ASME B31.1: Requisitos de espesor para sistemas de tuberías de energía

Los sistemas de tuberías de energía se utilizan en numerosas aplicaciones que suministran energía, calefacción y refrigeración a un gran número de personas. Para garantizar su funcionamiento seguro, estos sistemas deben cumplir con la normativa vigente en materia de diseño, materiales, fabricación, montaje, ensayos, inspección y funcionamiento.

La norma ASME B31.1 especifica los requisitos de PWHT, que pueden variar en función de los factores específicos del proyecto; sin embargo, en el caso de tubos sin costura de Schedule 80 con un diámetro exterior de 10 pulgadas, fabricados con material conforme a la norma ASTM A335/A335M, grado P22, y un espesor de 10 pulgadas (0,594 pulgadas de espesor), en términos generales, deben calentarse a 600 °F durante 2 horas para garantizar el buen funcionamiento de los sistemas de tuberías.

Espesor

La norma ASME B31.1 es indispensable en lo que respecta a los requisitos de espesor para los sistemas de tuberías de proceso, ya que ofrece directrices que satisfacen las necesidades de diferentes sectores industriales y, al mismo tiempo, es lo suficientemente flexible como para adaptarse a todos ellos. Además de ser lo suficientemente adaptable, esta norma se revisa periódicamente para responder a los avances tecnológicos del sector.

Los requisitos de PWHT de la norma ASME B31.1 dependen de la composición y el tipo de acero que se vaya a soldar, así como del método de soldadura utilizado para formar las uniones. Para obtener las propiedades mecánicas deseadas, el PWHT desempeña un papel fundamental a la hora de aliviar las tensiones localizadas en las soldaduras que, de otro modo, podrían agrietarse, al tiempo que garantiza la resistencia y la ductilidad adecuadas de las uniones creadas durante los procesos de soldadura.

Aunque las normas de soldadura de EE. UU. y el Reino Unido comparten límites de espesor de soldadura similares, las diferencias en el contenido de aleación y el uso de aceros con bajo contenido en carbono han dado lugar a variaciones significativas entre ellas en cuanto a los requisitos de PWHT. En concreto, para las soldaduras realizadas con aceros 2.15%Cr-0.5%Mo y 2.25%Cr-1.5%Mo, el espesor límite en las normas del Reino Unido es 19 mm menor.

La norma ASME B31.1 especifica que se deben realizar inspecciones visuales exhaustivas de las soldaduras antes y después de las pruebas de presión; no exige la realización de exámenes radiográficos, salvo que las tuberías contengan líquidos inflamables. Aun así, se sigue recomendando la inspección visual para detectar una penetración incompleta, corrosión o un espesor insuficiente en estas soldaduras. Para cualquier consulta adicional sobre la norma ASME B31.1, póngase en contacto con los formadores profesionales de PetroSync, que ofrecen programas de formación completos para dotar a los profesionales de las habilidades necesarias para cumplir con sus requisitos.

Presión

Como parte de cualquier sistema de tuberías, es de vital importancia realizar pruebas de presión. Estas pruebas garantizan que las tuberías puedan soportar una presión más elevada sin fugas ni fallos; normalmente se llevan a cabo llenándolas de agua u otro líquido incompresible y presurizándolas hasta 1,5 veces su presión de diseño.

Las tuberías deben someterse a esta prueba durante al menos dos horas y, en caso de que no la superen, deben revisarse o modificarse lo antes posible. También es fundamental documentar todas las pruebas de presión.

Los distintos tipos de acero y composiciones químicas exigen requisitos de PWHT diferentes para un mismo espesor de acero, lo que hace que las distintas normas varíen en sus requisitos de PWHT para espesores de soldadura similares. Por ejemplo, los aceros al carbono contemplados en las normas sobre tuberías y recipientes a presión tienen un límite máximo de espesor de soldadura de 19 mm, mientras que las normas estructurales generales, como la BS 5400 para puentes o la 2633 para depósitos de almacenamiento, pueden permitir espesores de soldadura significativamente mayores.

Además de los ensayos de presión, los sistemas de tuberías requieren inspecciones visuales exhaustivas. Estas inspecciones permiten a los ingenieros detectar problemas como grietas, corrosión o soldaduras defectuosas que no se aprecian a simple vista durante los ensayos hidrostáticos o neumáticos. Para este fin, pueden utilizarse tecnologías de ensayo no destructivo, como la radiografía, la inspección por ultrasonidos y la inspección por partículas magnéticas, con el fin de evaluar la integridad de las soldaduras sin dañar los materiales de las tuberías ni las propias soldaduras.

Temperatura

La norma ASME B31.1 establece los requisitos para los sistemas de tuberías de energía y se revisa periódicamente para adaptarse a las nuevas tecnologías. Da prioridad principalmente a la seguridad en entornos de alta presión, al tiempo que garantiza que los sistemas de tuberías se diseñen, fabriquen, sometan a ensayo y documenten de acuerdo con las normas del sector. Además, debe conservarse documentación detallada de todos los resultados de las pruebas y los informes de inspección, con el fin de demostrar el cumplimiento de la normativa del sector, así como para que sirva de referencia durante futuros trabajos de mantenimiento o inspecciones.

La norma ASME B31.1 establece un rango de temperaturas de PWHT en función del material de las tuberías y las condiciones de diseño; por ejemplo, cuando se utiliza para calentar tubos sin soldadura A335/A335M Grado P22 sin soldadura con un diámetro exterior de 10 pulgadas y un espesor de Schedule 80 (0,594 pulgadas de espesor), normalmente a 1300 °F durante 4 horas, aunque las temperaturas pueden ajustarse ligeramente en función de otros factores del trabajo.

Las normas ASME B31.3 y B31 establecen requisitos relativos al tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT); la norma ASME B31 se aplica más a las tuberías de energía, mientras que la segunda abarca las tuberías de proceso. Ambas normas incluyen diversos métodos de ensayo para garantizar que las soldaduras sean seguras y duraderas; sin embargo, los requisitos de la norma B31.1 suelen ser más estrictos.

La norma ASME B31.1 exige que todas las soldaduras se sometan a una inspección visual; por el contrario, la norma B31.3 solo exige una inspección radiográfica del 5 % de las soldaduras. Además, la norma ASME B31.1 estipula la realización de ensayos hidrostáticos en las tuberías —lo que implica llenarlas con agua o un líquido incompresible y presurizarlas hasta 1,5 veces su presión de servicio antes de supervisar la presión para detectar fugas—, en los que todas las uniones deben someterse a un examen visual.

Material

Los sistemas de tuberías de energía se utilizan en la generación de energía eléctrica, la calefacción geotérmica y la calefacción central y urbana. Para mantener su eficacia funcional, deben soportar condiciones extremas de tensión y presión; de lo contrario, podrían producirse graves consecuencias, como la interrupción del suministro eléctrico, de calefacción o de aire acondicionado. Por lo tanto, es imprescindible que estos sistemas de tuberías cumplan con la normativa; la norma ASME B31.1-2024: Código de tuberías de energía contiene disposiciones relativas al diseño, los materiales, la fabricación, el montaje, los ensayos y la inspección de dichos sistemas de tuberías.

Las normas de este código se basan en la experiencia práctica y tienen por objeto garantizar la seguridad de quienes trabajan en el sector de las tuberías. Por ejemplo, exige que todas las soldaduras se sometan a una inspección visual para detectar una penetración incompleta y defectos de un tamaño superior a un límite determinado, pero sus requisitos son menos estrictos que los de otros códigos, como el B31.5, relativo a las tuberías de refrigeración, o el B31.9, que se refiere a las tuberías de instalaciones de edificios, respectivamente.

Los requisitos de la norma ASME B31.1 pueden variar en función de diversos factores, entre los que se incluyen consideraciones relativas al material y a la presión. A modo de ejemplo, en el caso de un tubo sin soldadura de 10 pulgadas de diámetro exterior, Schedule 80, ASTM A335/A335M, grado P22, suele ser necesario calentarlo a unos 1300 grados Fahrenheit durante 4 horas para cumplir con la normativa sobre PWHT; esta cifra puede variar ligeramente en función de otros factores específicos del trabajo; para evitar confusiones, es recomendable consultar a un experto con antelación.