tesina ing mecanica

8/18/2019 tesina ing mecanica

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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALESCOORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

ELABORACIÓN DE GUÍAS DE DISEÑO PARA EL TRAZADO DE TUBERÍAS

DE TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS

Por:Leopoldo Andrés Colomés Dvorak

INFORME DE PASANTÍAPresentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

como requisito parcial para optar al título deIngeniero Mecánico.

Sartenejas, Abril de 2011


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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVARDECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIÓN DE MECÁNICA

ELABORACIÓN DE GUÍAS DE DISEÑO PARA EL TRAZADO DE TUBERÍAS DETRANSPORTE DE HIDROCARBUROS

Por:Leopoldo Andrés Colomés Dvorak

Realizado con la asesoría de:Tutor Académico: Ing. Orlando Pelliccioni

Tutor Industrial: Ing. Franklin Cook

INFORME DE PASANTÍAPresentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar

como requisito parcial para optar al título deIngeniero Mecánico

Sartenejas, Abril de 2011


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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVARDECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES

COORDINACIÓN DE MECÁNICA

Elaboración de guías de diseño para el trazado de tuberías de transporte de hidrocarburos

INFORME DE PASANTÍA presentado por:Leopoldo Andrés Colomés Dvorak

REALIZADO CON LA ASESORÍA DE:

Tutor Académico: Ing. Orlando PelliccioniTutor Industrial: Ing. Franklin Cook

RESUMEN

El proyecto de pasantía consistió en la generación de la documentación carente en EmpresasY&V para la asistencia en el diseño de sistemas de Pipelines y Tubería Trazada o Encamisadacon vapor, el desarrollo de estos documentos se realizó en y para ser implementados en eldepartamento de Tubería, con la finalidad de obtener procedimientos prácticos y estandarizadosaplicados a la ejecución del diseño mecánico de dichos tópicos en Proyectos de Ingeniería de

Empresas Y&V. Este proyecto se desarrolló con base en un estudio teórico y práctico sobre lasnormativas vigentes y aplicables, proyectos existentes y documentación general, a partir de esta base de datos se produjo la formación de criterios de diseño y síntesis de información para lageneración de las guías de diseño, simultáneamente se siguió el plan de internacionalización quese encuentra implementando Empresas Y&V, por medio de la presentación de la informacióndesarrollada en dos versiones; español e inglés. Adicionalmente se realizó la implementación delos criterios desarrollados durante la elaboración de las guías, esto se realizó a través de lageneración del diseño de un sistema de tubería para un proyecto en ejecución en la empresa conel fin de implementar las etapas para las que los documentos fueron diseñados. Todas lasactividades anteriormente mencionadas fueron sometidas a revisiones continuas de Ingenieros dela empresa, y fueron elaboradas en sintonía con el Sistema de Gestión de Calidad de la Empresa,

en conformidad con los requerimientos de la Norma COVENIN ISO 9001:2008.PALABRAS CLAVE

Pipelines, Tubería Trazada o Encamisada con vapor, diseño mecánico, guía de diseño, Gestión deCalidad, ISO 9001:2008.


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DEDICATORIA

CARPE DIEM.


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AGRADECIMIENTOS

A mi madre por amarme, apoyarme y motivarme sin importar las condiciones, eres mi ejemploy motivación, una ejemplar guerrera de la paz. A mi padre por mantener como norte la vida

honrada de estudios y trabajo.

A las mujeres en mi vida, Andrea Pérez, Astrid Guerreo, Julieta Arnau, y Orianna Dos Ramos

por darme amor, apoyo, madurez y sobre todo siempre cuestionarme de manera constructiva para

ayudarme a crecer sin abandonarme en el camino.

A mis hermanos, Enrique y Alejandro, a mis amigos Miguel Dvorak, Gustavo Contreras,

Alejandro Menéndez, Luis Ortiz, Diego Hernández, Héctor Guilate, Carlos Morillo y Freddy

Arias por acompañarme a cultivar la fraternidad que tanto aprecio en mi vida y llevaré como

bandera por los caminos que recorra.

A la Universidad Simón Bolívar por permitirme desarrollarme personal y académicamente en su

entorno inspirador, eficiente y honrado y a mi tutor Orlando Pelliccioni por guiarme con miras a

la excelencia y hacer siempre un llamado a la paz en tiempos de polémica.

A todos gracias por ser parte integral de mi persona y ser parte del corazón que aún le da

esperanzas a este planeta, sin ustedes no hubiese podido lograrlo.


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ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE GENERAL ...................................................................................................................... viiÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................................... x

ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................................. xi

LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS............................................................................. xii

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1

Objetivo general……………………………………………………………………………………………2

Objetivos específicos………………………………………………………………………………………2

CAPÍTULO 1 DESCRIPSIÓN DE LA EMPRESA...................................................................... 4

1.1 Presentación de la empresa ............................................................................................... 4

1.2 Propósito medular ............................................................................................................. 5

1.3 Estructura Organizacional. ................................................................................................ 5

1.4 Departamento de tuberías ................................................................................................. 6

1.5 Ubicación de las Oficinas. ................................................................................................ 7

CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 8

2.1 Lineamientos principales de la Empresas Y&V ............................................................... 8

2.1.1 Política de calidad ......................................................................................................... 8

2.1.2 Política de Seguridad, Higiene y Ambiente. ................................................................. 8

2.1.3 Guía de diseño ............................................................................................................... 9

2.2 Tópicos a desarrollar ....................................................................................................... 102.2.1 Pipelines ...................................................................................................................... 10

2.2.2 Trazado de tuberías con vapor .................................................................................... 11

2.2.3 Encamisado de tuberías con vapor .............................................................................. 11

2.3 Principales normas consultadas y sus emisores .............................................................. 12

2.3.1 ASME .......................................................................................................................... 12


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2.3.2 ASTM .......................................................................................................................... 12

2.3.3 ANSI............................................................................................................................ 13

2.3.4 PDVSA ........................................................................................................................ 13

2.4 Software implementado para el diseño ........................................................................... 14

2.4.1 PDS.............................................................................................................................. 142.4.2 MICROSTATION ....................................................................................................... 14

2.4.3 AUTOCAD ................................................................................................................. 15

CAPÍTULO 3 METODOLOGÍA ................................................................................................ 16

3.1 Lineamientos de la empresa y diagnósticos .................................................................... 16

3.2 Bases del diseño .............................................................................................................. 17

3.3 Guía para el Diseño de Pipelines .................................................................................... 193.3.1 Descripción.................................................................................................................. 19

3.3.2 Condiciones y criterios ................................................................................................ 20

3.3.3 Producto ...................................................................................................................... 25

3.3.4 Evaluación argumentativa ........................................................................................... 26

3.3.5 Evaluación propositiva ................................................................................................ 27

3.4 Trazado y Encamisado con vapor ................................................................................... 28

3.5 Guía de diseño para tubería trazada con vapor ............................................................... 28

3.5.1 Descripción.................................................................................................................. 28


3.5.3 Producto ...................................................................................................................... 34

3.5.4 Guía de diseño para tubería encamisada con vapor .................................................... 34


3.5.6 Producto. ..................................................................................................................... 37

3.5.7 Evaluación argumentativa ........................................................................................... 37

3.5.8 Evaluación propositiva ................................................................................................ 38

3.6 Traducción y actualización ............................................................................................. 39

3.7 Implementación de las guías de diseño ........................................................................... 40


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CAPÍTULO 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 42

4.1 Recopilación, documentación y diagnóstico................................................................... 42

4.2 Guía de diseño para pipelines ........................................................................................ 43

4.2.1 Evaluación ................................................................................................................... 44

4.3 Guía de diseño para tubería trazada con vapor ............................................................... 474.3.1 Bases y criterios .......................................................................................................... 47

4.3.2 Estructura de contenido, su desarrollo y evolución..................................................... 48

4.3.3 Realización de la “Guía de diseño para Tubería Encamisada con vapor” .................. 49

4.3.4 Evaluación ................................................................................................................... 49

4.4 Resultados generales ....................................................................................................... 52

4.4.1 Traducción ................................................................................................................... 52

4.4.2 Implementación ........................................................................................................... 53

CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 60

RECOMENDACIONES ............................................................................................................... 62

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................... 63

APÉNDICE A................................................................................................................................ 65

APÉNDICE B ................................................................................................................................ 70


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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 3.1. Bases del diseño de tuberías ...................................................................................................... 18

Tabla 4.1. Estructura final para la “Guía de diseño para pipelines”............................................................ 44

Tabla 4.2. Resultados obtenidos – Evaluación argumentativa .................................................................... 45

Tabla 4.3. Evaluación propositiva 1 – Ing. Inexpertos ............................................................................... 46

Tabla 4.4. Evaluación propositiva 1 – Ing. Expertos .................................................................................. 47

Tabla 4.5. Estructura final “Guía de diseño de tubería trazada con vapor”................................................. 48

Tabla 4.6. Estructura final “Guía de diseño de tubería encamisada con vapor”.......................................... 49

Tabla 4.7. Resultados obtenidos – Evaluación argumentativa 2 ................................................................. 50

Tabla 4.8. Evaluación propositiva 2 – Ing. Inexpertos ............................................................................... 51

Tabla 4.9. Evaluación de las guías 2 – Ing. Expertos ................................................................................. 52


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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Estructura Organizacional. ......................................................................................................... 6

Figura 4.1. Boceto propuesto ..................................................................................................................... 53

Figura 4.2. Modelado 1 .............................................................................................................................. 55

Figura 4.3. Modelado 2 .............................................................................................................................. 55

Figura 4.4. Modelado 3 .............................................................................................................................. 56

Figura 4.5. Nivel superior del sistema ........................................................................................................ 57

Figura 4.6. Nivel inferior del sistema ......................................................................................................... 58


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LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

2D: Dos dimensiones

3D: Tres dimensiones

ANSI: American National Standard Institute (Instituto Nacional de Estándares

Americanos).

API: American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petróleo).

ASME: American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de

Ingenieros Mecánicos).

ASTM: American Society for Testing Materials. (Sociedad Americana de Prueba

de Materiales).

CAD: Computer Aided Design (Diseño asistido por ordenador)

CAE: Computer Aided Engineering (Ingeniería asistida por ordenador)

COVENIN: Comité Venezolano de Normas Industriales.

DGN: Design (Diseño)

DWG: Drawing (Dibujo)

EPC: Energy Performance Certificates (Certificados de desempeño de energía)

FONDONORMA: Fondo de Normalización y Certificación de Calidad.

IPC: Ingeniería, Procura y Construcción

ISA: Sociedad Americana de Instrumentos

ISO: Organización Internacional de Normalización.

PDS: Piping designer software (software para el diseño de tuberías)

PDVSA: Petróleos De Venezuela Sociedad Anónima.

SGC: Sistema de Gestión de la Calidad

Y&V: EmpresasY&V.


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1

INTRODUCCIÓN

En los campos manejados por la ingeniería la innovación y superación son insignias quecaracterizan a los pioneros en cualquier disciplina, de esta manera se impulsa el progreso y

crecimiento de las grandes compañías. En los países productores de petróleo como

Venezuela, el desarrollo de complejos petroquímicos y plantas de generación de energía a

base de hidrocarburos es incesante, el crecimiento en capacidad y la innovación tecnológica

son aspectos obligatorios para satisfacer las necesidades de un país en crecimiento, por esta

razón la existencia de corporaciones que desarrollen de forma integral proyectos de

ingeniería en este campo es vital en el surgimiento como nación, estas corporaciones tienen

la responsabilidad de innovarse y expandir su campo de aplicación de manera cónsona con

las necesidades de la industria para conformar la relación simbiótica que es parte de la

fórmula que determina el progreso.

EMPRESAS Y&V es una corporación que amplía su campo de aplicación en proyectos

ingenieriles a medida que se desarrolla como empresa, desde sus inicios hasta la actualidad

el desarrollo de proyectos referentes a pipelines y trazado con vapor se encuentra fuera de

su campo de aplicación, la falta de desarrollo de estos tópicos, debido al enfoque en otras

especialidades, le ha impedido llevar a cabo proyectos complementarios en su campo de

aplicación referentes a estos temas, la creciente aparición ofertas de este tipo de proyectos

ha aumentado considerablemente en los últimos años, por esta razón EMPRESAS Y&V

decide desarrollar la capacidad de implementar proyectos de sistemas de pipelines y tubería

trazada con vapor con el fin de expandir su alcance ingenieril, de esta manera se crean una

serie de necesidades y requerimientos que es mandatorio cumplir para lograr este cometido,

una de estas necesidades es generar la documentación propia necesaria para desarrollar los proyectos de forma coordinada bajo normativa, entre estos documentos figura como

principal en el proceso de diseño las nombradas por la empresa guías de diseño, para el

caso particular, guía de diseño para pipelines y guía de diseño para tubería trazada con

vapor.


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2

EMPRESAS Y&V se rige por una serie de normas nacionales e internacionales y

lineamientos de calidad internos, estos lineamientos vienen dados por la norma

internacional COVENIN-ISO 9001:2008 y el Manual de Gestión de calidad de la empresa,

por esta razón lo aspectos relevantes de estos documentos junto con la normativa referente

a los tópicos de pipelines y trazado con vapor deben ser unificados de manera funcional endocumentos para la ejecución de proyectos, esto se hace con la intención de dirigir las

acciones de todos los integrantes de la empresa, de manera de lograr un funcionamiento

óptimo y de calidad garantizada.

Los sistemas de Pipelines y Tubería Trazada son de alta complejidad y de su óptimo

diseño depende la ejecución de proyectos y su posterior funcionamiento, es por esta razón

que su etapa de diseño debe ser correctamente asesorada y monitoreada por la presencia de

los documentos normativos. Por esta razón se trabajó en el desarrollo de un procedimiento

estandarizado para futuros proyectos en el área mencionada a ser implementados dentro de

Empresas Y&V.

Objetivos

Objetivo general

En este orden de ideas se crea un objetivo general cuyo cumplimiento satisface la

necesidad de la documentación carente en los tópicos mencionados, de forma concreta

este objetivo consiste en la elaboración de guías de diseño referidas al trazado de

tuberías de transporte de hidrocarburos y sistemas de calefacción asociados, basadas en

normativas nacionales, internacionales y lineamientos corporativos de la empresa

consultora de Ingeniería y Construcción Y&V.

Objetivos específicosEl cumplimiento de este objetivo acarrea una seria de fases que desglosan en un

sentido lógico y estructurado al objetivo general, estas fases sea caracterizan por

plantearse como objetivos específicos, cuyo cumplimiento es vital para el desarrollo

integral de los documentos, estos objetivos se plantean en el siguiente orden:


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3

Recopilar documentos, normas y criterios sobre los tópicos a tratar y afines a

los mismos.

Elaborar diagnósticos sobre necesidades, carencias y fortalezas con respecto a

la documentación en el departamento de tuberías de Y&V.

Elaborar las guías de diseño correspondientes a los tópicos a desarrollar. Elaborar e implementar un sistema de evaluación integral para las guías de

diseño desarrolladas.


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1 CAPÍTULO 1

DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

1.1 Presentación de la empresa

Empresas Y&V es una corporación de servicios, venezolana, orientada al desarrollo de

proyectos de inversión en las áreas de ingeniería, construcción, operación, mantenimiento y

gestión ambiental para los sectores públicos y privados desde 1985.

Actualmente Empresas Y&V se subdivide en 4 empresas autónomas que abarcan todos y

cada uno de los aspectos para el desarrollo de la ingeniería y ejecución de proyectos, tales

como son Y&V Ingeniería y Construcción, Y&V Construcción y Montaje, Y&V Operación

y Mantenimiento y Y&V Eco Proyectos. Todas estas empresas comparten las mismas

políticas de Recursos Humanos y en las áreas administrativas y financieras, pero son

autónomas para el manejo de la estructura de costos y la toma de decisiones.

Y&V Construcción y Montaje: Actúa como contratista general en la ejecución de

obras de ingeniería, y cuenta con una capacidad técnico-financiera para acometer

obras mayores a 1.500.000 horas hombre/año.

Y&V Operación y Mantenimiento: Presta servicio técnico y gerencial,

especialmente en la operación y mantenimiento de plantas en los sectores de petróleo

y gas, petroquímico e industrial.

Y&V Ecoproyectos: Diseña y desarrolla soluciones en el área de ambiente,

fundamentalmente para los sectores de petróleo y gas, petroquímico e industrial.

Surge por iniciativa de un grupo de profesionales de las áreas de ecología en

ingeniería ambiental, con el objetivo de desarrollar soluciones orientadas alcrecimiento de las empresas industriales y de servicios, debido a las necesidades

existentes en materia ambiental.

Y&V Ingeniería y Construcción: Ofrece sus servicios en diseño y desarrollo de

soluciones en el área de ingeniería de consulta y construcción para los sectores de

petróleo y gas, petroquímica, industrial e infraestructura.


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1.2 Propósito medular

El propósito medular de Empresas Y&V es “Ser proveedor de clase mundial de servicios

integrales de ingeniería, construcción, fabricación, operación y mantenimiento, reconocidos

en los mercados que servimos por los excelentes niveles de cumplimiento, confiabilidad,

calidad, compromiso y alineación de capacidades con los requerimientos de nuestros

clientes”.

1.3 Estructura Organizacional.

La estructura organizacional actual de la empresa muestra las responsabilidades y

autoridades del personal de Y&V Ingeniería y Construcción, descritas en el manual de

organización y políticas de la misma y en el organigrama se muestra en la Figura 1.1. Es

importante resaltar que la Gerencia del Departamento de Mecánica, al cual pertenece lagerencia de tuberías en el cual se desarrollo la pasantía, está bajo la dependencia de la Vice

- Presidencia de Ingeniería.


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6

Figura 1.1. Estructura Organizacional.

1.4 Departamento de tuberías

El proyecto de pasantía realizado fue llevado a cabo en el departamento de tubería de

Empresas Y&V Ingeniería y Construcción, este departamento está liderado por el Ing.

Franklin Cook quien ocupa el cargo de gerente del departamento y para el caso particular

de este proyecto funge como tutor industrial. Franklin Cook es un reconocido ingeniero

mecánico en el área de sistemas de tubería, su formación académica y profesional lo

convierten en uno de los gerentes más experimentados de la empresa, los lineamientos

generales en aplicaciones de tuberías a nivel industrial se imparten en Empresas Y&V por

medio de un documento de su autoría llamado “Curso de diseño de tuberías industriales”

(Franklin Cook, 2004).


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7

El departamento de tuberías se encarga de manejar proyectos en ingeniería de consulta y

construcción para los sectores de petróleo y gas, petroquímica, industrial e infraestructura,

esto es realizado en conjunto con los otros departamentos de ingeniería de la empresa. La

ejecución de este tipo de proyectos acarrea todo diseño y calculo implicado en las tres

etapas básicas de la ingeniería, esto contempla todo el proceso desde las necesidades delcliente hasta la puesta en marcha de las instalaciones requeridas.

Esta pasantía se realizó enfocada en la fase de diseño ejecutada en este departamento y es

llevado a cabo bajo la tutela de los ingenieros Franklin Cook y Elvirana Hopkins en

conjunto con los ingenieros de proyecto que laboran en el mismo, este equipo representa el

grupo responsable del diseño mecánico y todo lo que implica este proceso en los proyectos

en ejecución.

1.5

Ubicación de las Oficinas.

Empresas Y&V Ingeniería y Construcción cuenta con varias oficinas a nivel nacional, de

manera de tener una mayor cobertura a cada uno de los proyectos que se desarrollan en las

distintas regiones del país. Todas las oficinas cuentas con una red de alta tecnología que les

permite mantener un flujo continuo de información y comunicación entre sí.

La sede principal de Empresas Y&V se ubica en el Edificio Panaven, Avenida Don Bosco,

cruce con Tercera Transversal, Altamira. En estas instalaciones se encuentra el centro

operacional del departamento de tubería de la empresa que es el lugar en donde se llevo a

cabo el proyecto de pasantía.


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2 CAPÍTULO 2

MARCO TEÓRICO

2.1

Lineamientos principales de la Empresas Y&V

Empresas Y&V se rige por un conjunto de normativas que ayudan a garantizar la correcta

ejecución de tareas dentro de la empresa. La generación de documentos para la ingeniería

como Especificaciones, Manuales y Guías de diseño es una de las actividades más

delicadas debido a su influencia en el desarrollo de proyectos, por esta razón existen

principios dentro de la empresas que velan por el correcto desarrollo de los mismos. Los

principales son:

2.1.1

Política de calidad

Empresas Y&V cuenta con un Sistema de Gestión de la Calidad basado en los

requisitos de la norma ISO 9001:2008 (COVENIN-ISO 9001:2008) y en los

principios de la gestión de la calidad de la norma ISO 9000:2005. La política de

calidad de la empresa es: “Satisfacer los requerimientos y expectativas de nuestros

clientes, mediante servicios de Ingeniería y Construcción adecuados, Confiables y

Oportunos, basados en:

Procesos Normalizados.

Un sistema de mejoramiento continuo.

Compromiso de su personal con calidad”. (Arenas, 2010)

Y&V Ingeniería y Construcción posee desde 1999 la Certificación ISO 9001

otorgada por FONDONORMA e IQNet en la línea de “Servicios de Ingeniería

conceptual, básica y detalle, procura y construcción”. (COVENIN-ISO 9001:2008)

2.1.2 Política de Seguridad, Higiene y Ambiente.

Empresas Y&V posee un Sistema de Gestión de Seguridad “SGS”, Higiene y

Ambiente, bajo los criterios de la norma OHSAS 18001, por medio del cual se


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gestionan todos los mecanismos de control para la reducción de riesgos

ocupacionales, ambientales y operacionales. Asimismo este sistema “SGS” cumple

con las pautas establecidas por la norma ISO 14001 y por las leyes, normas y

reglamentos de cada uno de los países en donde opera la empresa. (Gerencia de

Calidad y Seguridad, Higiene y Ambiente, 2005)

La política de Seguridad, Higiene y Ambiente de la empresa es “Prestar servicios

de Ingeniería y Construcción proporcionando condiciones adecuadas de trabajo, que

preserven la salud e integridad de los trabajadores, bienes e intereses de la empresa,

así como a terceros y el medio ambiente. Estos servicios y condiciones se basan en:

La prevención de riesgos laborales e Impactos ambientales en forma sistemática.

El cumplimiento de las leyes, los requisitos y los compromisos suscritos por la

empresa.

La mejora continua en el desempeño en materia de seguridad, salud ocupacional y

ambiente.

2.1.3 Guía de diseño

Dentro del marco de las normativas, una vez mencionadas las dos políticas más

importantes, es primordial presentar la definición de “Guía de Diseño”

proporcionada por el departamento de calidad de Empresas Y&V. (Gerencia de

Calidad y Seguridad, Higiene y Ambiente, 2005)

Debido a que este tipo de documento es desarrollado en cualquier departamento de

ingeniería de la empresa, la definición otorgada en de carácter genérico y hace

especial énfasis en los cuerpos principales a desarrollar y el formato físico en el que

se despliegan. De él se estipula que el contenido debe desarrollarse dentro delmarco de las siguientes secciones:

Objetivos: Estos definen de manera concisa el propósito del documento.

Alcance: Establece de forma clara los límites de ejecución del documento.


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Contenido: El contenido presenta la información necesaria para establecer los

lineamientos de cualquier proceso de diseño, estos deben permanecer bajo la

normativa aplicable en cada uno de sus aspectos, adicionalmente puede incluirse

información complementaria que apoye la formación de un criterio de diseño.

Nomenclatura: Consiste en la enumeración y definición de la totalidad de los parámetros utilizados en el desarrollo del documento.

Definiciones: Reúne las definiciones concisas de los términos claves bajo los

cuales se apoya el documento.

Normas y códigos: Reúne las normas y códigos en los cuales se basa el

documento.

Documentos de referencia: Reúne la totalidad de los documentos bajos los cuales

se apoya la guía de diseño.

El formato de este documento es proporcionado con todas sus fuentes y

especificaciones métricas definidas, el modelo de la guía de diseño es anexado en el

Apéndice B para consultas.

2.2

Tópicos a desarrollar

El proyecto de pasantía contiene como uno de sus objetivos principales la generación de

las guías de diseño para sistemas de tuberías (pipeline), trazado de tuberías con vapor y

como extensión de esta última la correspondiente al encamisado de tuberías con vapor.

Estos tópicos se definen de la siguiente forma:

2.2.1 Pipelines

Se denomina pipeline a la tubería metálica e instalaciones conexas implementadas

para el transporte a lo largo de grandes distancias de un hidrocarburo en estado

líquido o gaseoso, desde la fuente de suministro hasta su centro de procesamiento,almacenamiento o transporte. (Antanki, 2003)

Los pipelines adquieren su denominación específica al determinarse el tipo de

contenido que va a transportar, resultando tres clasificaciones posibles: Oleoducto,

gasoducto y poliducto. Estos representan una de las formas más económicas y


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eficientes de transportar hidrocarburos, debido a su gran capacidad de manejo de

caudal y la versatilidad que otorgan el poder ser instalados en condiciones

submarinas y sobre la superficie del suelo en casi cualquier condición, cumpliendo

siempre con los lineamientos establecidos. (Antanki, 2003)

Las clasificaciones de pipeline mencionadas son determinadas por el contenido

que transportan y se distribuyen de la siguiente manera.

Oleoducto: Petróleo y sus derivados con la excepción del gas natural y

biobutanol.

Gasoducto: Gases combustibles.

Poliductos: Diversos hidrocarburos transportados entre estaciones intermedias

ubicadas a lo largo de la ruta.

2.2.2 Trazado de tuberías con vapor

El trazado con vapor es una técnica utilizada por sistemas de calefacción para

tuberías que, mediante el acompañamiento con un tubo de menor diámetro y un

conjunto de dispositivos complementarios, usa vapor a cierta temperatura y presión

como fuente de calor, de esta forma se vale de la transferencia de calor por

conducción para mantener las condiciones deseadas en el sistema de tuberías, estesistema tiene por finalidad mantener la viscosidad del fluido en valores en los cuales

sea posible movilizarlo, evitar su solidificación en caso de detención del flujo por

bloqueo de la línea o parada de la planta, mantener una temperatura requerida por

procesos o prevenir la condensación de algún gas. (Técnicas Reunidas S.A., 1998)

2.2.3 Encamisado de tuberías con vapor

El encamisado de tuberías es una técnica utilizada por sistemas de calefacción queconsiste en el recubrimiento total de un sistema de tuberías y sus equipos mediante

una carcasa metálica, esta es distanciada según sea el caso de las paredes de la

tubería y sus componentes de manera de crear una cavidad herméticamente cerrada,

a través de esta cavidad, gracias a un conjunto de equipos para la distribución de

vapor que conforman el encamisado, circula vapor a altas temperaturas y a


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presiones determinadas, este proceso se lleva a cabo con la finalidad de mantener la

viscosidad del fluido en las tuberías en valores en los cuales sea posible movilizarlo,

evitar su solidificación en caso de detención del flujo por bloqueo de la línea o

parada de la planta, mantener una temperatura requerida por procesos o prevenir la

condensación de algún gas. (Técnicas Reunidas S.A., 1998)

2.3

Principales normas consultadas y sus emisores

La elaboración de las guías de diseño para cada tópico requiere del respaldo de normas

mundialmente aceptadas, esto es necesario para el desarrollo de proyectos bajo métodos

estandarizados y comprobados por sus emisores, de esta forma se garantiza la integridad de

los proyectos desde todos los ámbitos.

2.3.1

ASME

ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos) es una asociación

profesional, cuyo principal desempeño se basa en la generación de un código de

diseño, construcción, inspección y pruebas para equipos, entre otros.

(http://www.asme.org, 2011)

ASME mantiene y distribuye códigos y normas para el diseño, manufactura e

instalaciones de aparatos y mecanismos desde su creación en 1980. Los documentos

de ASME pueden ser adquiridos a través de su portal electrónico.

Las normas proporcionadas por ASME cubren los temas referentes y asociados a

todas las disciplinas de ingeniería, estas son aplicadas desde el rango académico

hasta el profesional en cualquiera de las disciplinas en las que se especializa y

representan lineamientos aceptados en innumerables industrias como principal

referencia, como es el caso de ciertos departamentos en EMPRESAS Y&V.

2.3.2

ASTM

ASTM ( American Society for Testing and Materials) es una organización sin fines

de lucro, que brinda un foro para el desarrollo y publicación de normas voluntarias

http://www.asme.org/http://www.asme.org/


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por consenso, aplicables a los materiales, productos, sistemas y servicios. Los

miembros de ASTM, que representan a productores, usuarios, consumidores, el

gobierno y el mundo académico de más de 100 países, desarrollan documentos

técnicos que son la base para la fabricación, gestión y adquisición, y para la

elaboración de códigos y regulaciones. (http://www.astm.org/, 2011)

EMPRESAS Y&V como muchas otras entidades acuden a las normas ASTM para

establecer parámetros mandatorios en la ejecución de muchos de sus proyectos.

2.3.3 ANSI

ANSI (Instituto Nacional de Normalización Estadounidense) es una organización

privada sin fines lucrativos que administra y coordina la normalización voluntaria y

las actividades relacionadas a la evaluación de conformidad en los Estados Unidos y

el mundo. ANSI es miembro activo y unos de los principales colaboradores de

la Organización Internacional para la Estandarización (ISO). (http://www.ansi.org/,

2011)

Empresas Y&V acude a las normas ANSI a modo de consulta y aplicación de

códigos con carácter mandatorio en algunas en las disciplinas que desarrolla.

2.3.4 PDVSA

PDVSA (Petróleos de Venezuela, Sociedad Anónima) es una empresa estatal

venezolana que se dedica a la explotación, producción, refinación, mercadeo y

transporte del petróleo venezolano. (www.pdvsa.com/, 2011)

La trayectoria de esta empresa data desde 1976 y su alcance es tan extenso que es

catalogada como una de principales empresas petroleras del mundo, por estas

razones innumerables normativas se han creado a lo largo de su desarrollo que se

respaldan en el contexto nacional, estas normas representan las bases y códigos de

diseño y construcción de numerosas empresas nacionales como es el caso de

EMPRESAS Y&V.

http://www.astm.org/http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Internacional_para_la_Estandarizaci%C3%B3nhttp://www.astm.org/http://www.pdvsa.com/http://www.pdvsa.com/http://www.astm.org/http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Internacional_para_la_Estandarizaci%C3%B3nhttp://www.astm.org/


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14

2.4 Software implementado para el diseño

Los documentos generados en Empresas Y&V con el fin de ser implementados en

proyectos trabajan en sintonía con programas electrónicos de cálculo y diseño. Las guías de

diseño, como su nombre lo indica, están destinadas a guiar en el proceso de diseño de un

sistema a implementar, este proceso de diseño por lo general maneja dos etapas

fundamentales que consisten en el diseño electrónico en dos y tres dimensiones, estas

etapas son asistidas por el software seleccionado por la empresa y sobre el cual tiene

licencia para manejar. Este software se conforma por:

2.4.1 PDS

PDS es una aplicación inteligente y comprensiva de diseño e ingeniería asistida

por computadora (CAD/CAE) para el diseño, construcción, y operaciones de plantas. Este programa producido y comercializado por la empresa Intergraph,

ayuda a operadores a entregar el mejor diseño posible y hacerlo más eficientemente

para reducir el costo total de instalación del proyecto. Debido a su capacidad y

compromiso con la industria, muchas firmas de ingeniería utilizan PDS como su

estándar corporativo. (http://www.intergraph.com/products/ppm/pds/default.aspx,

2011)

Los proyectos con PDS van en un rango desde pequeñas ampliaciones de plantas

hasta la construcción de plataformas marinas costa-afuera.

2.4.2 MICROSTATION

MICROSTATION es un software de diseño y dibujo electrónico en dos y tres

dimensiones creado en 1985 por la empresa Bentley Systems. Este programa trabaja

con el sistema operativo de Microsoft con la generación de archivos tipo DGN con

compatibilidad DWG.MICROSTATION es usado a nivel mundial por numerosas ramas de la ingeniería,

en cálculo y en diseño, su aplicación va desde los proyectos de menor escala en

empresas pequeñas hasta escalas muy elevadas como puede ser la construcción de

una planta de generación eléctrica o refinerías. (http://www.bentley.com/en-

US/Products/MicroStation/)

http://www.intergraph.com/products/ppm/pds/default.aspxhttp://www.bentley.com/en-US/Products/MicroStation/http://www.bentley.com/en-US/Products/MicroStation/http://www.bentley.com/en-US/Products/MicroStation/http://www.bentley.com/en-US/Products/MicroStation/http://www.intergraph.com/products/ppm/pds/default.aspx


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15

2.4.3 AUTOCAD

AUTOCAD es un software del tipo CAD creado y comercializado por Autodesk

desde 1982. Es utilizado principalmente para dibujo en dos y tres dimensiones.Adicionalmente, el software incorpora varios recursos para la visualización en

diversos formatos. Es ampliamente utilizado en arquitectura, diseño de interiores,

ingeniería mecánica y en varios otros ramos de la industria. AutoCAD es un

programa (software), que encuadra en el concepto de tecnología CAD es utilizado

mundialmente para la creación de diseños en computadora.

(http://usa.autodesk.com/autocad/)

http://usa.autodesk.com/autocad/http://usa.autodesk.com/autocad/


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3 CAPÍTULO 3

METODOLOGÍA

Este capítulo contempla la descripción de la metodología seguida durante el desarrollo del

proyecto para la elaboración e implementación de las guías de diseño desarrolladas, de

manera que esta información pueda representar una guía en la futura elaboración de

proyectos similares.

Es importante mencionar que a pesar de existir un procedimiento secuencial, cada fase y

las etapas de las mismas están interrelacionadas en procesos de retroalimentación que

permitieron la evolución de cada fase. Adicionalmente el proceso contó con la tutoría yevaluación permanente de especialistas del departamento de tuberías de Empresas Y&V,

que garantizaron la compresión de cada elemento que conforma la base de conocimientos y

la validez del producto elaborado.

Para explicar la metodología aplicada en el seguimiento de esta estructura se presentan a

continuación las descripciones empleadas en cada fase:

3.1 Lineamientos de la empresa y diagnósticos

El inicio de la elaboración de la guía fue marcado por la comprensión y establecimiento

de los lineamientos de la empresa, para esto se realizó un estudio sobre los principios

adoptados para la realización de proyectos en la empresa, esto se realizó para determinar

específicamente en qué fase de este proceso se realiza la implementación de las guías de

diseño y bajo qué concepto. Además se analizaron los lineamientos estipulados por el

departamento de calidad para obtener las bases de estructura y formato que debe tener un

documento elaborado e implementado en la empresa según lo estipulan sus estándares de

calidad.

Se obtuvo información de la documentación de la empresa y los ingenieros de proyecto

entrevistados sobre el proceso que rige la elaboración de proyectos en la empresa conocido


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17

como “Ingeniería, Procura y Construcción (IPC)” y se determinó que la implementación de

las guías de diseño se lleva a cabo en las etapas de ingeniería básica y de detalle

pertenecientes a la fase de ingeniería y adicionalmente representan también el documento

base para el diseño en la elaboración de ofertas de proyectos.

Los lineamientos de calidad de la empresa limitan la elaboración del documento bajo los

estándares de las organizaciones “Fondonorma” y la “Organización Internacional para la

Estandarización”. Estos proporcionan una definición clara de “Guía de diseño” y mediante

sus lineamientos se obtuvo de la empresa una plantilla que dicta el formato a seguir en este

tipo de documentos.

El proceso de elaboración de las guías de diseño debía llevarse a cabo en el departamento

de tuberías bajo las especificaciones planteadas, el gerente de este departamento, el Ing.:

Franklin Cook, en coordinación con los ingenieros de proyecto a su cargo establecieron las

carencias más urgentes en documentación, de esta manera, mediante el establecimiento de

prioridades, se asignó a este proyecto de pasantía el desarrollo de las guías de diseño

correspondientes a los temas de “Pipelines” y “Trazado y encamisado de tuberías con

vapor”.

3.2

Bases del diseño

Esta sección es común para la realización de las guías, las cuales en su descripción serán

divididas en “Guía para el diseño de pipelines”, “Guía de diseño de tuberías trazadas con

vapor” y “Guía de diseño para tubería encamisadas con vapor”. La sección se basa en la

preparación inicial que debe tener un ingeniero que se desempeñe en cualquiera de las fases

asociadas al diseño de un sistema de tuberías. Las lecturas realizadas aportan los criterios

generales que rigen para EMPRESAS Y&V, los principales textos manejados fueron losmostrados en la Tabla 3.1.


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Tabla 3.1. Bases del diseño de tuberías

Fuente Referencia

Dibujo y diseño de tuberías industriales (Alvares, 2008)Curso de tuberías para plantas de procesos (TÉCNICAS REUNIDAS,2006)

Curso de tuberías (Cook, 2004)

Con el uso de esta información fue posible definir el perfil del usuario de las guías

de diseño a desarrollar. Los documentos fueron diseñados para ser consultados por

ingenieros de proyecto del departamento de tuberías de Y&V, este usuario tiene

como perfil el de un ingeniero con considerable experiencia en el departamento con

la capacidad de diseñar bajo los estándares de la empresa. Esto implica que debe

manejar el conocimiento elemental en el diseño de sistemas de tuberías bajo las

normas aplicables, estas bases, según los cursos de tuberías mostrados en la Tabla 1,se resumen en:

Características de las

tuberías

Dimensiones

Presión

Caudales Energía

Materiales

Fabricación

Accesorios para las

tuberías.

Simbología de tuberías y

accesorios.

Uso de válvulas

Filtros y purgadores

Sistemas calefacción para

tuberías.

Mantenimiento.

Inspección y pruebas.

Aislamiento térmico para

tuberías y equipos.

Reglas y documentación para el diseño de

isométricos.

Generación de planos

para la implantación de

equipos y tuberías.

Diagramas de flujo y su

contenido

Equipos rotativos

Equipos estáticos

Instrumentación.


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19

En base a esta información se procedió a elaborar las guías de diseño según la

siguiente descripción.

3.3

Guía para el Diseño de Pipelines

3.3.1 Descripción

Para la realización de la guía de diseño se debió tomar en cuenta que su desarrollo

e implementación estaba destinado al departamento de tuberías de Empresas Y&V,

esto implica que según las labores que en este departamento se llevaban a cabo se

determinó el contenido de la misma, de esta manera se contempló que el documento

debía abarcar todos los aspectos de diseño y los cálculos que implica un sistema de

pipeline en el procedimiento de diseño con ciertas excepciones, en este tópico las

consideraciones y cálculos relacionados con equipos estáticos y rotativos, las

implicaciones del golpe de ariete y cálculos de flexibilidad correspondían a otros

departamentos, lo que implica que solo su mención seria incluida en la guía.

Los estándares de la empresa limitan y establecen ciertos parámetros restrictivos,

por una parte la certificación COVENIN-ISO 9000:2008 establece el formato y la

función del documento, las normas OHSAS 18001 e ISO 14001, gestionan todos

los mecanismos de control para la reducción de riesgos ocupacionales, ambientales

y operacionales del país de aplicación, los parámetros manejados por la empresa,

estipulan que las normativas permitidas no interfieran con los estándares manejados

por ASME, cualquier fuente adicional utilizada debía cumplir estos parámetros. Por

esta razón los pilares en la elaboración de esta guía vienen dados por las normas

ASME B31.4 y ASME B31.8.

Una vez definida esta información se implementaron los parámetros que

establecieron la definición conceptual de la guía, esto se realizó con asistencia de la

Ing. Elvirana Hopkins con base en las necesidades del departamento y las

limitaciones de la guía, estos parámetros fueron los objetivos y el alcance de la guía.


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20

Los objetivos definieron al documento como una guía de diseño recopilatoria de

recomendaciones, normas y lineamientos básicos para la orientación y consulta en

el proceso de diseño de Pipelines.

El alcance del documento fue establecido en cómo definir los principiosfundamentales y lineamientos generales para el diseño de Pipelines con la función

de transportar hidrocarburos líquidos o gaseosos con la mayor seguridad, eficiencia

y economía posible, considerando la diversidad de condiciones factibles para

sistemas, ya sean superficiales o subterráneos.

3.3.2 Condiciones y criterios

Mediante estos parámetros se determinó que el desarrollo de la guía de diseño para pipeline debía incluir fundamentalmente, tanto para transporte de hidrocarburos

líquidos como gaseosos, las siguientes consideraciones y criterios:

Las consideraciones básicas son parte de la filosofía de trabajo de Empresas Y&V

y fueron suministradas por el departamento de ingeniería, estas se adaptaron al

tópico de Pipelines de la siguiente forma:

Seguridad: Garantizar la seguridad de quienes intervengan en el proceso de

construcción, operación y mantenimiento del sistema, y que éste no perjudique a

terceros durante su operación, ni en el caso de producirse una falla.

Ambiente: Todas las operaciones relacionadas con el proceso de construcción,

operación y mantenimiento del pipeline deben realizarse cumpliendo con las

normativas ambientales establecidas por los entes reguladores nacionales.

Control: El control de los equipos y elementos del pipeline se lleva a cabo

principalmente por medio de la instrumentación, esto se realiza con tres objetivos

principales: Regulación de equipos, medición, almacenaje y procesamiento, ello

asegura la integridad del sistema.


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Operación y Mantenimiento: Considera todos los aspectos del diseño

relacionados con los procesos de limpieza, puesta en marcha y mantenimiento de la

línea.

Constructibilidad: Para el diseño del pipeline y el establecimiento de la ruta aseguir, es necesario evaluar los aspectos económicos y de factibilidad relacionados

con la construcción del sistema.

Condiciones de diseño: Se deben estudiar a profundidad las condiciones de

diseño, estas son las características propias del fluido a transportar, como el tipo de

servicio, las condiciones de presión y temperatura de operación y el caudal. Se

deben definir los criterios para la selección de las condiciones de diseño y de

prueba, así como la selección del material y los medios de control de corrosión.

La propuesta de criterios se realizó mediante la selección de los tópicos

relacionados con el diseño de sistemas de pipelines y los afines al tema, esto se

realizó a partir del conjunto de normas aprobadas para el desarrollo de esta guía,

para esto fue de vital importancia el criterio de los ingenieros Franklin Cook y

Elvirana Hopkins, los cuales otorgaban aprobación y/o reprobación con base en su

experiencia. De esta manera el conjunto de criterios para el diseño desarrollados

para el documento fueron los siguientes:

De la serie de normas internacionales ASME B31 se seleccionaron los

documentos referidos al diseño, construcción y mantenimiento de pipelines para

hidrocarburos líquidos y gaseosos, estas normas corresponden a la B31.4 y B31.8.

La selección de estas se basó en su aceptación y validez mundial, además de ser

lineamientos aprobados para Empresas Y&V y sus clientes. (ASME B31.4 y B31.8,2001)

Los criterios para el diseño extraídos de estas normas se basaron en los cálculos y

procesos de selección más críticos del proceso de diseño.


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22

Presión de diseño: El sistema de tuberías y los elementes adjuntos que conforma

el pipeline deben ser diseñados de manera que resistan en cualquier punto del

sistema presiones internas mayores a la máxima presión de operación del sistema y

a la máxima presión estática. En el caso de existir presión externa, el valor crítico de

esta debe ser calculado para tomar las consideraciones con respecto aldimensionamiento y material de la tubería que aseguren la integridad física del

sistema.

Espesor de pared de tuberías: El cálculo del espesor de pared de la tubería se

realiza en función de la resistencia que ofrezca el material y a las condiciones a las

que será sometido durante su operación, tomando en cuenta los factores de

seguridad y las tolerancias determinadas por las características del sistema.

Tolerancia a la corrosión: La tolerancia de corrosión se traduce en un espesor

adicional que se añade al espesor de pared de tuberías para que el mismo se desgaste

durante la vida útil del sistema, sin afectar su capacidad de resistencia mecánica

operando a la presión de diseño.

Válvulas de bloqueo: Las válvulas de bloqueo se requieren para minimizar los

daños causados por derrames y fugas de productos y para facilitar las operaciones

de mantenimiento del sistema.

A partir de la investigación realizada sobre la documentación perteneciente a la

empresa, lo que representa la información más adecuada para aplicación interna, se

seleccionó y estudió el material de complemento para la guía, el manual de

flexibilidad y la especificación de análisis de golpe de ariete fueron utilizados como

fundamentos para el desarrollo de los tópicos que describen. (Empresas Y&Y,2010).

Flexibilidad: Los sistemas de transporte de gas deben estar diseñados de manera

que tengan suficiente flexibilidad para soportar expansiones o contracciones

térmicas que pudieran causar esfuerzos excesivos en el material.


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23

Golpe de ariete: En el diseño de sistemas de tuberías, el análisis de Golpe de Ariete

permite determinar el tiempo y secuencia de cierre de las válvulas, el espesor y material de

la tubería así como los dispositivos de alivio que requiera el sistema. Para sistemas de

tuberías existentes, el análisis permite evaluar las modificaciones posibles y los sistemas de

alivio requeridos. En ambos casos estas consideraciones determinan el correcto

funcionamiento del sistema al presentarse este fenómeno.

La guía de diseño desarrollada debía contener una serie de criterios tomando en

consideración el país de implementación, estos criterios debían considerar factores

como leyes, disponibilidad de materiales y normas de la industria en Venezuela,

por esta razón se tomó como base la documentación emitida por PDVSA debido a

ser históricamente una corporación líder en la industria petrolera, reconocida

emisora de normas para la industria venezolana y principal cliente de Empresas

Y&V.

Para el desarrollo del criterio de selección de materiales se consultaron las

especificaciones “Válvulas y materiales para oleoductos” y “Especificaciones

generales para la construcción de gasoductos” de PDVSA. (PDVSA, 1993, 1996).

Materiales: La correcta selección del material o los materiales a ser utilizados enun sistema de tuberías representa un elemento fundamental del diseño debido al alto

costo que significa para el sistema y para garantizar la integridad mecánica del

mismo.

La selección de la ruta para el trazado de pipelines fue un punto de especial

cuidado debido a las numerosas implicaciones que acarrea, para esto se decidió

consultar la normativa PDVSA (PDVSA, 1996) y los manuales “ Piping Systems &

Pipeline” (Ellenberger, 2005) y “ Piping and pipeline engineering ” (Antaki, 2003).

Ruteo: representa la ruta o trayectoria que sigue la tubería durante su recorrido. La

selección de la ruta adecuada es factor de alta incidencia en los costos y la

viabilidad de cualquier proyecto de pipeline. Se deben analizar aspectos de


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seguridad, impacto ambiental, permisología y relación con terceros, así como

también los factores técnicos y económicos involucrados.

Por último se decidió incluir ciertos criterios pertenecientes a las etapas

posteriores al diseño como la construcción y el mantenimiento con fuerte incidenciaen el diseño. Para el caso de los raspa-tubos, que son dispositivos de mantenimiento,

se deben considerar una serie de instalaciones para su funcionamiento, este

procedimiento no es desarrollado en normas internacionales pero es de uso

mandatorio en Venezuela, por esta razón se tomo la especificación “Trampa de

envío y recepción de raspa-tubos” de PDVSA (PDVSA, 1983).

Raspa-tubos: Se deben considerar las condiciones bajo las cuales estos

dispositivos deben funcionar para realizar inspección y mantenimientos del sistema,

esto es necesario para asegurar el correcto funcionamiento de los mismos y por lo

tanto del sistema de pipelines, esto implica el correcto dimensionamiento de las

tuberías, selección de equipos y dispositivos y el diseño e instalación de sistemas a

través de los cuales estos dispositivos son enviados y recibidos.

Para el caso de las conexiones en caliente se estudió la especificación “Guidelines

for hot–tapping ” de PDVSA (PDVSA, 1999), con el fin de integrar información de

utilidad para el usuario de la guía de diseño.

Conexiones en caliente: las conexiones en caliente son procedimientos para la

reparación o sustitución de tramos y la conexión de ramales o bifurcaciones, este

procedimiento de alto riesgo se realiza en sistemas operativos en los cuales es

necesario evitar la parada del proceso a toda costa. La ejecución de esta técnica

puede ser facilitada mediante consideraciones previstas durante la etapa de diseñodel pipeline.

Adicionalmente la guía de diseño para pipelines contó con una sección de

apéndices que soportaban los capítulos del documento con necesidad de

información complementaria, esta información contemplo los siguientes tópicos:


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Tablas para el cálculo de espesor de tubería. (ASME B31.4 y B31.8, 2001).

Criterios de diseño. (Antaki, 2003)

Trampas de envío y recepción de raspa-tubos. (PDVSA, 1983).

Parte del desarrollo de esta sección se llevó a cabo con la asistencia del software

AutoCad

De esta manera se concretó y desarrolló el contenido de esta guía de diseño. Es

importante resaltar que este proceso se realizó bajo una serie de conceptos que

pueden resumirse de la siguiente forma: El uso de esta guía de mano de ingenieros

de proyecto se realiza de manera consultiva, su implementación se lleva a cabo en

las etapas de ingeniería básica y de detalle pertenecientes a la fase de ingeniería y

adicionalmente en el proceso de diseño en la elaboración de ofertas de proyectos

dentro del departamento de tuberías de Empresas Y&V. El documento reúne las

consideraciones y criterios a tomar en cuenta en el diseño de un sistema de

pipelines, el documento orienta al diseñador en el cumplimientos de estos aspectos y

referencia la información más especifica en el caso que lo amerite, la guía de diseño

no representa por sí sola la totalidad de la información necesaria para ejecutar este

tipo de proyectos, como lo indica su nombre es una guía en los lineamientos a

seguir.

3.3.3 Producto

La primera versión de la guía de diseño para pipelines fue sometida a evaluación

por los ingenieros Hopkins y Cook, este análisis arrojó nuevos planteamientos y

prioridades entre los que destacaba la necesidad de simplificación del texto, esto se

basó en la reducción de teoría y cálculos. El uso de referencias fue aplicado

extensivamente y se logró dar un carácter más conciso al documento, esto se realizó

para hacer énfasis en su función de documento guía, sin necesidad de profundizar en

los temas presentados.


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Debido a que la elaboración de esta guía de diseño fue un proceso en parte

experimental por tratarse de un campo nuevo en la empresa, los lineamientos de las

guías a elaborar se fueron definiendo a medida que ésta fue desarrollada, debido a

esto la guía de diseño para pipelines tuvo una evolución que contempló tres

versiones hasta la obtención de un documento aprobado por los ingenieros a cargode la supervisión.

3.3.4 Evaluación argumentativa

Con el fin de evaluar el nivel de complejidad y capacidad de enseñanza de la guía

de diseño se elaboró un documento evaluador destinado a un grupo de usuarios con

un perfil determinado, es importante resaltar que este ejercicio no era parte del plan

de trabajo, se implementó únicamente para esbozar ciertas cualidades de las guías yobtener alguna referencia de su desempeño.

El grupo de usuarios se conformó de ingenieros sin experiencia con posibilidades a

ejecutar el cargo de diseñador. El documento asignado se diseñó para medir el

conocimiento de ciertos aspectos de los ingenieros en cada tópico antes y después

de consultar el material, esto se realizó mediante la entrega de una serie de

preguntas teóricas en las que los usuarios tenían la posibilidad de argumentar susrespuestas. Este ejercicio tuvo como motivo determinar si el documento expresaba

claramente sus pilares fundamentales, las preguntas se presentaron de la siguiente

forma:

1. ¿Cuáles son los códigos ASME elementales para el diseño de un sistema de

Pipelines?

2.

El cálculo de espesor de pared para gasoductos está determinado según las

clases de zonas. ¿Cuántas clasificaciones de zonas existen?

3. ¿Cuál es el espesor recomendado para un nivel de corrosión media?

4.

Mencione uno de los objetivos principales del uso de soportes en tuberías

superficiales.

5. Mencione un tipo de revestimiento para tubería enterrada.


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Las preguntas fueron diseñadas para crear una referencia sobre la capacidad de

argumentación de los usuarios antes y después de haber consultado la guía de

diseño, de esta manera se cuantificó de forma superficial la capacidad de resolución

de problemas que podían desarrollar con la ayuda del material, y adicionalmente si

lo hacían de manera correcta.

3.3.5

Evaluación propositiva

Con el fin de evaluar una serie de aspectos de la guía de diseño para pipelines se

diseñó un documento evaluador dirigido a dos grupos de usuarios, cada grupo con

un perfil profesional definido. Este documento permitió a los usuarios evaluar y

aportar opiniones constructivas sobre la guía de diseño con base en su criterio

profesional.

El primero de los grupos se conformaba de ingenieros sin experiencia con

posibilidades a ejecutar el cargo de diseñador. El segundo grupo estaba conformado

por expertos diseñadores e ingenieros de proyecto con remarcable trayectoria en

proyectos ingenieriles. El documento presentó el siguiente contenido:

1.

Siendo este el material introductorio para el proceso de diseño de PIPELINES,destinado a ingenieros de proyecto de la empresa, ¿Considera necesario un

documento o curso de preparación previa en el tema?

2. ¿El contenido abarca los temas elementales que debe tomar en cuenta una guía de

criterios de diseño para PIPELINE?

3. Otorgue un nivel de complejidad a la guía.

4. Evalúe según su criterio la calidad de los siguientes aspectos.

Estructura

Contenido

Anexos

Presentación general

5. ¿Sugeriría algún capítulo adicional que debería estar integrado? ¿Cuál?

6. ¿Considera que algún capítulo es completamente prescindible? ¿Cuál?


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7.

Asigne una calificación general a la guía que refleje su calidad.

Las preguntas de esta evaluación eran respondidas con valores numéricos del 1 al

5 o afirmativa o negativamente según fuese el caso, adicionalmente se presentó la

opción de hacer observaciones. Cabe destacar que este procedimiento no estabaespecificado en el plan de trabajo y su implementación y resultados no son

determinantes, el proceso fue llevado a cabo con la intención de permitir al usuario

contribuir con el desarrollo de la guía y evaluar la calidad de ciertos aspectos de la

guía de diseño.

3.4 Trazado y Encamisado con vapor

Las guías de diseño correspondientes a estos tópicos representan dos documentosdesarrollados individualmente, pero por su afinidad por compartir el mismo objetivo y

principio de funcionamiento se trabajaron una como extensión de la otra, más

específicamente la “Guía de Diseño para Tubería Encamisada con vapor” fue considerada

en el proyecto como una extensión de la “Guía de diseño para tubería trazada con vapor”.

Estos dos documentos comparten más del 70% de la totalidad de su contenido por lo que

una vez elaborada la guía para trazado con vapor su extensión solo requirió el desarrollo de

tópicos muy puntuales. Por esta razón se debe considerar siempre la estrecha relación entreellas.

Es importante resaltar que las bases del diseño descritas en el proceso de desarrollo de la

guía de “Guía de diseño para pipelines” conforman los mismos fundamentos generales para

la elaboración de estos dos documentos.

3.5

Guía de diseño para tubería trazada con vapor

3.5.1 Descripción

La guía de diseño para tubería trazada fue desarrollada he implementada en el

departamento de tuberías de Empresas Y&V, la misma, abarca todos los aspectos

de diseño y los cálculos que implica un sistema de tubería trazada con vapor en este


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procedimiento. Esta guía fue diseñada para ser consultada por ingenieros de

proyecto de la empresa, este usuario debe tener la capacidad de diseñar bajo los

estándares de la empresa. Cabe destacar que hay una serie de procesos ligados al

diseño que son ajenos a este departamento, lo que implica que solo su mención seria

incluida en la guía.

Los lineamientos fundamentales fueron estipulados por la norma COVENIN-ISO

9000:2008, que estableció el formato del documento y la función como guía de

diseño, las normas OHSAS 18001 e ISO 14001 (Gerencia de Calidad y Seguridad,

Higiene y Ambiente, 2005) establece controles sobre todos los mecanismos de

control para la reducción de riesgos ocupacionales, ambientales y operacionales del

país de aplicación, y los parámetros manejados por la empresa permiten el trabajo

en conjunto con normativas que no interfieran con los estándares manejados, para el

caso de trazado con vapor se seleccionaron como pilares las normas ASTM B68 y

B75 y ASME/ANSI B31.3.

A partir de esta información se discutió la definición conceptual de la guía de

diseño para trazado de tuberías con vapor, este proceso se llevo a cabo con la

asesoría de la Ing. Elvirana Hopkins con base en las necesidades del departamento y

las limitaciones de la guía, de esta forma el alcance y los objetivos del documento

fueron definidos.

Los objetivos definieron al documento como una guía de diseño recopilatoria de

recomendaciones, normas y lineamientos básicos para la orientación y consulta en

el proceso de diseño de trazado de tuberías con vapor.

El alcance de este documento especifica que contiene los requisitos de diseño,selección de materiales, montaje, inspección y prueba para el sistema de

acompañamiento externo de trazas con vapor.


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En base a los parámetros definidos se realizó la selección de información

concerniente al diseño de sistemas de trazado con vapor, este proceso se realizó a

partir de las normas aprobadas por la empresa y material homólogo de

corporaciones de reconocimiento mundial como PDVSA y Técnicas Reunidas S.A.

por su especialización en el tema y compatibilidad de lineamientos con Empresas

Y&V.

Como primer punto a definir se decidió hacer una compilación de lineamientos

generales del sistema, estos lineamientos consistieron en recomendaciones que los

fabricantes e implementadores de esta técnica de calefacción han documentado por

experiencia, por esta razón pasan a ser leyes empíricas que representan informaciónútil para el ingeniero diseñador, esta información se interpretó a partir de las

especificaciones “Steam tracing piping requirements” de PDVSA (PDVSA, 1990) y

“Especificación normalizada, tuberías trazadas” de Técnicas Reunidas (Técnicas

Reunidas S.A., 1998).

Lineamientos generales: El diseño de un sistema de trazado con vapor está

regido por unos lineamientos generales que representan las consideraciones máselementales que no pueden ser quebrantadas, estas hacen referencia al fluido, la

temperatura, el aislamiento, las longitudes y geometría del sistema, este conjunto de

lineamientos son empíricos, por lo que pueden presentar ciertas variaciones según el

emisor de los mismos.

Bajo el concepto aplicado para la realización de la guía de diseño para pipelines,

se decidió en conjunto con la ingeniera de proyectos Elvirana Hopkins que los

tópicos estrechamente involucrados con situaciones nacionales por normativas,

leyes o condiciones especiales serian tratados bajo lineamientos nacionales como

los emitidos por PDVSA, adicionalmente esta empresa emisora de normas cuenta

con una serie de ventajas ya mencionadas anteriormente.


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De esta manera para el capítulo referente a la selección de materiales se decidió

tomar como base la especificación PDVSA H-221 “Materiales para tubería” y

PDVSA H-231 “Requerimientos de fabricación de tubería” (PDVSA, 1987)

Materiales: el materia seleccionado debe ser lo más flexible posible por lafacilidad de instalación y la capacidad de amoldarse a la geometría y el diseño de

los equipos que requieren calentamiento, adicionalmente debe actuar como un

portador de los medios de calefacción sin riesgos de fugas. Además se debe tener en

cuenta que el material seleccionado debe presentar una expansión térmica fácil de

restringir o controlar, además de una tasa elevada de transferencia de calor.

La normativa ASME/ANSI B31.3 fue tomada para la elaboración del capítulo más

importante, este corresponde las estaciones de distribución y colección, por este

motivo se tomó esta fuente que representa lineamientos mundialmente aceptados y

de alta confiabilidad.

Estaciones de distribución y colección: Estas representan los elementos más

críticos del sistema, están conformados por los cabezales de distribución de vapor y

recogida de condesando, de los cuales depende el correcto suministro del sistema, la

distribución de presión del fluido, el estado físico requerido del mismo y la

integridad del sistema en condiciones normales y de emergencia.

El diseño del elemento que le da nombre a esta técnica para calefacción de

tuberías es reglamentado bajo las normas ASTM B68 y B75, esta información fue

interpretada y adaptada para la creación de este capítulo.

Trazas o trazadores: Este elemento se define como la línea que iniciando en su propia válvula de corte en el cabezal de suministro, acompaña al circuito a calentar

y acaba en su correspondiente cabezal de condensado. El diseño de estos debe

considerar numerosas implicaciones que permiten o impiden su correcto

funcionamiento, entre las más importantes se pueden mencionar la disposición de

las trazas, su pendiente, uniones, cantidad y dimensiones, además del correcto uso


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de válvulas y adecuado acompañamiento de instrumentos y equipos. Estos factores

y el debido desarrollo de sus implicaciones forman las bases de diseño de un

trazador.

Un subsistema del trazado de tuberías con vapor es el sistema de condensado, estees comúnmente utilizado en los procesos que trabajan con vapor y requieren

mantener una calidad especifica del mismo, para diseñar este subsistema se estudió

la especialización PDVSA H-251 “Requerimientos de diseño de tubería de procesos

y servicios” debido a su notable uso a nivel nacional y comprobado funcionamiento.

Esta misma fuente se usó de base para el desarrollo del capítulo correspondiente a

soportes.

Sistema de condensado: Este sistema está conformado por un número de

elementos que forman parte del sistema de trazado con vapor que en conjunto tienen

como fin mantener el fluido dentro de los trazadores lo más libre de condensado

posible, para esto el sistema recolecta y desecha el condensado de vapor con una

serie de elementos debidamente posicionados según el criterio del diseñador como

son las válvulas de bloqueo, purgadores, trampas de vapor, válvulas de descarga y el

cabezal de recolección de vapor.

Soportes: Los soportes son dispositivos mecánicos cuya función y tipo varía

según la necesidad pero en líneas generales se encarga de fijar de manera confiable

un elemento a otro o a tierra. Toda la tubería instalada para fines de

acompañamiento, excluidos los cabezales de suministro de vapor y recogida de

condensado, deben ser adecuadamente soportadas para asegurar su transmisión de

calor e integridad física además de controlar la expansión térmica.

Otro elemento cuyo diseño es responsabilidad del departamento de tuberías es el

correspondiente al aislamiento del sistema, este proceso es un complemento vital y

al igual que en el caso de selección de materiales para las tuberías es un

procedimiento dependiente a la industria y el Apis de aplicación, por esta razón se

decidió el uso como base de la especificación PDVSA L-212 “Material aislante y


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aplicación en servicio caliente” para la elaboración del capítulo referente a este

tema.

Aislamiento: Este elemento consiste en un material con bajo coeficiente de

transferencia de calor que recubre en su totalidad a un elemento deseado, su funciónen este tipo de sistemas es disminuir lo máximo posible la pérdida de calor hacia el

exterior, debe ser adecuadamente diseñado según los requerimientos deseados, de él

dependerá la conservación de la temperatura en los tramos estipulados, instrumentos

y equipos en donde se requiera.

Adicionalmente la guía debía contener un grupo de planos ilustrativos sobre la

correcta instalación de sistemas de trazado con vapor en su variedad de aplicaciones

más comunes. Este grupo de anexos gráficos se realizó con la asistencia del

ingeniero de proyectos Rafael Sánchez, bajo el conjunto de normas ANSI/ISA

referidas a la representación gráfica de instrumentos. Su desarrollo se llevó a cabo

con la asistencia del software AutoCad. Cualquier información adicional fue

incluida de manera complementaria para la ejecución de esta disciplina.

De esta manera se completó el contenido la guía bajo el formato establecido. En

carácter de resumen reiterativo se debe destacar que el uso de esta guía de mano de

ingenieros de proyecto se realiza de manera consultiva, su implementación se lleva

a cabo en las etapas de ingeniería básica y de detalle pertenecientes a la fase de

ingeniería y adicionalmente en el proceso de diseño en la elaboración de ofertas de

proyectos dentro del departamento de tuberías de Empresas Y&V. El documento

reúne las consideraciones y criterios a tomar en cuenta en el diseño de un sistema de

trazado de tuberías con vapor, el documento orienta al diseñador en el cumplimiento

de estos aspectos y referencia a información más especifica en el caso que loamerite, la guía de diseño no representa por sí sola la totalidad de la información

necesaria para ejecutar este tipo de proyectos, como lo indica su nombre es una guía

en los lineamientos a seguir.


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3.5.3 Producto

La elaboración de este documento arrojó como resultado una síntesis de

información resumida y didáctica debido a que su diseño e implementación no

representan la misma complejidad, riesgo y variaciones existentes como un sistema

de pipelines, por esto se tomó la experiencia adquirida en la elaboración del

documento referente a pipelines y a partir de las fuentes establecidas se cumplió con

los objetivos planteados.

Los análisis elaborados sobre el documento por los ingenieros Cook y Hopkins

arrojaron leves modificaciones que se basaban en la búsqueda del producto más

compacto y didáctico. Este proceso de modificación de detalles fue llevado cabo y

se obtuvo como resultado la versión final de la guía de diseño para tuberías trazadascon vapor.

3.5.4 Guía de diseño para tubería encamisada con vapor

Esta guía de diseño se consideró una extensión de la guía de diseño para tubería

trazada con vapor, se estableció de esta manera debido a que funciona bajo los

mismos principios y comparte casi la totalidad de los elementos y lineamiento de

diseño y funcionamiento, por esta razón este documento solo representó la

necesidad de elaboración de la información adicional que lo diferencia. A

continuación son presentados estos temas que difieren de lo aplicado en el proceso

referente a la guía de trazado con vapor.


La sección de materiales de esta guía fue elaborada a partir de las especificaciones

PDVSA H-221 “Materiales para tubería” y PDVSA H-231 “Requerimientos de

fabricación de tubería” (PDVSA, 1986), estas fueron las usadas para el capítulo

referente a materiales en la guía de trazado con vapor con la diferencia que para el

encamisado el contenido difiere por sus características físicas. La selección de las

fuentes mencionadas conserva el motivo antes mencionado.


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Materiales: La selección de materiales para el encamisado de tuberías es de vital

importancia para la integridad del sistema ya que este estará sujeto a múltiples

factores críticos que de no ser considerados significarán la falla del mismo. El

material seleccionado debe ser flexible para permitir su moldeo alrededor de las

tuberías y sus componentes sin presentar riesgo de fugas, además, debe serapropiado para el proceso de transferencia de calor al que estará sometido y debe

ofrecer la posibilidad de controlar su expansión térmica con facilidad. Estos y otros

factores deben ser considerados y su influencia no debe significar el deterioro del

sistema en un tiempo de vida determinado.

El elemento que da nombre a esta técnica de calefacción debe ser diseñado bajo

parámetros específicos que emiten sus fabricantes e implementadores, por esta

razón se escogieron dos fuentes emitidas por corporaciones mundialmente

reconocidas para formar las bases de la información correspondiente, los mismos

corresponden a los documentos “Especificación normalizada. Tuberías

encamisadas” de TR (Técnicas Reunidas, 2000) y “Especificación de diseño.

Tubería encamisada con vapor” de REPSOL YPF (REPSOL, 2004).

Encamisado de tuberías: El encamisado es la estructura encargada de formar la

cavidad alrededor del sistema para el transporte de vapor, a través de este proceso se

lleva a cabo la transferencia de vapor y de su correcto diseño depende el desempeño

del sistema. Entre las consideraciones a tomar está el dimensionamiento, el uso de

bridas, reductores y accesorios, encamisado de equipos, mantenimiento, montaje y

desmontaje.

La representación en planos de tuberías encamisadas acarrea una serie de

particularidades que hay que especificar para el conocimiento del diseñador, estainformación fue elaborada con la colaboración del ingeniero Rafael Sánchez y la

asistencia del documento “Especificación normalizada. Tuberías encamisadas” de

TR. (Técnicas Reunidas, 2000)


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Representación en planos: Las tuberías encamisadas se mostrarán en los planos

de planta como si no lo fueran. No obstante, en la etiqueta identificativa de la

tubería se incluirá información relativa a su camisa para ser tenida en cuenta, entre

otras cosas, para proporcionar los adecuados espacios de separación con otras

tuberías adyacentes. En el dibujo isométrico de la tubería interior se mostrará elalcance de la camisa y sus conexiones de entrada y salida de vapor, añadiendo

cuantos detalles constructivos o de montaje sean necesarios. Cualquier

representación adicional debe ir de acuerdo con los estándares manejados en el

proyecto.

Por último se generó un capítulo referente a la inspección y prueba del sistema,

este procedimiento pertenece a la etapa posterior al diseño pero tiene implicaciones

en el desarrollo del mismo, la fuente consultada fue la especialización PDVSA H-

251 “Requerimientos de diseño de tubería de procesos y servicios” por motivos ya

mencionados asociados a la corporación que la generó.

Inspección y pruebas: Las pruebas a un sistema encamisado están estandarizadas

y las consideraciones para estas t

tesina ing mecanica

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