Tuberías a presión

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Este mensaje fue editado por última vez por liuquan1100 el 15-12-2017 a las 16:36. Contenido principal: I. Concepto de tuberías. II. Concepto de tuberías a presión. III. Alcance de la inspección de seguridad de las tuberías a presión. IV. Características de las tuberías a presión. V. Requisitos estructurales de las tuberías a presión. VI. Clasificación y categorización de las tuberías a presión. VII. Causas de fallo en las tuberías a presión. VIII. Características de la destrucción de las tuberías a presión. IX. Prevención e informe de accidentes en tuberías a presión. X. Regulaciones de seguridad para sistemas de tuberías. I. Concepto de tuberías. Según las normas **“Especificaciones para el diseño de tuberías metálicas industriales” GB50316-2000**, una tubería está compuesta por componentes como piezas que forman la tubería misma, soportes y bridas, y sirve para transportar, distribuir, mezclar, separar, descargar, medir o controlar el flujo de fluidos. **La definición que da la norma “Normas para la construcción y aceptación de tuberías de metal en la industria” GB50235-97 es la siguiente: se trata de un conjunto formado por componentes de tuberías y elementos de soporte para tuberías, utilizados para transportar, distribuir, mezclar, separar, descargar, medir, controlar e impedir el flujo de fluidos. Este conjunto incluye tuberías, conexiones, bridas, uniones por pernos, arandelas, válvulas y otros componentes o partes sometidas a presión. Un conjunto de tuberías conectadas entre sí, según las condiciones del fluido y del diseño, se denomina “sistema de tuberías” o “red de tuberías”. La definición anterior tiene dos significados: (A) La función de las tuberías es transportar, distribuir, mezclar, separar, descargar, medir, controlar e impedir el flujo de los fluidos. 1) Fluido: En algunas normas se le denomina medio. Los fluidos pueden clasificarse según su estado o propiedades. a) Por estado: Gas ； Líquido ； Gases licuados: se refieren a gases que se encuentran en estado líquido bajo cierta presión ； Líquidos: se refiere a medios líquidos inflamables, explosivos, tóxicos y corrosivos. b) Según su naturaleza: Riesgo de incendio ； Se refiere al peligro que representan los medios inflamables para provocar incendios; se dividen en gases inflamables, gases licuados y líquidos inflamables. Existen tres categorías: A, B y C. Explosivo ； Medios combustibles que pueden explotar al mezclarse con el aire, o medios no combustibles que pueden provocar una explosión bajo altas temperaturas y presiones. Toxicidad ； Clasificado según GB5044. Existen dos categorías principales: los altamente tóxicos (peligro extremo) y los tóxicos (peligro alto, riesgo de envenenamiento y riesgo leve), con un total de cuatro niveles. Corrosividad. Se refiere a sustancias que pueden dañar los tejidos humanos y causar daños en los materiales de los conductos. 2) Transporte de fluidos: Se transporta el fluido desde el punto de origen en la tubería hasta su punto final, ya sea gracias a una fuerza externa (energía cinética proporcionada por maquinaria para el transporte de fluidos como compresores y bombas), o bien debido a la fuerza propia del fluido (como la presión del propio medio). 3) Distribución del fluido: El fluido se distribuye a los múltiples dispositivos o usuarios predeterminados, según lo establecido en el diseño, a través de las ramificaciones del sistema de tuberías. 4) Fluido mezclado: Se mezclan en las tuberías los fluidos provenientes de diferentes ramas, con fines como la dilución, entre otros. 5) Separación de fluidos: Se separan los fluidos que se encuentran en diferentes estados dentro de las tuberías, a través de ramales, como por ejemplo, la separación entre vapor y líquido, o entre aceite y agua. 6) Descarga de fluidos: Se descarga el fluido que se encuentra dentro de las tuberías a través de conductos auxiliares, como en el caso de la liberación de presión excesiva o de la descarga de los fluidos que han sido separados. 7) Medición de fluidos: Se mide el fluido que se transporta y distribuye mediante instrumentos de medición instalados en el sistema de tuberías, como para determinar el caudal, la presión, la temperatura y la viscosidad, entre otros. 8) Control del fluido: Se controla el flujo del fluido dentro de las tuberías mediante componentes de control instalados en el sistema de tuberías, como la regulación de presión, la reducción de temperatura, la distribución del fluido y su interrupción. (B) Composición de las tuberías: Está formado por componentes de las tuberías, soportes y bridas para tuberías, entre otros. Se trata de un conjunto de tuberías, conexiones, bridas, pernos, arandelas, válvulas, y otros componentes o piezas sometidas a presión y soportes. 1) Componentes de tuberías: se refieren a los elementos utilizados para conectar o ensamblar las tuberías, incluyendo tubos, conectores, bridas, juntas, elementos de fijación, válvulas y componentes especiales para tuberías. Los llamados componentes especiales para tuberías se refieren a componentes que no forman parte de las especificaciones estándar habituales. Son componentes de tuberías fabricados de forma especial según las condiciones de diseño del proyecto, e incluyen juntas de expansión, válvulas especiales, discos de ruptura, extintores de chispas, filtros, conexiones flexibles y mangueras, entre otros. 2) Soportes y bridas para tuberías: término general que designa a todas las estructuras utilizadas para soportar las tuberías o para restringir sus desplazamientos, pero no incluye las estructuras de ingeniería civil. Existen soportes fijos, soportes deslizantes, soportes rígidos, guías, soportes de limitación y soportes con muelles, entre otros. En la norma **estándar GB50235-97 “Normas para la construcción y aceptación de tuberías metálicas industriales”**, también se les denomina elementos de soporte para tuberías; incluyen los componentes utilizados en la instalación de las tuberías y los accesorios relacionados con ellas. a) Elementos de instalación de tuberías: se refieren a los componentes que transfieren la carga desde las tuberías o sus accesorios hacia las estructuras de soporte o los equipos, e incluyen tirantes, soportes con muelles, barras de tracción, contrapesos, tornillos de ajuste, barras de soporte, cadenas, guías, elementos de anclaje, monturas, placas de apoyo, rodillos, soportes y bridas deslizantes, entre otros. b) Accesorios: Piezas que se fijan a los tubos mediante soldadura, conexiones por pernos o métodos de sujeción; incluyen soportes para tubos, orejetas de sujeción, anillos, abrazaderas, bridas de sujeción, placas de fijación y bases en forma de falda, entre otros. En la normativa actual de tuberías a presión de nuestro país, los componentes y elementos de soporte de las tuberías también se denominan conjuntamente como elementos de tuberías a presión. II. Concepto de tuberías a presión. Las tuberías a presión son una parte de las tuberías en general. En un sentido amplio, los llamados tuberías sometidas a presión deben referirse a todas aquellas que soportan presión interna o externa, independientemente del medio que se encuentre dentro de ellas. Pero, desde que nuestro país emitió las “Disposiciones para la gestión y supervisión de las tuberías a presión”, “tuberías a presión” pasó a ser el término específico utilizado para referirse a las tuberías que están sujetas a supervisión. En el artículo 2 de las “Regulaciones para la gestión y supervisión de las tuberías a presión”, se define a estas como “equipos especiales que se utilizan en la producción y la vida cotidiana, y que pueden causar peligros como explosiones o intoxicaciones”. En las “Regulaciones para la supervisión de la seguridad de los equipos especiales”, emitidas por el Consejo de Estado el 1 de junio de 2003, se define aún más a las tuberías a presión como “equipos tubulares que utilizan cierta presión para transportar gases o líquidos. Se consideran tales aquellas cuya presión de trabajo máxima es igual o superior a 0.1 MPa (presión manométrica), ya sea en el caso de gases, gases licuados, vapor, o líquidos inflamables, explosivos, tóxicos o corrosivos. Además, su diámetro nominal debe ser mayor a 25 mm”. Es decir, lo que hoy en día se denomina “tuberías a presión” no se refiere únicamente a aquellas que soportan presión dentro o fuera de sus paredes, sino también a aquellas cuyo contenido son sustancias como “gases, gases licuados y vapor”, o bien líquidos que pueden causar incendios, explosiones, intoxicaciones o corrosión. Por “capaz de inflamarse, envenenar o ser corrosivo”, se entiende lo siguiente: la capacidad del medio para inflamarse y explotar; es decir, que el medio es inflamable y explosivo, y bajo ciertas condiciones puede provocar incendios o explosiones, causando daños. Estos medios incluyen sustancias peligrosas en caso de incendio, como gases inflamables, hidrocarburos licuados y líquidos inflamables. También incluyen medios que pueden provocar explosiones debido a altas temperaturas y presiones, como vapor, agua caliente por encima del punto de ebullición normal, aire comprimido y otros gases comprimidos. Entre ellos, el riesgo de incendio de los medios combustibles se clasifica en tres categorías: A, B y C, de acuerdo con las normas “Normas para la protección contra incendios en plantas petroquímicas” GB50160 y “Normas para la protección contra incendios en edificios” GBJ16. Para los gases inflamables de categorías A y B, el límite inferior de explosividad (en volumen) de sus mezclas con el aire se establece como sigue: para los gases inflamables de categoría A: <10% ； Gases inflamables de clase B: ≥10%. La clasificación de los líquidos inflamables de las categorías A, B y C se muestra en la Tabla 1. Tabla 1: Clasificación del riesgo de incendio de los hidrocarburos licuados y los líquidos inflamables
**Clase** | **Nombre de la clase** | **Características**
--- | --- | ---
**Clase A** | Hidrocarburos licuados | Líquidos hidrocarburados y otros líquidos similares cuya presión de vapor a 15 °C es superior a 0,1 MPa.
**Clase A B** | Líquidos inflamables | Líquidos inflamables que no pertenecen a la Clase A, con un punto de inflamación inferior a 28 °C.
**Clase B** | Líquidos inflamables | Líquidos inflamables cuyo punto de inflamación está entre 28 °C y 45 °C.
**Clase B B** | Líquidos inflamables | Líquidos inflamables cuyo punto de inflamación está entre 45 °C y 60 °C.
**Clase C** | Líquidos inflamables | Líquidos inflamables cuyo punto de inflamación está entre 60 °C y 120 °C.
**Clase C B** | Líquidos inflamables | Líquidos inflamables cuyo punto de inflamación es superior a 120 °C.
Nota: Los líquidos cuyo punto de inflamación es inferior a 45 °C se consideran líquidos altamente inflamables ； Los líquidos cuyo punto de inflamación es inferior a la temperatura ambiente se denominan líquidos explosivos. Según las normas GBJ16, los medios combustibles (o procesos de producción) que pertenecen a la categoría de riesgo de incendio A son aquellos que pueden descomponerse por sí mismos a temperatura ambiente, o bien oxidarse en contacto con el aire, lo que puede provocar su autoinflamación o explosión ； Sustancias que, a temperatura ambiente y bajo la acción del agua o del vapor, pueden generar gases y provocar incendios o explosiones ； Es un oxidante muy potente que puede provocar incendios o explosiones fácilmente al entrar en contacto con ácidos, calor, impactos, fricción, catalizadores, así como con sustancias orgánicas o inorgánicas inflamables como el azufre ； Sustancias que pueden provocar incendios o explosiones al ser golpeadas, frotadas o en contacto con oxidantes u organismos orgánicos ； Y también la producción en equipos cerrados, a temperaturas iguales o superiores al punto de autoinflamación de la sustancia misma. Los medios que pertenecen a la categoría de riesgo de incendio tipo B son, principalmente, los oxidantes y sólidos químicos inflamables que no pertenecen a la categoría de riesgo de incendio tipo A, así como los gases que facilitan la combustión. (B) Toxicidad del medio: es decir, la capacidad del medio para causar envenenamiento en las personas. Cuando estas sustancias son inhaladas o entran en contacto con el cuerpo humano, pueden causar daños, e incluso la muerte. De acuerdo con las normas GB5044, relativas a la clasificación del grado de peligro que representan las sustancias tóxicas en el entorno laboral, estas se dividen en cuatro categorías, según seis indicadores: toxicidad aguda, gravedad de la intoxicación aguda, gravedad de la intoxicación crónica, consecuencias de la intoxicación crónica, capacidad carcinogénica y concentración máxima permitida. Estas categorías son: peligro extremo, peligro alto, peligro medio y peligro bajo. Los medios extremadamente peligrosos a veces también se denominan “medios altamente tóxicos”, mientras que los medios de peligro alto, medio y bajo se denominan colectivamente “medios tóxicos”. Los medios (fluidos) altamente tóxicos, según la norma nacional **“Normas para la construcción y aceptación de tuberías de metal en industria” GB50235-97**, son sustancias que, incluso en pequeñas cantidades, si se filtran al medio ambiente y son inhaladas o entran en contacto con el cuerpo humano, pueden causar daños graves y difíciles de tratar, aun cuando se reciba un tratamiento rápido. Se trata de toxinas que corresponden al nivel de peligro I según la norma actual **“Clasificación del grado de riesgo por exposición ocupacional a sustancias tóxicas” GB5044 (peligro extremo)**. Según esto, se puede entender que los medios altamente tóxicos son aquellos que representan un peligro extremo. Y la definición de medios tóxicos en las normas es la siguiente: son sustancias que, al derramarse en el medio ambiente, pueden ser inhaladas por las personas o entrar en contacto con su cuerpo; sin embargo, si se brinda un tratamiento oportuno, no causan daños irreversibles al organismo. Sin embargo, incluso entre los tóxicos con el mismo grado de toxicidad, existen diferencias entre las distintas industrias en cuanto a cómo tratarlos. El benceno está incluido en la clasificación de sustancias extremadamente peligrosas según el estándar GB5044, relativo a los niveles de riesgo asociados a la exposición profesional a toxinas. También se menciona como ejemplo de sustancia extremadamente peligrosa en las regulaciones sobre la gestión y supervisión de tuberías a presión. Y en la clasificación de tuberías establecida en las “Normas para la construcción y aceptación de obras de tuberías que transportan medios tóxicos e inflamables en la industria petroquímica” SH3501-2002, el benceno es tratado de la misma manera que los medios altamente peligrosos. Se incluye en la categoría SHB. Por el contrario, cuatro sustancias altamente peligrosas como el acrilonitrilo, el clorouro de carbono, el disulfuro de carbono y el hidrógeno fluorado son consideradas en la norma SH3501-2002 como sustancias de extremo peligro, y por lo tanto se incluyen en las tuberías de categoría SHA. Esto no solo afecta a los estándares de calidad en la construcción y a los requisitos de inspección para las tuberías en uso, sino que también influye en la clasificación de los niveles de permiso necesarios durante la ejecución de las obras. Si se realizan trabajos de instalación de tuberías que contienen benceno como medio, y el benceno se considera un medio extremadamente peligroso, la empresa encargada de las obras debe contar con una licencia de instalación de nivel GC 1. En caso de que el benceno sea considerado un medio altamente peligroso, el nivel de la licencia requerida dependerá de la presión de diseño y de la temperatura de diseño de las tuberías. La comprensión de este problema puede explicarse a partir de los principios de clasificación del peligro que representan las sustancias tóxicas: la norma **“Clasificación del grado de peligro de las sustancias tóxicas a las que se está expuesto en el trabajo” GB5044-85**, clasifica a las sustancias tóxicas específicas basándose en el grado de peligro que representan 56 sustancias comunes en ciertas industrias. Sin embargo, la norma también indica que el grado de riesgo para otras industrias que están en contacto con la misma sustancia tóxica (aquellas que no se enumeran en la Tabla 2 de la norma) puede determinarse en función de la concentración de la sustancia tóxica en el aire del lugar de trabajo, la tasa de casos de intoxicación y la duración del tiempo de exposición. Cuando la concentración de sustancias tóxicas en el aire del taller alcanza con frecuencia los valores máximos permitidos según las normas TJ36—79 “Estándares de higiene para el diseño de industrias”, pero la tasa de enfermedades o de aparición de síntomas es inferior a los valores correspondientes en estas normas, se puede reducir un nivel. Por lo tanto, para cada sustancia concreta, **es normal que existan diferencias entre los estándares y las normas profesionales a la hora de determinar su nivel de peligrosidad**. Porque, además de la carcinogenicidad y la concentración máxima permitida en el aire, los otros cuatro indicadores están relacionados con el proceso de producción y las características operativas. En los procesos de producción relacionados con el petróleo, la química y la petroquímica, donde los medios utilizados para el transporte son tuberías, las sustancias tóxicas fluyen en condiciones continuas y cerradas. El grado de peligro depende de la probabilidad de que estas sustancias entren en contacto con el cuerpo humano debido a accidentes, o de que se produzcan fugas frecuentes que causen daños crónicos a largo plazo. Por lo general, este nivel de peligro es menor que en los procesos de producción abiertos. Por lo tanto, al diseñar tuberías sometidas a presión, para determinar con precisión el nivel de peligro que representan las sustancias tóxicas, se debe tomar en consideración la concentración de dichas sustancias en el aire del lugar de trabajo, la tasa de casos de intoxicación y la duración del tiempo de exposición. Entre los indicadores de clasificación del peligro de las sustancias tóxicas mencionados anteriormente, las concentraciones máximas permitidas de estas sustancias en el aire de los talleres son las siguientes: Peligro extremo: la concentración máxima permitida es inferior a 0,1 mg/m3 ； Alto riesgo: La concentración máxima permitida es de 0,1 mg/m3 a 1,0 mg/m3. De acuerdo con las normas de diseño sanitario para industrias manufactureras (TJ36—79), las concentraciones máximas permitidas en el aire de los talleres y en la atmósfera de las zonas residenciales para cinco sustancias tóxicas, como el benceno, la acrilonitrilo, el cloroformo, el disulfuro de carbono y el hidrógeno fluorado, se indican en la Tabla 2.

**Tabla 2: Concentraciones máximas permitidas para algunas sustancias tóxicas**

| Nombre de la sustancia | Benceno | Acrilonitrilo | Cloroformo | Disulfuro de carbono | Hidrógeno fluorado |
|-----------------------|---------|---------------|------------|----------------------|-------------------|
| Concentración permitida en el aire de los talleres (mg/m³) | 40.0 | 2.0 | 0.5 | 10.0 | 1.0 |
| Concentración permitida en la atmósfera de las zonas residenciales (promedio diario, mg/m³) | 0.8 | 0.05 | —— | 0.04 (una vez al día) | 0.007 (una vez al día; 0.02 en una sola dosis) |

Como se puede ver en la Tabla 2, la concentración máxima permitida del benceno en el aire de los talleres es mucho mayor que la de las sustancias extremadamente peligrosas. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta la continuidad y estanqueidad del transporte por tuberías en la producción industrial, así como el tiempo de contacto entre el benceno y los operarios y la tasa de casos de envenenamiento, el benceno tampoco debería considerarse un medio extremadamente peligroso. Por lo tanto, en la práctica, para determinar el grado de toxicidad del medio, se debe tomar como referencia las propiedades tóxicas indicadas en los documentos de diseño, o bien las normas de aceptación de las obras especificadas en dichos documentos. Además, en nuestro país aún no se han establecido estándares relacionados con la duración del tiempo de exposición. Como referencia, se pueden utilizar los tres valores límite de exposición recomendados por la **Asociación de Expertos en Higiene Industrial de los Estados Unidos (ACGIH)**: 1) El valor límite basado en un promedio ponderado por las 8 horas diarias de trabajo o las 40 horas semanales; a esta concentración, la exposición repetida no causará efectos negativos en todas las personas ； 2) Se utiliza como criterio el límite promedio ponderado en función del tiempo de exposición breve (no más de 15 minutos por vez, no más de 4 veces al día, con un intervalo de al menos 1 hora entre cada exposición). A esta concentración, la exposición continua y breve por parte de las personas no provoca irritaciones, cambios patológicos crónicos o irreversibles en los tejidos, **ni aumenta el riesgo de lesiones accidentales, disminuye la capacidad de autoayuda ni reduce significativamente la eficiencia laboral ； 3) El valor límite es la concentración máxima que no se debe superar, ni siquiera por un instante. (C) Corrosividad del medio: se refiere a las sustancias que pueden dañar los tejidos humanos y deteriorar los materiales de los tuberías, como los ácidos, las bases, así como otros fluidos que pueden causar daños en los materiales, como el hidrógeno y el sulfuro de hidrógeno. III. Alcance de la inspección de seguridad en las tuberías a presión Según las “Disposiciones sobre la gestión y inspección de seguridad de las tuberías a presión”, las tuberías a presión que están sujetas a inspección de seguridad son aquellas que cumplen con una de las siguientes condiciones, así como sus instalaciones auxiliares y dispositivos de protección. 1) Medios con un grado de toxicidad que representa un peligro extremo, independientemente de la presión, la temperatura y el estado ； 2) Medios con riesgo de incendio de categorías A y B, independientemente de la presión, temperatura y estado ； 3) Medios gaseosos (vapores) o de gases licuados cuya presión de trabajo máxima es mayor o igual a 0,1 MPa. No se especifican sus propiedades ni la temperatura, salvo aquellos que, según las “Disposiciones para la gestión y supervisión de las tuberías a presión”, no están sujetos a dicha supervisión. 4) Medios inflamables, explosivos, tóxicos o corrosivos, cuya presión de funcionamiento máxima es mayor o igual a 0,1 MPa, o medios líquidos cuya temperatura de funcionamiento máxima es mayor o igual al punto de ebullición estándar. Las “Disposiciones para la gestión y supervisión de las tuberías sometidas a presión” establecen que las siguientes cuatro categorías de tuberías no están sujetas a supervisión: a) las tuberías que forman parte del propio equipo. b) **Tuberías en equipos, vehículos y dispositivos nucleares.** c) Gases no tóxicos, inflamables ni corrosivos, en tuberías cuyo diámetro nominal es inferior a 150 mm y cuya presión de funcionamiento máxima es inferior a 1,6 MPa. Aquí, la definición de las instalaciones asociadas a las tuberías a presión y de los dispositivos de protección es la siguiente: a) Las instalaciones auxiliares se refieren principalmente a los equipos utilizados en las tuberías a presión, como soportes y bridas, así como a los dispositivos de protección catódica. b) Los dispositivos de protección de seguridad se refieren principalmente a los dispositivos de control de temperatura y presión excesivas, así como a los dispositivos de alarma. Nota: En las recientemente emitidas “Reglas de gestión del registro de uso de tuberías a presión” (en versión experimental), se define claramente qué se entiende por tuberías a presión, instalaciones auxiliares y dispositivos de protección: a) Las tuberías a presión son sistemas compuestos por componentes de las tuberías, elementos de soporte para las mismas, dispositivos de protección y otras instalaciones auxiliares. Dispositivos tubulares utilizados para transportar gases o líquidos ； b) Las instalaciones auxiliares se refieren a los dispositivos de protección catódica, estaciones de compresión, estaciones de bombeo, estaciones de válvulas, estaciones de regulación de presión, sistemas de monitoreo, etc ； c) Los dispositivos de protección de seguridad son las válvulas de seguridad, los manómetros, las membranas de ruptura y las válvulas de corte de emergencia que se conectan a las tuberías a presión. IV. Características de las tuberías a presión. Un sistema de tuberías, con el fin de realizar funciones como el transporte, distribución, mezcla, separación, descarga o medición del flujo de fluidos, debe estar conectado a los equipos necesarios para generar energía, a los equipos de reacción, a los dispositivos de almacenamiento, a los equipos de separación, a los equipos de intercambio de calor y a los dispositivos de control. De esta manera, se forma un sistema que permite que el fluido dentro de las tuberías tenga una cierta presión, temperatura y caudal, permitiendo así cumplir con las tareas previstas en el diseño. Al mismo tiempo, las tuberías de presión de diferentes categorías presentan características distintas, debido a las diferencias en los materiales, la estructura y la forma en que se instalan: (A) Características de las tuberías industriales: 1) Gran cantidad de tuberías; sistemas de tuberías extensos; disposición de las tuberías en los talleres de manera interconectada y compacta ； 2) La materia prima, los tipos y las especificaciones de los componentes y soportes de las tuberías son complejos, y la uniformidad de calidad es deficiente ； 3) El proceso de funcionamiento se ve afectado por las fluctuaciones en el proceso de producción; las condiciones de operación cambian constantemente, como la expansión y contracción por calor, las cargas alternas, así como las fluctuaciones de temperatura y presión ； 4) Los mecanismos de corrosión y daño son complejos, y existen numerosos modos de fallo en los materiales. (B) Características de las tuberías de transporte a larga distancia y de las tuberías públicas: 1) La longitud de las tuberías es grande, atraviesan muchas regiones, y el terreno y la geología son complejos ； 2) Se instalan en gran cantidad bajo tierra, lo que dificulta la detección de defectos ； 3) Son propensos a sufrir daños accidentales. V. Requisitos estructurales para las tuberías a presión. Las tuberías a presión presentan un alto grado de peligro, ya que el fluido que transportan puede ser tóxico, inflamable o corrosivo. Además, operan en condiciones especiales como altas y bajas temperaturas, lo que aumenta aún más su riesgo. Por lo tanto, la estructura de los sistemas de tuberías a presión debe cumplir con las siguientes condiciones: resistencia a la presión: capacidad para soportar la presión ejercida por los fluidos dentro de las tuberías (presión interna o externa), las tensiones causadas por la temperatura, así como los efectos a largo plazo y repetidos, como la fluencia y el cansancio del material ； Hermeticidad: Impide que el fluido que fluye en el interior de la tubería se escape al espacio exterior de la misma o a otro fluido ； Resistencia a la corrosión: Capacidad de soportar la acción corrosiva del fluido dentro de la tubería sobre el material de esta. Los grados de resistencia a la corrosión de los materiales para tuberías se dividen en 4 categorías, según la tasa anual de corrosión: alta resistencia a la corrosión ≤ 0,05 mm ； Resistencia a la corrosión > 0,05～0,1 mm ； Resistencia a la corrosión aún > 0,1～0,5 mm ； No resistente a la corrosión > 0,5 mm ； Flexibilidad: La flexibilidad de una tubería es un concepto físico que refleja la facilidad con la que esta puede deformarse. Cuando los tuberías funcionan bajo las condiciones de diseño, pueden surgir situaciones que afecten su funcionamiento normal, como estrés excesivo, deformaciones, fugas o daños, debido a la expansión y contracción térmica, los desplazamientos en los extremos de las tuberías y una mala instalación de los soportes. La flexibilidad de la tubería consiste en su capacidad para absorber, mediante su propia deformación, los desplazamientos que se producen debido a cambios de temperatura u otras causas. De esta manera, se asegura que las tensiones en la tubería permanezcan dentro del rango de tensión permitido por el material. Para cumplir con las condiciones mencionadas, los componentes de los tuberías del sistema de tuberías deben estar hechos de materiales resistentes a la corrosión por los medios químicos, capaces de soportar la presión ejercida por dichos medios a las temperaturas especificadas en el diseño. Además, deben tener un espesor de pared adecuado y una estructura de sellado adecuada. Al mismo tiempo, todo el sistema de tuberías debe contar con un soporte adecuado. En algunas normas y especificaciones, con frecuencia aparece el término “condiciones de ciclo intensivo”. Según la interpretación de las “Normas para el diseño de tuberías de metal industrial” GB50316-2000, se entiende por condiciones de ciclo intenso aquellas en las que el rango de esfuerzos de desplazamiento máximo calculado para las tuberías supera 0,8 veces el rango de esfuerzos de desplazamiento permitido, o bien cuando el número de ciclos equivalentes es mayor a 7000, o aún cuando existen otras condiciones determinadas por el diseño que producen un efecto similar. El llamado “rango de esfuerzos por desplazamiento” se refiere a la tensión que se calcula a partir del desplazamiento causado por la expansión térmica de los tubos. El rango de esfuerzo por desplazamiento máximo calculado es el esfuerzo que se obtiene al calcular el valor total de compensación desde la temperatura más baja hasta la más alta. El diseño de tuberías que operan bajo condiciones de ciclos intensos establece requisitos especiales en cuanto a la selección de los componentes de las tuberías, el espesor mínimo de las mismas y de sus accesorios, así como en relación con los requisitos de inspección no destructiva. VI. Clasificación y categorización de las tuberías a presión. Las tuberías tienen un amplio uso y existen muchas variedades de ellas. Los métodos de clasificación de las tuberías utilizadas en diferentes campos también varían. Por lo general, se pueden clasificar según las características de uso de las tuberías, como su material principal, su estado de instalación y el medio que transportan. La situación específica se puede ver en la Figura 1. En las normativas, estándares y regulaciones generales, con el fin de facilitar el diseño, la aceptación en la fase de construcción, así como la gestión y verificación en el uso, a menudo se emplean métodos de clasificación y jerarquización basados en las características del medio y los parámetros de diseño. Al mismo tiempo, existen diferencias en la jerarquización o clasificación de las tuberías entre las normas de diseño de distintas industrias, las normas de aceptación en la construcción y los procedimientos de mantenimiento y verificación. Por ejemplo: En la norma estándar «Especificaciones para el diseño de tuberías de metal industrial» GB50316, los fluidos se clasifican en cinco categorías: A1, A2, B, C y D, según su estado, propiedades y parámetros de diseño. La categoría A1 corresponde a medios altamente tóxicos ； La categoría A2 corresponde a medios tóxicos, mientras que la categoría B corresponde a medios inflamables ； Las categorías C y D corresponden a medios no inflamables e inertes. Aquellos cuya presión de diseño es menor o igual a 1 MPa, y cuya temperatura de diseño está entre -29 y 186 °C, pertenecen a la categoría D. Las normas de construcción y aceptación en industrias como la química, la petroquímica y la energía eléctrica clasifican a las tuberías de la siguiente manera: la norma industrial química “Normas para la construcción y aceptación de tuberías metálicas en la industria química” HG20225—95 divide las tuberías en cuatro categorías, A, B, C y D, según las características del fluido y los parámetros de diseño. En general, es consistente con las **normas estándar, pero los conductos que transportan sustancias tóxicas se clasificarán como conductos de categoría B. La norma de la industria petroquímica “Normas para la construcción y aceptación de tuberías que transportan medios tóxicos e inflamables en la industria petroquímica”, SH3501—2002, clasifica los diferentes tipos de tuberías en cuatro categorías, según las características del fluido y los parámetros de diseño: SHA, SHB, SHC y SHD, como se muestra en la tabla 3. **Tabla 3: Clasificación de las tuberías según la norma SH3501-2001**

| Clase de tubería | Ámbito de aplicación |
|------------------|----------------------|
| **SHA** | (1) Tuberías que transportan sustancias extremadamente peligrosas desde el punto de vista tóxico (con excepción de las tuberías que transportan benceno). <br> (2) Tuberías que transportan sustancias altamente peligrosas, como acrilonitrilo, clorouro de carbono y hidrógeno fluorado. <br> (3) Tuberías cuya presión de diseño es igual o superior a 10.0 MPa. |
| **SHB** | (1) Tuberías que transportan benceno, una sustancia extremadamente peligrosa desde el punto de vista tóxico. <br> (2) Tuberías que transportan sustancias altamente peligrosas (con excepción de acrilonitrilo, clorouro de carbono y hidrógeno fluorado). <br> (3) Tuberías que transportan gases inflamables de categoría A y B, así como hidrocarburos licuados de categoría A y B. |
| **SHC** | (1) Tuberías que transportan sustancias con nivel de peligrosidad moderado o leve. <br> (2) Tuberías que transportan líquidos inflamables de categoría B y C. |
| **SHD** | Tuberías para temperaturas por debajo de -29°C. |

**VII. Causas de fallo en las tuberías a presión**
El “falla” en las tuberías a presión se refiere generalmente a la incapacidad de estas tuberías para cumplir con su función original. Este tipo de fallos puede dividirse en fallos naturales y fallos anormales. Dado que las tuberías a presión operan bajo la influencia del medio interno y del entorno circundante, es inevitable que se produzcan ciclos de temperatura y presión, corrosión, vibraciones y cambios en la estructura microscópica del material. Todo esto afecta las propiedades del material y la eficacia de los sellos en las conexiones. Por lo tanto, toda tubería tiene un tiempo de vida útil determinado; la falla natural ocurre cuando la tubería alcanza ese límite de tiempo de uso. La falla natural puede controlarse de antemano mediante inspecciones periódicas o análisis de fallos, a fin de prevenir la ocurrencia de accidentes. Sin embargo, en los tuberías a presión, existen diversos problemas en su diseño, fabricación, instalación y funcionamiento que pueden provocar un fallo inesperado, lo que a su vez genera accidentes de destrucción repentina. Las principales causas son: (A) la baja calidad del personal, que opera en contra de los procedimientos establecidos, lo que provoca un empeoramiento de las condiciones de funcionamiento, incluyendo sobrepresión, sobrecalentamiento, niveles excesivos de medios corrosivos y fluctuaciones anormales en la presión y la temperatura ； El uso de la presión y la temperatura sirve como base para el diseño, selección de materiales, fabricación e instalación de tuberías a presión. Si la presión y la temperatura de operación superan los valores establecidos, se producirá un aumento en las tensiones en las paredes de los tubos o una disminución en las propiedades mecánicas del material. En particular, las tensiones locales y las tensiones pico en las zonas donde hay discontinuidades geométricas, como soldaduras, bridas, codos, válvulas, conexiones de diferentes diámetros y compensadores, aumentarán significativamente, lo que puede causar daños por fluencia. Una temperatura de operación demasiado baja provoca una disminución en la tenacidad del material, lo que reduce el tamaño crítico de las grietas permitidas, pudiendo así causar una fractura frágil. Las temperaturas y presiones excesivas también pueden causar fugas en las conexiones de las tuberías. Las tuberías suelen experimentar cargas alternativas por las siguientes razones: 1) El transporte intermitente del medio hace que la presión en las tuberías varíe repetidamente, al igual que su temperatura ； 2) Las fluctuaciones de presión durante el funcionamiento son grandes ； 3) Las variaciones periódicas de temperatura durante el funcionamiento causan cambios repetitivos en las tensiones térmicas en las paredes de los tubos ； 4) Debido a otras piezas, fuerzas externas alternativas de soporte y vibraciones forzadas. Bajo la acción de cargas alternativas repetidas, las tuberías sufrirán daños por fatiga. Se trata principalmente de la fatiga a bajas frecuencias en los metales, cuya característica es una tensión elevada y una frecuencia de oscilación baja. En los puntos donde la estructura geométrica es discontinua y cerca de las soldaduras, existe una concentración de esfuerzos que puede llegar a igualar o incluso superar el límite de resistencia del material. Si estas tensiones se aplican y se eliminan de forma alternativa, los gránulos que soportan la mayor carga sufrirán deformación plástica y, gradualmente, se formarán grietas diminutas en ellos. A medida que cambian los ciclos de estrés, las grietas también se van ampliando gradualmente, hasta que finalmente causan la destrucción. Las cargas alternativas también pueden causar el agrandamiento de las deficiencias existentes en los componentes de la tubería y en las soldaduras, así como fugas en las conexiones entre las tuberías. (B) Defectos en el diseño, fabricación y montaje, como una flexibilidad insuficiente de las tuberías, elección inadecuada de los materiales o uso incorrecto de los mismos, defectos excesivos en el proceso de soldadura o metalurgia, estrés excesivo debido a una soldadura o montaje inadecuado, y sistemas de soporte para las tuberías que no son adecuados ； Las deficiencias originales de los tuberías antes de su puesta en servicio pueden causar una fractura frágil del material debido a bajas tensiones. Las agresiones causadas por los medios y el entorno, las operaciones inadecuadas, la falta de mantenimiento adecuado, entre otros factores, suelen provocar un empeoramiento en las propiedades del material, daños o roturas en él. Además, pueden causar fugas en las conexiones de las tuberías, lo que a su vez hace que las tuberías bajo presión dejen de funcionar. Esto puede derivar en accidentes como incendios, explosiones, intoxicaciones y asfixias. (C) Errores en las reparaciones: defectos o daños graves en las tuberías que no fueron detectados, falta de una evaluación científica adecuada, así como métodos de reparación inadecuados que causan nuevos defectos y daños ； (D) Daños causados por factores externos, como terremotos, vientos fuertes, inundaciones, rayos y otros daños mecánicos o causados por el hombre. Existen muchos tipos de daños que pueden ocurrir en las tuberías sometidas a presión. Según la deformación macroscópica que ocurre en el momento de la ruptura, se pueden dividir en dos categorías principales: ruptura ductil (ruptura tenaz) y ruptura frágil. Según el mecanismo de fractura microscópico del material en el momento de la destrucción, se pueden distinguir tipos como la fractura por cavidades tenaces, la fractura por cizallamiento, la fractura intergranular y la fractura por fatiga. Por lo general, en el lugar donde se encuentra la estructura, se utiliza un método que combina la clasificación macroscópica con las características de fractura. Existen tipos de daño como el daño por ductilidad, el daño por fragilidad, el daño por corrosión, el daño por fatiga y el daño por creep. (E) Daño por corrosión: La corrosión de las tuberías a presión se produce debido a los efectos químicos o electroquímicos del medio interno y del medio ambiental externo. También incluye el resultado de la acción conjunta de causas como las mecánicas. Las operaciones irracionales pueden causar cambios en la concentración del medio, lo que a su vez intensifica la corrosión y los daños. Las formas de daño por corrosión en las tuberías sometidas a presión incluyen la corrosión generalizada, la corrosión localizada, la corrosión por estrés, la fatiga por corrosión y el daño por hidrógeno. La corrosión por estrés suele ocurrir de repente, sin previo aviso, por lo que su peligrosidad es aún mayor. 1) Corrosión generalizada. La corrosión generalizada también se conoce como corrosión uniforme. Es una corrosión que se produce en una superficie bastante grande del tubo, con un grado de afectación más o menos similar. La superficie interna de las tuberías sufre principalmente la corrosión debido al transporte de medios corrosivos, mientras que su superficie externa se ve afectada principalmente por la oxidación causada por la atmósfera. La corrosión generalizada de las tuberías suele agravarse debido al empeoramiento de las condiciones de uso. La composición del medio corrosivo, el contenido de humedad, las diferencias entre la fase gaseosa y la líquida, la velocidad y el estado del flujo, así como el tamaño de las partículas, todos estos factores influyen en el grado de deterioro causado por la corrosión en las tuberías. Un contenido excesivo de agentes corrosivos o una deterioración en las propiedades de las materias primas pueden causar daños en las tuberías a presión. La corrosión atmosférica puede dañar la superficie exterior de los componentes de las tuberías, afectando su resistencia y su capacidad de sellado. Si no se realiza el mantenimiento a tiempo, también pueden ocurrir accidentes. 2) Corrosión local: La corrosión local es un fenómeno de corrosión que ocurre en zonas específicas del material de los tuberías. a) Corrosión por puntos: Corrosión de gran profundidad que se concentra en pequeños puntos individuales en la superficie del metal; también se conoce como corrosión por perforación. El acero inoxidable austenítico es el más susceptible a la corrosión por puntos cuando entra en contacto con medios que contienen iones de cloro o de bromo. b) Corrosión por fisuras: Cuando el medio transportado por las tuberías es una solución electrolítica, puede ocurrir corrosión por fisuras en las zonas de las superficies internas de las tuberías donde hay fisuras, como en los juntas de las bridas o en las zonas donde la soldadura no es completa. La corrosión por fisuras suele ser causada por las diferencias en la concentración de oxígeno o en la concentración de iones metálicos entre la solución dentro de la fisura y la que la rodea. c) Corrosión de las uniones soldadas de acero inoxidable austenítico: ① Corrosión intergranular: La corrosión intergranular es un tipo de corrosión en el que esta se limita a los espacios entre los gránulos y en las zonas cercanas a ellos, mientras que los propios gránulos sufren poca corrosión. El mecanismo de corrosión se basa en la “teoría del bajo contenido de cromo”: es decir, debido a que las zonas intergranulares con bajo contenido de cromo se encuentran en un estado activo, actúan como ánodo. Esto genera una pila galvánica entre dichas zonas y los gránulos, lo que provoca la desprendimiento de los gránulos o una disminución en la resistencia mecánica del material. ②Corrosión selectiva del ferrita δ: En algunos medios corrosivos intensos, la fase de ferrita δ presente en las zonas soldadas de los aceros inoxidables austeníticos puede ser corroída o descompuesta en la fase σ. Como resultado, se forma una estructura esponjosa que daña la unión soldada. ③Corrosión en el filo: Corrosión en forma de filo que ocurre en aceros inoxidables austeníticos estabilizados con Ni y Ti, en medios oxidantes. 3) Corrosión por esfuerzo: La corrosión que ocurre en los materiales metálicos bajo la acción conjunta de un esfuerzo de tracción y un medio corrosivo específico se denomina corrosión por esfuerzo. Se debe principalmente a las tensiones residuales generadas durante el soldado, el mecanizado en frío y la instalación, así como a los medios corrosivos presentes dentro de las tuberías. Las grietas causadas por la corrosión por esfuerzo tienen forma de ramas de árbol seco, y se desarrollan, en general, en dirección perpendicular a la tensión aplicada. La morfología microscópica de las grietas puede ser de tipo transgranular, intergranular o mixto, que combina ambos tipos. Las tuberías de acero de alta resistencia, cuando el contenido de H2S supera un valor determinado y está presente humedad, **aumentan la posibilidad de agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo en sus paredes internas**. Cuando el valor de dureza de la soldadura supera los HB200, y hay un exceso de H2S, es muy probable que se produzca corrosión por estrés en la soldadura. ①Fragilidad alcalina: es la corrosión por estrés que sufre un metal en soluciones alcalinas. El acero al carbono, el acero de baja aleación y el acero inoxidable pueden sufrir fragilidad al álcali. ②Corrosión por iones de cloro en el acero inoxidable: La corrosión por estrés que causan los iones de cloro en el acero inoxidable. La concentración crítica de iones de cloro que provoca la corrosión disminuye a medida que aumenta la temperatura; a altas temperaturas, basta con que la concentración de iones de cloro alcance los 10 ppm para que se produzca la rotura. Un contenido excesivo de iones de cloro en materiales como los juntas de las conexiones de brida de las tuberías, los materiales aislantes externos y los revestimientos de soporte y suspensión también puede causar corrosión por iones de cloro. ③Corrosión del acero inoxidable por polisulfúricos: Durante el proceso de refinación del petróleo, el acero se corroe debido al sulfuro de hidrógeno, lo que genera hierro sulfuroso. Una vez que la planta deja de funcionar, el oxígeno y el agua presentes en el aire reaccionan con los compuestos formados, generando polisulfúricos. En las zonas del acero inoxidable donde hay mayores tensiones residuales, se produce corrosión por esfuerzo. Tomando como ejemplo los dispositivos de desulfuración por hidrogenación, la corrosión por estrés en acero inoxidable sometido a polisulfúricos ha llamado recientemente la atención. ④Corrosión por estrés por sulfuros: Corrosión por estrés que ocurre en los metales cuando se encuentran en un medio que contiene tanto hidrógeno sulfuroso como agua. El acero al carbono y el acero de baja aleación son los más sensibles al ácido sulfúrico en el rango de temperaturas de 20 a 40 °C. La corrosión por estrés por sulfuros en los aceros inoxidables austeníticos ocurre mayormente en entornos a altas temperaturas. En medios que contienen hidrógeno sulfuroso y agua, la presencia simultánea de ácido acético, o de dióxido de carbono y cloruro de sodio, o de fosfino, o de compuestos de arsénico, selenio o telurio, o de iones de cloro, favorece la corrosión. 4) Fatiga por corrosión: La fatiga por corrosión es una grieta causada por la corrosión, que se produce bajo la acción combinada de esfuerzos alternativos y medios químicos. Las fuentes de fatiga en las tuberías a presión son la excitación mecánica, el estallido fluido, las tensiones térmicas alternas, los ciclos de presión, así como las vibraciones causadas por el viento y los terremotos. Las grietas por fatiga por corrosión suelen ser múltiples, pero no presentan ramificaciones; esto es lo que las diferencia de las grietas por corrosión bajo tensión. Las grietas por fatiga por corrosión suelen ser transgranulares. 5) Daño por hidrógeno: La penetración del hidrógeno en el interior del metal, lo que provoca una deterioración de sus propiedades metálicas, se denomina daño por hidrógeno. Incluye burbujas de hidrógeno, fragilidad por hidrógeno, descarbonización y corrosión por hidrógeno. La formación de burbujas de hidrógeno ocurre principalmente en medios que contienen sulfuro de hidrógeno húmedo. Cuando los átomos de hidrógeno se difunden hacia el acero, se encuentran con defectos como grietas, estratificaciones, huecos y inclusiones. Estos defectos causan que los átomos de hidrógeno se acumulen y formen moléculas de hidrógeno, lo que a su vez provoca una expansión del volumen. Cuando estas imperfecciones se encuentran en la superficie del acero, se forman burbujas. El hidrógeno, sea cual sea la forma en que ingrese al acero, provoca su fragilidad por hidrógeno, lo que hace que la ductilidad y la reducción de sección transversal del acero disminuyan significativamente. El acero de alta resistencia muestra un comportamiento aún peor. El cementito presente en el acero, a altas temperaturas, reacciona con el hidrógeno para formar metano. Como resultado de esta reacción, disminuye la cantidad de cementito en la capa superficial del acero. El carbono, a su vez, se difunde gradualmente desde las capas metálicas adyacentes que aún no han reaccionado hacia esa zona donde tiene lugar la reacción. De este modo, una capa de cierto espesor del metal se convierte en ferrita debido a la falta de carbono; esto provoca un fenómeno de descarbonatación. Como resultado de la descarbonización, disminuyen la resistencia superficial y el límite de fatiga del acero. El efecto del hidrógeno a altas temperaturas y presiones sobre el acero hace que sus propiedades mecánicas empeoren; su resistencia y tenacidad disminuyen significativamente. Esto se conoce como corrosión por hidrógeno. Bajo las condiciones mencionadas, las moléculas de hidrógeno se difunden hacia la superficie del acero y se adsorben allí. Parte de estas moléculas de hidrógeno se separan en átomos de hidrógeno e iones de hidrógeno. A través de la adsorción química, estos átomos e iones de hidrógeno, de diámetro muy pequeño, penetran en el metal a través de la capa superficial. Debido a que los átomos de hidrógeno disueltos se difunden dentro del acero a través de la red cristalina y las fronteras entre los cristales, se produce una reacción química que genera metano. Este metano se acumula en los espacios microscópicos existentes en las fronteras entre los cristales. El proceso de reacción hace que la concentración de carbono en esa zona disminuya, lo que a su vez induce al carbono presente en otras áreas a difundirse hacia allí para compensar la falta. Así, la cantidad de metano aumenta constantemente, generando presión local, hasta que finalmente se forman grietas. Se forman burbujas en la superficie del acero, lo que provoca descarburación. (F) Daño por erosión: El flujo prolongado y a alta velocidad del fluido dentro de la tubería puede hacer que el revestimiento interno de sus componentes se adelgace o que los elementos de sellado se dañen, lo que afecta su resistencia a la presión y sus propiedades de sellado. Con el paso del tiempo, la disminución de la capacidad de resistencia a la presión debido al adelgazamiento de las paredes internas, o las fugas causadas por daños en los componentes de sellado, pueden convertirse en la causa de accidentes. VIII. Características de la destrucción de las tuberías a presión Dado que las causas y formas en que se producen las destrucciones de las tuberías son diferentes, las características de dichas destrucciones también varían. (A) La fractura por tenacidad ocurre cuando el material no presenta defectos ni fragilidad evidentes, sino que la ruptura se debe a una sobrepresión. Sus características son: 1) Presenta una deformación evidente, y generalmente no genera fragmentos. Durante la destrucción, el diámetro aumenta o se produce hinchazón local, mientras que la pared del tubo se adelgaza. 2) La presión de explosión real es similar al valor teórico. 3) La fractura tiene un aspecto fibroso y grisáceo, sin brillo metálico; en su superficie se observan bordes de corte. 4) Fuera de la zona de fibras en la fractura, se observan patrones radiales o en forma de V, con una orientación que apunta hacia el punto de detonación. (B) La ruptura frágil es un fenómeno de daño en las tuberías en el que no se produce deformación macroscópica; además, la tensión en la pared de la tubería en el momento de la ruptura está muy por debajo del límite de resistencia del material, e incluso por debajo del límite de fluencia. Por lo general, se debe a la fragilidad del material o a defectos graves, como procesos inadecuados de soldadura y tratamiento térmico del material, defectos en las uniones soldadas, así como a la fragilidad inducida por bajas temperaturas. La ruptura frágil suele ocurrir de forma instantánea y se extiende a una velocidad extremadamente alta. Dado que se trata de una rotura que ocurre bajo bajas tensiones, también se le conoce como rotura por bajas tensiones. Las características de la fractura frágil son: 1) ausencia de deformación plástica evidente. 2) La tensión durante la destrucción es baja. 3) La fractura por fragilidad que se produce debido a la fragilización del material presenta una superficie de fractura lisa, en un estado cristalino con brillo metálico. 4) La rotura frágil causada por defectos en los materiales no presenta una estructura cristalina en su superficie de fractura; en su lugar, se observan zonas de defectos originales, zonas de fibras que se expanden de manera estable, así como zonas con patrones radiales y en forma de V. También hay zonas de cizallamiento en los bordes de las superficies internas y externas. Si el defecto original es una grieta en la superficie, se producirá una oxidación de color oscuro. Si el defecto original son poros internos, inclusiones o falta de soldadura adecuada, también se podrán observar en la sección transversal del material. (C) La destrucción por fatiga es una forma de daño que ocurre cuando un material está sometido durante largo tiempo a cargas alternativas cuya magnitud y dirección varían periódicamente con el tiempo. Estas cargas causan la formación de grietas en el material, las cuales se van ampliando hasta que finalmente se produce la ruptura. Se caracteriza por: 1) que los puntos de daño se concentran en las zonas de discontinuidad geométrica o en las zonas de soldadura donde existen defectos originales como grietas; en general, no hay deformación plástica. 2) Las formas básicas de fallo por fatiga son la explosión o la fuga. El primero ocurre fácilmente en materiales con alta resistencia pero baja tenacidad, mientras que el segundo se produce en materiales con menor resistencia pero mayor tenacidad. 3) En la zona de fractura se observan claramente una zona de formación de grietas, una zona de propagación y una zona de fractura final. En la zona de expansión, a nivel macroscópico se observan claras estrías en forma de concha en la madera, y los bordes de fractura son planos y brillantes. La zona de fractura final suele presentar patrones radiales o en forma de V. 4) Al observar, bajo el microscopio electrónico, la zona de propagación de las grietas en las fracturas por fatiga, se pueden observar patrones únicos característicos de la fatiga. (D) La destrucción por fluencia es un fenómeno en el cual el acero se estira de manera lenta y continua a altas temperaturas, cuando la fuerza de resistencia del material es inferior a ese valor, hasta que finalmente se produce la destrucción. El proceso de fluencia del material consta de tres fases: desaceleración, velocidad constante y aceleración. La fase de velocidad constante es la etapa en la que se controla la vida útil del material a altas temperaturas. La fractura por fluencia es una fractura intergranular, cuyas características son: 1) la superficie de fractura macroscópica tiene un aspecto granular y áspero, sin brillo metálico. 2) La superficie está cubierta por una capa de óxido u otros productos de corrosión. 3) Las tuberías presentan deformaciones macroscópicas en su diámetro, además de pequeñas grietas por fluencia en la dirección radial; incluso pueden surgir grietas en su superficie o fugas debido a la penetración de dichas grietas a través de la pared de la tubería. 4) La fractura es perpendicular a la superficie de la pared; no hay adelgazamiento en el espesor de la pared, ni labios de cizalladura en los bordes. IX. Prevención e informe de accidentes en tuberías a presión. Con el fin de prevenir o reducir los accidentes causados por la destrucción de tuberías a presión, las entidades que las utilizan deben tomar las medidas necesarias, entre las cuales se incluyen: —— Las tuberías deben ser diseñadas por empresas calificadas, de acuerdo con las normas de diseño establecidas ； ——El sistema de tuberías debe estar equipado con dispositivos de alivio de presión según lo establecido, y estos dispositivos deben mantenerse en buen estado y funcionales ； ——Tomar medidas efectivas para prevenir la corrosión de las tuberías por parte del aire y otros medios ； ——Antes de poner en servicio las tuberías, se deben realizar inspecciones y pruebas previas al uso. Los aspectos clave como la estructura de las tuberías, los materiales utilizados, el proceso de soldadura, el tratamiento térmico y las pruebas de presión deben cumplir con los requisitos establecidos ； ——La operación de funcionamiento debe realizarse estrictamente siguiendo los procedimientos establecidos, controlando los parámetros del proceso y evitando cualquier situación de sobrecalentamiento o sobrepresión ； ——Al realizar mantenimiento o reemplazar partes de las tuberías, se debe evitar el uso incorrecto o la sustitución inadecuada, a fin de no reducir la resistencia máxima de las mismas ； ——Reforzar las inspecciones de mantenimiento y los controles periódicos de las tuberías ； ——En el caso de tuberías que han estado sin uso durante mucho tiempo y cuyo mantenimiento es deficiente, debido a la corrosión generalizada, al adelgazamiento de sus paredes y a la disminución de su resistencia, es necesario realizar inspecciones exhaustivas antes de volver a utilizarlas, según lo establecido en las normas. Cuando ocurre un accidente en una tubería sometida a presión, la entidad que la utiliza debe tomar medidas rápidas para hacer frente a la situación. Además, debe proteger cuidadosamente el lugar del accidente y recopilar de inmediato toda la información relevante, como las imágenes grabadas en el lugar, el estado de las partes dañadas, los registros de las operaciones realizadas y los informes de investigación del accidente. Todo esto sirve para proporcionar una base objetiva y científica para el análisis del accidente. Al analizar las causas del accidente, se deben medir las deformaciones macroscópicas ； Analizar la composición química y las propiedades mecánicas de los materiales ； Se realizan métodos técnicos como el análisis macroscópico y microscópico de las fracturas. Luego, se toman en consideración los datos relevantes y los resultados de las pruebas técnicas. X. Reglas de seguridad para los sistemas de tuberías (I) Protección contra sobrepresión: (A) En todos los sistemas de tuberías que puedan experimentar sobrepresión durante su funcionamiento, deben instalarse válvulas de seguridad, discos de ruptura y otros dispositivos para liberar la presión. (B) En los casos en que no es adecuado utilizar válvulas de seguridad, se pueden emplear discos de ruptura. La diferencia entre la presión de ruptura diseñada para la válvula de seguridad y la presión máxima de funcionamiento normal debe tener un margen adecuado. (C) Las válvulas de seguridad deben seleccionarse según si se trata de gases o líquidos que deben ser expulsados, teniendo en cuenta también el efecto de la presión de retroalimentación. La presión de apertura de la válvula de seguridad (presión de ajuste), salvo que los requisitos del proceso lo exijan de forma especial, es 1,1 veces la presión de funcionamiento normal; como mínimo, debe ser 1,05 veces dicha presión, excepto cuando así lo estipulen las normas de diseño y los documentos técnicos correspondientes. (D) La pérdida de presión en la tubería de entrada del válvula de seguridad debe ser inferior al 3% de la presión de apertura; por su parte, la pérdida de presión en la tubería de salida no debe superar el 10% de la presión de apertura. (E) La presión máxima de descarga de la válvula de seguridad no debe superar el 1,1 veces la presión de diseño de la tubería; en caso de incendio, la presión máxima de descarga no debe exceder el 1,21 veces la presión de diseño. (F) No es recomendable instalar válvulas de corte en las tuberías de entrada y salida de la válvula de seguridad o de la membrana de ruptura. Cuando el proceso requiere la instalación de elementos especiales, también deben colocarse válvulas de derivación y manómetros en el lugar. Durante el funcionamiento normal, la válvula de seguridad o las válvulas de corte en la entrada o salida de la membrana de ruptura deben estar bloqueadas en posición abierta. La válvula de derivación debe quedar bloqueada en posición cerrada. Y se deben añadir los símbolos especificados en el plano. (G) Cuando se instalan válvulas de conversión de tipo tres vías en las entradas y salidas de las válvulas de seguridad dobles, ambas válvulas de conversión deben contar con un mecanismo de interbloqueo fiable. Los tuberías entre la válvula de seguridad y la válvula de conmutación deben contar con medidas de vaciado. (H) La fábrica de fabricación debe garantizar que el rendimiento del producto cumpla con los datos detallados del dispositivo de alivio de presión proporcionados en el diseño. (II) Instalación de válvulas y tapas de cierre (A) En las tuberías donde sea necesario evitar el reflujo, deben instalarse válvulas de retención. (B) En las condiciones normales de funcionamiento, las válvulas que deben mantenerse estrictamente en posición abierta o cerrada deben contar con un diseño que incluya mecanismos de bloqueo o sellos, además de indicar el código correspondiente. Este tipo de válvulas solo pueden utilizarse durante las tareas de mantenimiento, bajo estricta supervisión y con la aprobación de los responsables correspondientes. (C) En los tuberías que es posible o necesario que sigan funcionando mientras el equipo está fuera de servicio, además de instalar válvulas de cierre en los bordes del equipo, también se deben colocar tapas de cierre en el lado del equipo donde se encuentran dichas válvulas. (D) Durante el funcionamiento, cuando sea necesario desconectar algún equipo para su mantenimiento, se debe colocar una placa ciega entre dicho equipo y las válvulas. Cuando entre las tuberías de fluidos inflamables, las válvulas y las placas de cierre se instalan válvulas de alivio pequeñas, la tubería que se encuentra después de dichas válvulas debe conducirse a un lugar seguro. (E) En las ubicaciones donde se deben realizar pruebas de presión y estanqueidad, se deben instalar tapas de cierre. (F) En casos en que la temperatura del líquido sea inferior a -5 °C o donde haya una corrosión atmosférica severa, es conveniente utilizar placas ciegas separadas, es decir, placas de inserción y anillos de junta. No es adecuado utilizar tapones ciegos en forma de “8”. Los discos de inserción y los anillos de sujeción deben tener marcas de identificación, las cuales deben sobresalir del reborde de la brida. (III) Emisiones: (A) Los fluidos inflamables deben ser vertidos en sistemas de recolección cerrados; está estrictamente prohibido verterlos directamente en las alcantarillas. (B) Los gases combustibles cuya densidad es mayor que la del aire ambiente deben ser enviados al sistema de antorchas. En cambio, los gases combustibles cuya densidad es menor que la del aire ambiente pueden ser liberados en la atmósfera, siempre y cuando no sea necesario utilizar antorchas y se cumplan las normas sanitarias. (C) Líquidos no tóxicos, incombustibles y sin punto de ebullición, que pueden vertirse directamente en las redes de alcantarillado siempre y cuando cumplan con los estándares sanitarios, así como con las condiciones de temperatura y resistencia a la corrosión requeridas para los materiales utilizados en dichas redes. (D) El diámetro del tubo de descarga debe determinarse en función de la cantidad de líquido que se descarga y de la presión de funcionamiento. La velocidad del flujo en las salidas de escape debe cumplir con los requisitos establecidos en las normas de diseño. A las aberturas de alivio a presión atmosférica que no se utilizan con frecuencia, se deben colocar mallas protectoras contra pájaros. (IV) Otras requisitos: (A) En condiciones climáticas frías, en los extremos de las tuberías principales de agua de refrigeración en el exterior, así como en las tuberías de entrada y salida del refrigerador, deben instalarse tuberías de derivación anticongelante u otras medidas para evitar la congelación. Cuando en las tuberías de gas se genera condensado, o cuando en las tuberías de líquidos existen zonas sin circulación de fluido, así como cuando existe la posibilidad de que las tuberías de drenaje se congelen, es conveniente instalar tuberías de calefacción auxiliar. (B) Los componentes de los puntos débiles de las tuberías para fluidos inflamables instaladas en interiores, como los medidores de nivel de líquido de vidrio y los miradores, deben contar con medidas de protección de seguridad. (C) La electricidad estática generada por el sistema de tuberías puede ser descargada a través de la red de puesta a tierra de los equipos o de las estructuras de ingeniería civil. Los demás requisitos antiestáticos deben cumplir con lo establecido en las normas correspondientes. (D) En los equipos importantes donde no se permite la interrupción del flujo de fluido, se deben adoptar medidas de seguridad como el uso de dos tuberías o la creación de redes circulares equipadas con válvulas de cierre. (E) En las tuberías de gas combustible, una vez reducida su presión, que están conectadas a equipos que utilizan fuego abierto (incluidas las tuberías de chorro), así como en los puntos donde es necesario aislar dichas tuberías de los equipos conectados a ellas (incluidas las tuberías de alivio de presión), deben instalarse dispositivos de retención de llama. (F) Las tuberías de oxígeno deben cumplir con las siguientes especificaciones: 1) Las tuberías que transportan fluidos altamente oxidantes (oxígeno o flúor) deben someterse a un proceso de desengrasado, ya sea por secciones o como unidades individuales, después de su fabricación pero antes de su instalación. Los componentes de las tuberías, una vez desengrasados, se limpian y se sellan utilizando nitrógeno o aire. También se debe evitar que queden restos de medio desgrasante que puedan formar una mezcla peligrosa con el oxígeno. 2) La selección de los componentes de las tuberías de oxígeno debe cumplir con las especificaciones establecidas en las normas. También es recomendable utilizar tuberías y conexiones sin costuras. Cuando la presión de diseño es superior a 3 MPa, se recomienda utilizar tubos de acero inoxidable austenítico. Cuando se instalan válvulas de regulación en tuberías de acero al carbono y acero de baja aleación, es recomendable utilizar tuberías y conexiones de acero inoxidable austenítico en un radio de 1,5 m antes y después de la válvula de regulación. Las válvulas no deben ser de tipo de apertura y cierre rápidos. Los sellos y rellenos internos de las válvulas no deben estar hechos de materiales que puedan desprender fragmentos o fibras, ni de materiales inflamables. 3) La soldadura debe realizarse con soldadura por arco de argón. 4) Las restricciones relativas a la velocidad de flujo en las tuberías de oxígeno, la conexión a tierra para evitar cargas electrostáticas y la disposición de las tuberías deben cumplir con lo establecido en las “Normas de diseño para estaciones de oxígeno” GB50030 y en las regulaciones técnicas de seguridad relacionadas con el oxígeno. A menos que el proceso de fabricación tenga requisitos de diseño especiales y medidas de seguridad fiables, está estrictamente prohibido conectar las tuberías de oxígeno directamente con las tuberías de fluidos inflamables. (G) La estructura de la camisa de enfriamiento debe elegirse en función del punto de congelación del fluido, de los cambios en otras propiedades físicas y de los requisitos del proceso: se puede optar por una camisa de enfriamiento completa, parcial o simple.