Este documento presenta una introducción al código ASME B31.3 para el diseño de sistemas de tuberías para plantas industriales. Explica las normativas y normas relevantes como ASME, ANSI, AWS y ASTM. Detalla los contenidos del código ASME B31, incluyendo secciones para diferentes tipos de tuberías. Describe los pasos para seleccionar materiales, calcular espesores de tubería según las condiciones de diseño y el código ASME B31.3, incluyendo fórmulas para el cálculo de es

1. ASME B31.3 | DISEÑO DE
SISTEMA DE TUBERÍAS
PARA PLANTAS
INDUSTRIALES
TEMA: INTRODUCCIÓN AL CÓDIGO ASME B31.3
Ponente: Ing. Jefferson Alburqueque Garcia

2. Contenidos de este
Modulo

3.  Normativas
 Normas ASME B31
 Propiedades buscadas en un material
 Condiciones de diseño
 Cálculo de espesor de tubería
 Cálculo de acuerdo a ASME B31.3

4. Normativas

5. Existen varias normativas para tuberías. Para el acero principalmente se usa:
API, ASTM, ASME, DIN, B.S, etc. Dentro de cada una de ellas se hace
referencia a los siguientes puntos que finalmente conformarán una
especificación de tubería:
 Forma y obtención de tuberías
 Modalidad de suministro
 Grados de calidad de los aceros o resistencias de tracción
 Tratamientos térmicos
 Gama de diámetros
 Gama de espesores
 Longitud comerciales
 Extremos de tuberías
 Ensayos mínimos requeridos
 Tolerancias

6. AWS
(Soldadura)
• A2.4
• B2.1
Tuberías
“Piping”
ASME
(Cálculo)
ANSI
(Normas)
MSS-SP
(Estándares)
• SP43
• SP44 • B 16.5
• B 16.9
• B 16.47
• B 36.10
ASTM
(Materiales)
• A53
• A105
• A106
• A234
• B 31.1
• B 31.3
• B 31.4
• B 31.8
ASME
(Cálculo)
• API 5L
• API 6D
• API 600
• API 605

7. Normativa ASME B31

8. A nivel práctico, actualmente, la industria norteamericana ha impuesto
sus Normas y Códigos como sistema de condiciones de diseño en las
industrias químicas, petroquímicas, nucleares, etc., Esto afecta, no solo
a las tuberías, también incluye a los accesorios, válvulas y otros
elementos que los códigos consideran como elementos necesarios para
unir, o ensamblar conjuntos de tuberías bajo presión. Por ello, en los
proyectos de este tipo, suele ser obligada, la aplicación de estas Normas.

9. El ASME B 31: Es un Código del ASME que da respuesta a los
requisitos para sistemas de tuberías a presión, está compuesto por
siete secciones, cada sección describe diseño, materiales, fabricación,
pruebas e inspección de tuberías, así
ASME
B
31
ASME B31.1: Tuberías de Potencia
ASME B31.2: Tuberías de gas combustible
ASME B31.3: Tuberías de proceso
ASME B31.4: Sistema de tuberías para transporte de hidrocarburos líquidos y otros líquidos
ASME B31.8: Sistema de tuberías para transporte y distribución de gas

10. La mayoría de las Normas ASME(organismo que absorbió al ANSI), con
las que se debe trabajar en trazados de tuberías, son:
 ANSI B1.1: Roscas de tornillo en pulgadas unificadas.
 ASME B1.20.1: Roscas de tubería de uso general.
 ASME B16.1: Bridas y accesorios de tubería de hierro fundido.
 ASME B16.3: Accesorios roscados de hierro maleable.
 ASME B16.4: Accesorios roscados de hierro fundido.
 ASME B16.5: Bridas de tubería de acero y accesorios con brida.
 ASME B16.9: Accesorios de soldadura a tope de acero.
 ASME B16.10: Dimensiones cara a cara y de extremo a extremo de las válvulas.
 ASME B 16.11: Conexiones roscadas y soldaduras de encastre de acero forjado.
 ANSI B 16.20: Juntas metálicas para bridas de tubería, junta anular, bridas enrolladas en espiral y
con camisa.
 ASME B 16.21: Empaquetadura no metálica para bridas de tubería.
 ASME B 16.25: Extremos de soldadura a tope.
 ASME B 16.28: Codos y retornos de radio corto.
 ASME B 16.34: Válvulas de acero, bridas y extremos soldados a tope.
 ASME B 16.47: Bridas de acero de gran diámetro - NPS 26-60.
 ASME B 36.10: Tubos de acero forjado soldados y sin costura.
 ASME B 36.19: Tubos de acero inoxidable austenítico soldados y sin costura.

12. Propiedades del
material

13. La selección del material debe seleccionarse conjuntamente con el diseñador
del equipo y el responsable del proceso. La selección optima del material
asegura bajo costes iniciales de mantenimientos. A continuación se mencionan
las consideraciones más convenientes para la selección adecuada del material.

14. Condiciones de
Diseño

16. Según el código ASME B31.3, la comprobación de la temperatura mínima del
material para lo cual presenta niveles adecuados de tenacidad es muy simple, a
continuación se describe:
1. Determinar cual será la temperatura mínima del ambiente a la cual estará
sometido nuestro sistema.
2. Una vez seleccionado nuestro material, entramos a la tabla A1 del
apéndice A, en la cual encontramos que la mínima temperatura para los
esfuerzos admisibles es -29°C. Estos valores han sido tabulados de acuerdo
a numerosas experiencias.
3. Una vez determinado el MDMT del material, procedemos a comparar con
la temperatura mínima del ambiente. Si la MDMT es menor que la
temperatura del ambiente, nuestro material seleccionado puede operar
con normalidad a la temperatura requerida. De lo contrario, si el MDMT es
mayor que la temperatura del ambiente, procedemos actuar de la
siguiente manera

17.  Si la diferencia de temperatura es mínima, procedemos a realizar un ensayo
(Charpy) para no basarnos en datos estadísticos del código, sino en datos
concretos de nuestra tubería.
 Si se ha realizado el ensayo de impacto y se ha determinado que el material no es
apto para la temperatura del ambiente, procedemos a seleccionar otro material.

18. Cálculo de espesor de
tuberías

19. Cada normativa o código facilita sus tensiones máximas admisibles y sus coeficientes de seguridad
de acuerdo con las solicitaciones y con los sistemas en los que la tubería participa.
Información necesaria previa al cálculo a través de los códigos
Para el cálculo del espesor de pared de tuberías, debemos conocer los siguientes parámetros:
 Presión de diseño interior/exterior.
 Temperatura de diseño.
 Especificación del material de la tubería.
 Esfuerzos: admisible, fluencia, máximo.
 Verificar obligatoriedad de normativas (ASME, API).
 Diámetro de la tubería (exterior o interior).
 Longitud de la tubería.
 Código aplicable (B31.3, B31.4, B31.8, etc.)
Para determinar el espesor de pared, de forma general, tomaremos el mínimo diámetro interno
obtenido del cálculo de flujo y seleccionaremos el diámetro exterior comercial según las
dimensiones normalizadas (ASME B36.10, B36.19, API 5L o DIN 2448, etc).

20. El proceso general de dimensionamiento de tuberías, es el siguiente:
1. Basándonos en el fluido, el servicio y la temperatura, seleccionaremos un
material que se ajuste a estos requerimientos; si fuere necesario,
estableceremos los límites de corrosión admisible.
2. Usaremos las ecuaciones indicadas en los códigos de aplicación para determinar
el espesor de pared mínimo requerido. Recordad tener en cuenta la tolerancia
de fabricación de tuberías (-12,5%).
3. Nos referiremos a la especificación de tuberías (ASME 36.10, ASME 36.19, API
5L) elegida para el proyecto y seleccionaremos el espesor comercial o
“Schedule” superior más próximo.
4. Verificaremos que el diámetro interior de la tubería seleccionada, cumple los
requerimientos mínimos del cálculo de flujo.

21. Cálculo de acuerdo a ASME B31.3
“Process Piping”
El alcance del código ASME B31.3 recoge las tuberías y sistemas de las
refinerías y plantas petroquímicas, es de utilización para el diseño de
todas las tuberías (independientemente del fluido) dentro de las
refinerías y las plantas químicas. Las refinerías pueden ser de: petróleo,
textiles, papel, semiconductores y todos los derivados de los
anteriores.
De cualquier manera, como siempre sucede con las especificaciones,
debemos verificar la aplicabilidad de nuestro código en la sección de
“Scope” en el código.

22. 1. Por presión interior
Las fórmulas aquí indicadas son aplicables cuando t ≤ D/6, el cual es el caso más habitual. De
cualquier forma, para t ≥ D/6 o P / SE >0.385, los cálculos de presión para tuberías metálicas rectas
requieren consideraciones especiales tales como teoría de fallas, efecto de fatiga y estrés térmico.
El espesor requerido para secciones rectas de tubos está dado por:
𝒕𝒎 = 𝒕 + 𝒄
Donde:
• tm = Mínimo espesor requerido incluyendo: requerimientos mecánicos y corrosión admisible.
• t = Espesor para soportar los esfuerzos de presión interior.
• c = Sumatoria de sobre-espesores: por roscas, tolerancias de fabricación y corrosión admisible.
Si T es el espesor del tubo comercial adoptado, entonces T ≥ tm.
Cálculo de acuerdo a ASME B31.3
“Process Piping”

23. De acuerdo al código punto 304.1.2:
𝒕 =
𝑷𝑫
𝟐(𝑺𝑬𝑾+𝒑𝒚)
𝒕 =
𝑷(𝒅 + 𝟐𝒄)
𝟐[𝑺𝑬𝑾 − 𝑷 𝟏 − 𝒀 ]
Donde:
 P = Presión de diseño interior
 D= Diámetro exterior del tubo
 S= Esfuerzo admisible del material de la tubería. Tabla A1 del código.
 E= Factor de Calidad de la junta longitudinal (para tubería sin costura es 1), tabla 302.3.4
 W= A elevadas temperaturas y a largo plazo, los esfuerzos admisibles de las uniones soldadas pueden ser
menores que las del material base. Para el caso aplicamos lo siguiente:
• Para temperaturas hasta 510º C, el valor es 1.
• Para temperaturas de 815º C, el valor es 0,5; para valores intermedios se deberá interpolar linealmente.
 y= Coeficiente adimensional dependiente de la temperatura, para t < D/6 ver tabla 304.1.1.
 d= Diámetro interior de la tubería.
 t= espesor requerido por presión interior.
 c= suma de todas las tolerancias mecánicas más la erosión y corrosión.

24. 2. Por presión exterior
El código B31.3 indica que para tuberías sometidas a presión exterior se deberá
aplicar lo descrito en el código ASME SEC VIII, DIV.1, UG-28 a UG30.
Cálculo de acuerdo a ASME B31.3
“Process Piping”