (pulg)mm.

.dg= Dimetro interior pulg(m.m.) de junta para bridas RF o FF el dimetro a lnea de centro de la ranura del anillo.

P=Presin de diseo (psig)MP o

SE= Esfuerzo permisible(psig)MPo ver ASME B31.3 apndice A

C= Tolerancia de corrosin.

3.- Valor D se calcula asi: D=T+2E.

4.- El material de la placa reversible es ASTM A 206 Gr.C