ET-139-PEMEX-2019

GERENCIA DE INGENIERÍA Y COSTOS - SUBDIRECCIÓN DE PROYECTOS INDUSTRIALES
Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
ET-139-PEMEX-2019
26/04/2019
Rev. 0
Hoja 1 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Especificación Técnica
“Soportes Para Tubería”
Elaboró
Revisó
Aprobó
Ing. Roberto Garnica Quiroz
Especialista CIVIL
Ing. Javier Aguillen Acosta
Subgerente de Ingeniería Civil y
Arquitectura
Ing. Olga Martha Monterrubio Chavolla
Gerente de Ingeniería y Costos
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Pemex Transformación Industrial - Subdirección de Proyectos Industriales
Avenida Marina Nacional #329, Torre Ejecutiva Piso 7
Col. Verónica Anzures, Del. Miguel Hidalgo, C.P. 11300, Ciudad de México.
Prohibida su reproducción parcial o total sin la autorización por escrito de Petróleos Mexicanos a través de las áreas
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
ET-139-PEMEX-2019
26/04/2019
Rev. 0
Hoja 2 de 47
“Refinería Dos Bocas”
INDICE
Página
1.
Introducción…………………………………………………………………………………………………….
3
2.
Objetivo…………………………………………………………………………………………………………..
3
3.
Alcance y campo de aplicación………………………………………………………………………………
3
4.
Vigencia, actualizaciones y resguardo………………………………………………………………………
4
5.
Referencias……………………………………………………………………………………………………….
4
6.
Definiciones………………………………………………………………………………………………………
6
7.
Símbolos, abreviaturas y acrónimos………………………………………………………………………..
8
8.
Requisitos…………………………………………………………………………………………………………
10
9.
Bibliografía………………………………………………………………………………………………………..
31
10.
Anexos…………………………………………………………………………………………………………….. 32
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
1.
ET-139-PEMEX-2019
26/04/2019
Rev. 0
Hoja 3 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Introducción
Con la creación de Pemex y sus Empresas Productivas Subsidiarias como Empresas Productivas del Estado, dejó de
ser mandatorio el artículo 67 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, y a su vez las NRF, por ser una
disposición dirigida a dependencias y entidades de la Administración Pública Federal.
Con base en lo anterior, se elaboró la presente especificación con criterios de ingeniería que pretenden reducir los
costos y mejorar el cronograma del proyecto.
Este documento define los requisitos específicos y complementarios de la normatividad nacional e internacional
aplicable a los Soportes para Tubería. Las ediciones de las normas, códigos, especificaciones o procedimientos a las
que se hace referencia deben ser las vigentes a la fecha del contrato, incluyendo sus adendas, a menos que se indique
otra edición.
Esta ET se realizó teniendo como sustento:
•
•
•
Ley de Petróleos Mexicanos y su Reglamento.
Estatuto Orgánico de PEMEX Transformación Industrial.
Disposiciones Generales de Contratación para Petróleos Mexicanos y sus Empresas Productivas Subsidiarias.
En la elaboración de la presente Especificación Técnica participó personal de las siguientes áreas de Petróleos
Mexicanos:
•
2.
Pemex Transformación Industrial
Objetivo
Establecer los requisitos técnicos y documentales que se deben cumplir para el diseño y construcción de Soportes para
Tuberías para las instalaciones de Petróleos Mexicanos.
3.
Alcance y campo de aplicación
Esta especificación define los requisitos mínimos necesarios para la estructuración, análisis, diseño y construcción de
soportes para tubería.
Esta Especificación Técnica no contempla soportes de tubería para:
a)
b)
c)
d)
e)
Tubería de construcción o transporte, externas a los centros de trabajo.
Tuberías submarinas.
Tuberías enterradas.
Tuberías en transportes terrestres o marítimos.
Tuberías en plataformas marinas.
Esta Especificación Técnica es de aplicación general y observancia obligatoria para el proyecto de la Refinería Dos
Bocas, Tabasco.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
4.
ET-139-PEMEX-2019
26/04/2019
Rev. 0
Hoja 4 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Vigencia, actualización y resguardo
4.1 Esta especificación técnica es vigente durante el ciclo de vida del proyecto de la Nueva Refinería Dos Bocas,
Tabasco; y se debe actualizar si las sugerencias o comentarios de modificación lo ameritan.
4.2 La presente especificación técnica estará disponible para consulta en el portal de intranet de la Subdirección de
Proyectos de Pemex Transformación Industrial y en el repositorio respectivo del Sistema de Control Normativo de
Pemex. La versión original, estará a resguardo de la Gerencia de Ingeniería y Costos de la Subdirección de
Proyectos Industriales, adscrita a Pemex Transformación Industrial.
4.3 Las sugerencias y comentarios para la actualización de la presente especificación técnica se deben enviar a la
Subgerencia de Ingeniería Civil y Arquitectura, de la Gerencia de Ingeniería y Costos de la Subdirección de
Proyectos Industriales, ubicada en Avenida Marina Nacional No. 329, Edificio B1, piso 6, colonia Verónica Anzures;
Delegación Miguel Hidalgo, Código Postal 11300, Ciudad de México o al correo electrónico
[email protected].
5.
Referencias.
5.1 Normas Oficiales Mexicanas (NOM)
5.1.1
NOM-008-SCFI-2002
Sistema general de unidades de medida.
5.1.2
NOM-001-STPS-2008
Edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de trabajo –
Condiciones de seguridad.
5.2 Normas Mexicanas (NMX)
5.2.1
NMX-B-253-CANACERO-2013 Alambre de acero liso o corrugado para refuerzo de concreto –
Especificaciones y métodos de prueba.
5.2.2
NMX-B-254-CANACERO-2008 Acero estructural. Especificaciones y métodos de prueba.
5.2.3
NMX-B-290-CANACERO-2013 Malla electrosoldada de acero liso o corrugado para refuerzo de concreto Especificaciones y métodos de prueba.
5.2.4
NMX-C-111-ONNCCE-2014
Industria de la construcción - Agregados para concreto hidráulico –
Especificaciones y métodos de ensayo.
5.2.5
NMX-C-122-ONNCCE-2004
Industria de la construcción - Agua para concreto – Especificaciones
5.2.6
NMX-C-155-ONNCCE-2014
Industria de la construcción - Concreto hidráulico dosificado en masa –
Especificaciones y métodos de ensayo.
5.2.7
NMX-C-255-ONNCCE-2013
Industria de la construcción - Aditivos químicos para concreto –
Especificaciones y métodos de ensayo.
5.2.8
NMX-C-407-ONNCCE-2001
Industria de la construcción – Varilla corrugada de acero proveniente de
lingote y palanquilla para refuerzo de concreto – Especificaciones y métodos
de prueba.
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“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
5.2.9
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26/04/2019
Rev. 0
Hoja 5 de 47
“Refinería Dos Bocas”
NMX-C-414-ONNCCE-2017
Industria de la construcción – Cementantes hidráulicos – Especificaciones y
métodos de prueba.
5.3 Especificaciones Técnicas
5.3.1
ET-053-PEMEX-2019
Sistemas de protección anticorrosiva a base de recubrimientos para
instalaciones superficiales.
5.3.2
ET-065-PEMEX-2019
Recubrimientos a base de cemento a prueba de fuego en estructuras y
soportes de equipos.
5.3.3
ET-137-PEMEX-2019
Diseño de estructuras de acero.
5.3.4
ET-138-PEMEX-2019
Diseño de estructuras de concreto.
5.3.5
ET-159-PEMEX-2019
Cimentación de estructuras y equipo.
5.3.6
ET-281-PEMEX-2019
Protección anticorrosiva a base de galvanizado por inmersión en caliente.
5.3.7
NRF-139-PEMEX-2012
Soportes para tubería – Diseño
5.4 Estándares extranjeros
5.4.1
ACI 318S-14
Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural – Instituto Americano
del Concreto.
5.4.2
ACI 224R-01
Control of Cracking in Concrete Structures, American Concrete Institute
5.4.3
AISC 325-17
Steel Construction Manual AISC 15th Edition, American Institute of Steel
Construction.
5.4.4
ANSI/AISC 360-16
Specification for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel
Construction.
5.4.5
RCSC
Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts, Research
Council on Structural Connections, August 2014.
5.4.6
ASCE/SEI 7-16
Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other
Structures, American Society of Civil Engineers.
5.4.7
AWS D1.1/D1.1M:2015
Structural Welding Code – Steel, American Welding Society.
5.4.8
ASTM A36/A36M-14
Standard Specification for Carbon Structural Steel, American Society of
Testing and Materials.
5.4.9
ASTM A53/A53M-18
Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated,
Welded and Seamless, American Society of Testing and Materials.
5.4.10
ASTM A307-14
Standard Specification for Carbon Steel Bolts, Studs, and Threaded Rod
60000 psi Tensile Strength, American Society of Testing and Materials.
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“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
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Hoja 6 de 47
“Refinería Dos Bocas”
5.4.11
ASTM F3125/F3125M-15a
Standard Specification for High Strength Structural Bolts, Steel and Alloy
Steel, Heat Treated, 120 ksi (830 MPa) and150 ksi (1040 MPa) Minimum
Tensile Strength, Inch and Metric Dimensions, American Society of Testing
and Materials.
5.4.12
ASTM F 436 / F436M-18a
Standard Specification for Hardened Steel Washers, Inch and Metric
Dimensions, American Society of Testing and Materials.
5.4.13
ASTM A563-15
Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts, American Society of
Testing and Materials.
5.4.14
ASTM A786/A786M-15
Standard Specification for Hot-Rolled Carbon, Low-Alloy, High-Strength
Low-Alloy, and Alloy Steel Floor Plates, American Society of Testing and
Materials.
5.4.15
ASTM A992/A992M-11(2015)
Standard Specification for Structural Steel Shapes, American Society of
Testing and Materials.
5.4.16
ASTM F1554-18
Standard Specification for Anchor Bolts, Steel, 36, 55, and 105-ksi Yield
Strength, American Society of Testing and Materials.
5.4.17
AWS A5.1/A5.1M:2012
Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding,
American Welding.
5.4.18
AWS A5.5/A5.5M:2014
Specification for Low-Alloy Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding,
American Welding Society.
5.4.19
ANSI/AWS A5.17/A5.17M:2007 Specification for Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc
Welding, American Welding Society.
5.4.20
AWS A5.23/A5.23M:2011
Specification for Low-Alloy Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc
Welding, American Welding Society.
5.5 Estándares nacionales
5.5.1
MDOC CFE 2015
Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad.
Capítulo C.1.3 Diseño por Sismo, Ed. 2015
5.5.2
MDOC CFE 2008
Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad.
Capítulo C.1.4 Diseño por Viento, Ed. 2008
6.
Definiciones
Para los fines de esta ET, se establecen las siguientes definiciones:
6.1
Acción: Es todo agente externo o inherente a la estructura, su funcionamiento o ambos, cuyos efectos pueden
hacer que ésta alcance un estado límite.
6.2
Acciones de diseño: Acciones sobre las estructuras con su intensidad máxima esperada.
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“Soportes para tubería”
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6.3
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Hoja 7 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Alero: Extensión externa en voladizo de las trabes de un marco de “Rack” de tuberías.
6.4
Anclas: Piezas estructurales de acero embebidas en la estructura de concreto reforzado, que constituyen el
elemento de conexión entre un elemento estructural de concreto y un elemento estructural de acero, tanto en la
cimentación como en conexiones trabe-columna de elementos estructurales de concreto con estructura metálica.
6.5
Apoyo de empotramiento: Apoyo impuesto que restringe el desplazamiento y rotación en los tres planos
coordenados.
6.6
Apoyo fijo: Apoyo impuesto que restringe el desplazamiento en los tres planos coordenados.
6.7
Apoyo móvil: Apoyo impuesto que permite el desplazamiento en uno o dos planos coordenados.
6.8
Arriostramiento: Elemento estructural entrecruzado o en diagonal que restringe el desplazamiento de las
estructuras.
6.9
Cama (cama de tuberías): Nivel, plano y espacio sobre el que se disponen las tuberías o charolas.
6.10
Constructabilidad: Técnica como un sistema para conseguir una óptima integración del conocimiento y
experiencia constructivos en las operaciones de planificación, ingeniería y construcción; orientado a tratar las
peculiaridades de la obra y las restricciones del entorno con la finalidad de alcanzar los objetivos del proyecto.
6.11
Corredores de integración: Áreas delimitadas con instalaciones destinadas a interconectar a las unidades de
proceso, servicios auxiliares, de almacenamiento, administrativas o cualquier otra dentro del centro de trabajo.
6.12
Estados límite: Estado del comportamiento de una estructura o de sus elementos, en la cual deja de cumplir
con la función par la cual fue diseñada.
6.13
Estado límite de falla: Estado límite que corresponde al agotamiento de la capacidad de la estructura o de sus
elementos, incluyendo cimentación, o al hecho de que ocurran daños irreversibles que afecten significativamente su
capacidad para las acciones a las que fue diseñada.
6.14
Estado límite de servicio: Estado límite que corresponde a la ocurrencia de desplazamientos, agrietamientos,
vibraciones o daños que afecten el correcto funcionamiento de la estructura o de sus elementos, incluyendo
cimentación, pero que no perjudiquen su capacidad para las acciones de diseño.
6.15
Fluido de operación: Sustancia en cualquier estado que se conduce o contiene en tuberías o equipo.
6.16
Golpe de ariete: Modificación repentina de la presión de un sistema de tubería y/o equipo conectado debida a
la variación del estado dinámico del líquido.
6.17
Límite de batería: Elemento, trazo o línea que separa las Unidades, Plantas, Instalaciones, Sistemas y/o
Equipos en los centros de trabajo, que se representan en planos delimitando las áreas de trabajo.
6.18
Marco de (“Rack” de tuberías): Elemento estructural transversal de acero, concreto reforzado o ambos,
compuesto de columnas y trabes en el que recaen las acciones que forma parte de un “Rack” de tuberías.
6.19
Mocheta: Elemento estructural de concreto reforzado, conformado por un murete apoyado sobre una
cimentación, que sobresale del nivel de piso para apoyar tuberías.
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“Soportes para tubería”
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Hoja 8 de 47
“Refinería Dos Bocas”
6.20
Puente elevado (Puentes elevados para tuberías): Estructura de acero para apoyar las tuberías o charolas
para el cruce de calles, avenidas, caminos, canales, arroyos, y vías de ferrocarril, entre otros, apoyada sobre marcos o
columnas de concreto reforzado y/o columnas de estructura metálica.
6.21
Reporte de Pruebas de Materiales (RPM) [“Certified Material Test Report – CMRT – o Material Test
Report. MTR] : Registro de los resultados obtenidos de la composición química, propiedades mecánicas y otros
solicitados por la Norma o Especificación de producción del material o producto, así como de los requerimientos
suplementarios solicitados por el comprador; emitido por el fabricante del material o producto, con nombre y firma del
responsable de calidad o representante legal, que avala que el reporte reproduce los resultados de los informes de
resultados de pruebas, emitidos por el correspondiente laboratorio de pruebas acreditado y que cumplen con los
requerimientos de la norma o especificación, así como con los requerimientos suplementarios solicitados por el
comprador.
6.22
Silleta: Apoyo de tuberías para ajustar su elevación y transmitir al soporte de tuberías las acciones generadas
por las mismas, formado por un segmento entre 120º y 180º de un cilindro o tubería y con elementos estructurales de
fijación.
6.23
Soportes de tuberías: Todo elemento estructural en que recaen las acciones de apoyar tuberías y en su caso
equipos.
6.24
Soportes elevados de tuberías (“Rack” de tuberías): Conjunto de marcos normalmente equidistantes,
ligados por medio de puntales o trabes de liga en la dirección longitudinal del rack, para apoyar tuberías, charolas,
plataformas, escaleras y en algunos casos equipos, y que pueden tener una o más camas.
6.25
Soportes superficiales de tuberías (“Rack” superficial de tuberías): Conjunto de marcos normalmente
equidistantes, ligados por medio de puntales o trabes de liga en la dirección longitudinal del rack, para apoyar tuberías,
charolas, plataformas, escaleras y en algunos casos equipos, en los que la primera cama se encuentre a una altura
mínima por arriba del nivel de piso; y que pueden tener una o más camas.
6.26
Trabe de liga: Miembro horizontal colocado entre marcos y en la dirección longitudinal de los soportes de
tuberías (“Rack”), para unir los marcos y restringir su movimiento, así como para apoyar en su caso las tuberías que
entran o salen del rack.
6.27
Unidad o Planta de proceso: Instalación delimitada en el centro de trabajo, donde se realizan actividades de
procesamiento y transformación.
6.28
Unidad de servicios auxiliares: Instalaciones delimitadas en el centro de trabajo, donde se producen o
transforman los suministros o residuos necesarios para la operación de las unidades de proceso y/o administrativas.
6.29
Zapatas: Estructuras de concreto reforzado que constituyen la cimentación de los soportes para tuberías, cuya
función es transmitir las cargas al terreno de apoyo.
7.
Símbolos, abreviaturas y acrónimos
ACI
American Concrete Institute
Af
Cargas por anclaje de tuberías (Anchorage forces)
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Hoja 9 de 47
“Refinería Dos Bocas”
AISC
American Institute of Steel Construction
ASD
Allowable Stress Design (Diseño por Esfuerzos Admisibles)
CFE
Comisión Federal de Electricidad
De
Carga muerta de equipo y tubería en vacío (Dead empty)
Do
Carga muerta de equipo y tubería en operación (Dead operation)
Ds
Carga muerta por peso propio de la estructura (Dead structure)
Dt
Carga muerta de equipo y tubería en prueba hidrostática (Dead test)
E
Carga por sismo (Earthquake)
ET
Especificación Técnica
Ff
Cargas por fricción de tuberías (Friction forces)
L
Carga viva (Live)
Lmax
Carga viva máxima (Live maximum)
Lacc
Carga viva accidental (Live accidental)
LRFD
Diseño por factores de Resistencia de carga (Load Resistance Factor Design)
MDOC
Manual de Diseño de Obras Civiles
NDC
Nivel Desplante de Cimentación
NPT
Nivel de Piso Terminado
NSE
Nivel de Soporte Elevado
NTN
Nivel del Terreno Natural
PEMEX
Petróleos Mexicanos sus Empresas Productivas Subsidiarias y empresas Filiales.
PIP
Process Industry Practices (Prácticas de la Industria del Proceso)
RPM
Reporte de Prueba de Materiales
T
Carga por Temperatura (Temperature)
W
Carga por Viento (Wind)
Para los efectos de esta ET con relación a los valores de las unidades de medida, referirse a la NOM-008-SCFI2002.
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Especificación Técnica:
8.
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Hoja 10 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Requisitos
8.1
Alcance de los servicios
El Contratista debe proveer los servicios de ingeniería y construcción para los soportes de tuberías, cumpliendo con esta
ET, el contrato y los códigos de diseño y construcción aplicables para el diseño de estructuras de concreto y estructuras
de acero listados en esta ET, en sus ediciones vigentes al momento de la contratación.
8.2
Criterios de análisis y diseño
8.2.1 El análisis de las estructuras debe ser realizado mediante cualquier programa de computadora comercial con
modelos matemáticos de análisis basados en la teoría elástica lineal. Los modelos estructurales deben tomar en cuenta
la geometría y la estructuración de los soportes de tubería, las tuberías, equipos y sus apoyos, con los principios de
equilibrio, de compatibilidad de deformaciones con desplazamientos y propiedades mecánicas de los materiales.
8.2.2 El diseño para elementos de acero estructural debe realizarse con el método de esfuerzos admisibles (ASD), el
método de diseño por factores de resistencia de carga (LRFD) debe ser aplicado para elementos de concreto reforzado.
8.2.3.1
En el análisis y diseño de los soportes y puentes para tuberías se deben incluir las acciones de diseño por
prefabricación, transporte, izaje, montaje y/o construcción, así como los efectos provocados por soldaduras según
corresponda. En los soportes de tuberías a límite de baterías de plantas, no deben colocarse elementos de atraque para
tuberías.
8.2.3.2
Los soportes de tubería metálicos y puentes elevados deben contar con un sistema de recubrimiento
anticorrosivo acorde al ambiente del centro de trabajo en cumplimiento con la ET-053-PEMEX-2019.
8.2.3.3
Los soportes de tubería metálicos y puentes elevados con protección anticorrosiva a base de recubrimiento
galvanizado, deben considerar la prefabricación de los elementos de los marcos para su galvanizado en taller, así como
las juntas atornilladas para su montaje. Su galvanización debe ser en caliente, no se deben galvanizar en frío.
8.2.3.4
Los soportes de tubería metálicos y apoyo de puentes, en áreas de riesgo de fuego, deben llevar protección
contra fuego en cumplimiento con la ET-065-PEMEX-2019.
8.2.3.5
Los soportes de tubería y puentes elevados deben considerar en su diseño ampliaciones futuras, solo
cuando estas sean claramente solicitadas en las Bases de Diseño específicas del proyecto.
8.2.3.6
Los soportes y puentes de tuberías en corredores de integración deben contar con al menos 20 % de
espacio libre por cama para posibles líneas futuras.
8.2.3.7
Los aleros deben tener el mismo nivel tope de concreto o acero que la trabe de la cama interior.
8.2.3.8
Los aleros deben ser utilizados exclusivamente para apoyar charolas o conduits de instrumentación o
eléctricos.
8.2.3.9
Los marcos prefabricados de concreto deben ser diseñados para ser izados y montados dentro del
candelero, la holgura entre la columna y el paño interior del candelero debe rellenarse con concreto simple de alta
fluidez y resistencia igual o mayor a la del candelero.
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Hoja 11 de 47
“Refinería Dos Bocas”
8.2.3.10
Los soportes deben ligarse longitudinalmente con puntales de acero o concreto y ser rigidizados en caso de
ser necesario mediante contraventeos verticales, formando módulos independientes con 8 soportes como máximo.
8.2.3.11
En los soportes de tuberías a límite de baterías no se deben colocar apoyos de empotramiento o fijos
(atraques) de tuberías, ni apoyos móviles de tuberías.
8.2.3.12
En la cara superior de las trabes de concreto y mochetas donde se apoyan las tuberías, debe colocarse
para deslizamiento de las tuberías una canal de acero estructural que sobresalga 2 cm del nivel de concreto sujeta
mediante anclas de acero soldadas con penetración completa a la canal, y ahogadas en el concreto a un tercio del
peralte de la trabe (ver Figura 1).
8.2.3.13
Sobre el remate de columnas, no deben colocarse tuberías o cualquier otro elemento permanente que
imposibilite una posible ampliación del soporte.
Figura 1
8.3
Acciones
El diseño de los soportes para tuberías y sus cimentaciones debe considerar de acuerdo con su duración y su intensidad
máxima: Acciones permanentes, Acciones variables y Acciones accidentales.
Se deben tomar en cuenta los efectos de las cargas muertas, cargas vivas, cargas debidas a sismo y viento, cambios de
temperatura, hundimientos de apoyos y las originadas por su operación y funcionamiento.
La nomenclatura y simbología usada en esta sección es consistente con la utilizada por el ACI, ASCE y las Prácticas
estándar de la Industria de Proceso (PIP) como se indican a continuación:
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
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“Refinería Dos Bocas”
Simbología
Descripción del Tipo de Carga
ASCE / PIP
8.3.1
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26/04/2019
Af
Cargas por anclaje de tuberías
Ds
Carga Muerta por peso propio de la estructura
De
Carga muerta de equipo y tubería en vacío
Do
Carga muerta de equipo y tubería en operación
Dt
Carga muerta de equipo y tubería en prueba hidrostática
E
Carga por sismo
Ff
Cargas por fricción de tuberías
L
Carga viva
Lmax
Carga viva máxima
Lacc
Carga viva accidental
T
Carga por temperatura
W
Carga de Viento
Acciones permanentes
8.3.1.1
Cargas Muertas (D)
Las cargas muertas deberán ser consideradas como cargas permanentes. Éstas incluyen el peso de todos los
materiales que constituyen la estructura, cimentación y accesorios permanentemente conectados a la misma, incluyendo
tuberías y el peso de todo el equipo de proceso que se encuentre de manera permanente sobre el rack como es el caso
de los aeroenfriadores.
Las cargas muertas son designadas de la siguiente manera:
Ds
Peso propio de los materiales que conforman la estructura (no incluye el peso de los equipos de proceso,
tuberías o charolas eléctricas), la cimentación, el suelo sobre la cimentación, la protección contra fuego,
así como accesorios e instalaciones permanentes.
De
Peso en condición vacío de equipos de proceso y tuberías, incluyendo todos sus accesorios, charolas,
internos, aislamiento, fireproofing, escaleras, plataformas, etc.
Do
Peso en condición de operación de equipos de proceso y tuberías, incluyendo el peso máximo de los
contenidos (fluidos) durante condiciones normales de operación.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
Dt
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26/04/2019
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“Refinería Dos Bocas”
Peso en condición de prueba de equipos de proceso y tuberías, incluyendo el peso medio de agua para
prueba hidráulica contenido en el sistema.
La carga por tuberías para diseño de los soportes será la carga que generen las tuberías que se instalarán
sobre los mismos, pero no menores de las especificadas a continuación:
• Carga de tuberías en operación = 250 kg/m2 por cama de tuberías para racks en Unidades de
Proceso.
• Carga de tuberías en Operación = 350 kg/m2 por cama de tuberías para Racks de integración.
• Carga de Tubería Vacía = 60 % de la carga de Operación por cama de tuberías.
• Carga de Tubería en prueba hidrostática
La prueba hidrostática no es una condición que deba ser considerada en las combinaciones de carga
para diseño de los soportes, ya que esta prueba se realiza por circuito no probándose más de dos
circuitos de manera simultánea.
• Los soportes misceláneos tipo columna, T o L que soporten de 1 a 3 tuberías, deben ser diseñados
para las cargas reales que generarán estas tuberías.
• Carga de Charolas Eléctricas = 100 kg/m2 por cama de charolas.
• Los puntales deben diseñarse para la carga real de operación que generen las tuberías que entran o
salen del rack, pero no menor a una carga uniforme igual a 250 kg/m. Esta condición de carga no debe
considerarse en las combinaciones de carga para el diseño global del rack.
8.3.1.2
Cargas de Anclaje (Af)
Las cargas por anclaje de tuberías son determinadas por la especialidad de tuberías y son resultado del análisis de
flexibilidad de las mismas, las fuerzas por restricción de tuberías (Af) son permanentes y deben ser combinadas
simultáneamente con las fuerzas de viento o sismo.
8.3.1.3
Cargas de Fricción (Ef)
Las cargas por fricción son generadas por el movimiento longitudinal de las tuberías, son consideradas temporales y no
deben ser combinadas con cargas de viento o sismo. Las fuerzas de fricción en soportes y puentes de tuberías, deben
estimarse como el mayor del 10% del peso total de las tuberías, o el 30% del peso de la tubería de mayor diámetro, en
cada nivel.
8.3.2
8.3.2.1
Acciones variables
Cargas Vivas (L)
Las cargas vivas en plataformas de operación deben ser consideradas como cargas variables y son aquellas generadas
por el uso o por la ocupación de la estructura bajo consideración. Estas consisten en cargas uniformemente distribuidas
o concentradas. Las cargas vivas uniformes son asumidas como cargas unitarias las cuales son suficientes para proveer
cargas movibles y transitorias, así como el peso de las personas, equipos portátiles, herramientas, entarimados y
pequeños equipos, o partes que pudieran moverse o ser colocadas en los pisos durante las operaciones de
mantenimiento u operación.
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“Refinería Dos Bocas”
La carga viva para diseño de racks y puentes de tuberías deben considerarse con los siguientes valores:
8.3.3
8.3.3.1
Lmax
Carga viva máxima
350 kg/m2
Lacc
Carga viva accidental
300 kg/m2
Acciones accidentales
Cargas de Viento (W)
Las cargas de viento deben ser consideradas como cargas accidentales y deberán ser determinadas de acuerdo con el
Capítulo 4 Diseño por Viento del Manual de Diseño de obras Civiles (MDOC) de la Comisión Federal de Electricidad
(CFE) Ed. 2008.
Al aplicar los factores de carga para viento en las combinaciones de carga de diseño, debe considerarse que el viento
definido por el MDOC de CFE es viento de servicio y no de colapso.
8.3.3.2
Cargas Sísmicas (E)
Las fuerzas sísmicas son cargas accidentales y deberán ser determinadas de acuerdo con el Capítulo C.1.3 Diseño por
Sismo del Manual de Diseño de obras Civiles (MDOC) de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) edición 2015.
8.3.4
Análisis Sísmico
De acuerdo con el MDOC de la CFE, Diseño por Sismo Ed. 2015, las estructuras industriales se clasifican como
estructuras Tipo 2, y dentro de estas los soportes de tuberías como Tipo Industrial II. Tomando en consideración esta
clasificación, el análisis sísmico de soportes de tuberías (racks) debe realizarse tomando en cuenta los parámetros y
consideraciones descritas a continuación, cuyas tablas y ecuaciones se transcribieron del MDOC de la CFE, Diseño por
Sismo Ed. 2015 para pronta referencia.
El espectro sísmico transparente a usar será el que se defina en las Bases de Diseño del proyecto.
La información y figuras relacionadas al análisis sísmico incluida en esta Especificación Técnica, provienen del Manual
de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, Capitulo C.1.3 Diseño por Sismo, Ed. 2015.
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ESTRUCTURAS TIPO 2
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“Refinería Dos Bocas”
Tabla 4.1 Valores de Amortiguamiento
(MDOC CFE Sismo Ed. 2015)
Sistema Estructural
ζe (%)
Estructuras rígidas de acero con conexiones rígidas soldadas
4
Estructuras rígidas de acero con conexiones rígidas atornilladas
5
Estructuras de concreto reforzado
5
Tabla 4.2 Factores de comportamiento sísmico y de sobrerresistencia
(MDOC CFE Sismo Ed. 2015)
Tipo de Estructuración
Tipo Industrial II
Q
Ro
Acero
2
2
Concreto
1.5
2
8.3.5 Factor por redundancia
Para cada dirección ortogonal de análisis, la redundancia de la estructuración empleada se tomará en cuenta
mediante el factor por redundancia, ρ, de la siguiente manera:
ρ = 0.8 cuando se cumplan los siguientes requisitos:
En estructuras con al menos dos marcos o líneas de defensa paralelas en la dirección de análisis, cuando se
disponga de marcos de una sola crujía o estructuraciones equivalentes (un solo muro por línea de defensa
paralela, etc.).
ρ = 1.0 cuando se cumplan los siguientes requisitos:
En estructuras con al menos dos marcos o líneas de defensa paralelas en la dirección de análisis y que cada
marco o línea de defensa disponga de al menos dos crujías o estructuraciones equivalentes.
ρ = 1.25 cuando se cumplan los siguientes requisitos:
En estructuras con al menos tres marcos o líneas de defensa paralelas en la dirección de análisis y que cada
marco o línea de defensa disponga de al menos tres crujías o estructuraciones equivalentes.
8.3.6 Factor de Amortiguamiento, β( Te, ζe)
El Factor de Amortiguamiento, β( Te, ζe), permite modificar las ordenadas espectrales para tomar en cuenta otros
niveles de amortiguamiento proporcionados por el tipo de estructuración. Este factor está dado por la siguiente
ecuación:
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“Refinería Dos Bocas”
0.05 0.45
)
𝜁𝑒
(
𝛽(𝑇𝑒, 𝜁𝑒) = {
𝑠𝑖 𝑇𝑒 < 𝑇𝑐
𝑇𝑐
0.45( )
𝑇𝑒
0.05
( 𝜁𝑒 )
Donde:
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(ec. 2.1)
𝑠𝑖 𝑇𝑒 ≥ 𝑇𝑐
Tc
Es el periodo del inicio de la rama descendente.
Te
Es el periodo estructural en la dirección de análisis.
ζe
Es el amortiguamiento estructural.
8.3.7 Factor Reductor por Ductilidad Q´(Te, Q)
Para cualquier tipo de estructura, el factor reductor por ductilidad se calculará como:
𝛽(𝑇𝑒,𝜁𝑒) 𝑇𝑒
𝑘
𝑇𝑏
𝑠𝑖 𝑇𝑒 ≤ 𝑇𝑏
𝛽(𝑇𝑒,𝜁𝑒) 𝜌𝑏 (𝑇𝑒)
1)√
𝑘
𝑠𝑖 𝑇𝑒 > 𝑇𝑏
1 + (𝑄 − 1)√
𝑄´( 𝑇𝑒, 𝑄) =
{
1 + (𝑄 −
(ec. 2.2)
𝑇𝑏 2
𝑇𝑒
𝜌𝑏 (𝑇𝑒) = 𝑘 + (1 − 𝑘) ( )
Donde:
(ec. 2.3)
Q
Es el factor de comportamiento sísmico.
Tb
Es el límite superior de la meseta del espectro de diseño.
k
Es el parámetro que controla la caída del espectro
𝜌𝑏 (𝑇𝑒)
Es el factor que define la variación el espectro en la rama descendente.
8.3.8 Factor Reductor por Sobrerresistencia R(Te, Ro)
𝑅(𝑇𝑒, 𝑅𝑜) = { 𝑅𝑜 + 1.0 − √𝑇𝑒⁄𝑇𝑎 𝑠𝑖 𝑇𝑒 ≤ 𝑇𝑎
𝑅𝑜
𝑠𝑖 𝑇𝑒 > 𝑇𝑎
Donde:
Ta
Es el límite inferior de la meseta del espectro de diseño.
Ro
Es la sobrerresistencia índice, dependiendo del sistema estructural.
(ec. 2.4)
El factor R(Te, Ro) puede diferir en las dos direcciones ortogonales en que se analiza la estructura.
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Análisis por Viento
De acuerdo con el MDOC de la CFE Diseño por Viento Ed. 2008. El análisis por viento de soportes de tuberías
(racks) debe realizarse tomando en cuenta los parámetros y consideraciones descritas a continuación:
Clasificación de las estructuras según su importancia
Grupo “A” (Sección 4.1.3)
Clasificación de las estructuras según su respuesta ante el
viento.
Tipos 1 (Sección 4.1.4)
Acciones del viento que deben considerarse
Empujes medios (Estructuras Tipo 1)
Categoría del terreno según su rugosidad
(Tabla 4.2.1)
Velocidad Regional, VR:
km/hr Estructuras Grupo A
Presión barométrica, Ω:
mm Hg (Tabla 4.2.5)
Temperatura ambiental, t:
Máxima extrema
Mínima extrema
Factor de Topografía local, Ft:
(Tabla 4.2.4)
Factor de Corrección por temperatura, G:
G=
Factor de Exposición, Frz:
Sección 4.2.3
Frz = c
Frz = c (z/10)α
Frz = c (δ /10)α
Exponente de variación de la velocidad con la altura α:
(Tabla 4.2.3)
Altura gradiente δ:
m (Tabla 4.2.3)
Coeficiente de escala de rugosidad c:
(Tabla 4.2.3)
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0.392 Ω
(Sec.
273+𝑡
OC
OC
4.2.5)
si Z ≤ 10
si 10 < Z > δ
si Z ≥ δ
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“Refinería Dos Bocas”
Las presiones de viento sobre los elementos estructurales que conforman el rack (trabes, columnas y
contraventeos), se determinarán con base en las recomendaciones del MDOC.
Las presiones transversales de viento sobre las tuberías se calcularán de acuerdo al ASCE Wind Loads for
Petrochemical and Other Industrial Facilities) como se indica a continuación:
El ancho tributario para las tuberías debe ser basado en el diámetro “D” de la tubería mayor, más un 10 % del
ancho de la cama de tuberías “Wt”. Este ancho tributario debe multiplicarse por la longitud tributaria de las
tuberías (con base en el espaciamiento entre soportes “Ls”) para determinar el área tributaria.
A = Ls (D + 0.10 Wt)
(Eq. 5.2)
Donde:
D=
Diámetro del tubo más grande (incluyendo aislamiento)
Wt =
Ancho de la cama de tuberías en dirección transversal
Ls =
Espaciamiento entre soportes en dirección longitudinal
A =Área tributaria.
El coeficiente de presión que debe considerarse para el cálculo de las presiones sobre las tuberías debe ser Cf =
0.7
Las presiones transversales de viento sobre las charolas de cables se calcularán de acuerdo al ASCE Wind
Loads for Petrochemical and Other Industrial Facilities) como se indica a continuación:
El ancho tributario para las charolas debe ser basado en la altura “h” de la charola más grande, más un 10 % del
ancho de la cama de charolas “Wc”. Dicho ancho tributario debe multiplicarse por la longitud tributaria de las
charolas (con base en el espaciamiento entre soportes “Ls”) para determinar el área tributaria.
Ac = Ls (h + 0.10 Wc)
Donde:
h = Altura de la charola de cables más grande
Wc =
Ancho de cama de charolas en dirección transversal
Ls =
Espaciamiento entre soportes en dirección longitudinal
Ac =
Área tributaria de las charolas (esta área es por cama de charola)
El coeficiente de presión que debe considerarse para el cálculo de las presiones sobre las charolas debe ser
Cf = 2.0
El coeficiente de presión que debe considerarse para el cálculo de las presiones sobre los elementos
estructurales (trabes y columnas) de acuerdo con el MDOC de la CFE, debe ser:
Cf = 2.2 para secciones cuadradas o rectangulares (Tabla 4.3.23 MDOC CFE Viento 2008).
Para elementos de acero (Tabla A.3 Coeficiente de Fuerza Cfx y Cfy para Perfiles Estructurales)
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Hoja 21 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Cfx = 2.05 Para elementos de sección “I” cuando el viento actúa sobre el alma de la sección, cuando la relación d
= 0.48 b.
Cfy = 0.9 Para elementos de sección “I” cuando el viento actúa sobre el patín de la sección, cuando d = 0.48 b.
Cfx = 1.6 Para elementos de sección “I” cuando el viento actúa sobre el alma de la sección, cuando la relación d
= b.
Cfy = 1.9 Para elementos de sección “I” cuando el viento actúa sobre el patín de la sección, cuando d = b.
Donde
d = ancho de la sección (ancho del patín)
b = Peralte de la sección
Para marcos formados por solo dos columnas, no se considerará escudamiento para los elementos de sotavento.
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26/04/2019
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Hoja 22 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Combinaciones de carga
8.4.9 Combinaciones de carga para Diseño de soportes de concreto
TABLA 8.1 COMBINACIONES PARA DISEÑO DE SOPORTES DE CONCRETO PARA
TUBERIAS (ACI 318-14 y PIP)
1
1.4 Ds + 1.4 Do + 1.4 Ff + 1.4 Af +1.4 T
2a (3) (5)
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.6 Wx(+)
2b
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.6 Wz(+)
2c
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.6 Wx(-)
2d
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.6 Wz(-)
3a (5)
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
3b
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3c
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
3d
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3e
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3f
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
3g
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3h
1.2 Ds + 1.2 Do + 1.2 Af + 1.0 Lacc + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
4a (3)
0.9 Ds + 0.9 De + 1.6 Wx(+)
4b
0.9 Ds + 0.9 De + 1.6 Wz(+)
4c
0.9 Ds + 0.9 De + 1.6 Wx(-)
4d
0.9 Ds + 0.9 De + 1.6 Wz(-)
5a
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
5b
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √+Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
5c
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
5d
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
5e
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √+Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
5f
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
5g
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
5h
0.9 Ds + 0.9 Do + 1.2 Af + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
6a (2)
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
6b
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √+Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
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Hoja 23 de 47
“Refinería Dos Bocas”
6c
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
6d
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
6e
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √+Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
6f
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
6g
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
6h
0.9 Ds + 0.9 De + 1.0 √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
7
1.4 Ds + 1.4 Dt
8a (4)
1.2 Ds + 1.2 Dt + 1.6 Wx(+)p
8b
1.2 Ds + 1.2 Dt + 1.6 Wz(-)p
8c
1.2 Ds + 1.2 Dt + 1.6 Wx(+)p
8d
1.2 Ds + 1.2 Dt + 1.6 Wz(-)p
1. Las combinaciones de cargas de esta tabla se proponen a partir del ACI 318-14, para el diseño de
elementos y estructuras de concreto con el método LRFD, considerando que las fuerzas de sismo
calculadas con el MDOC-CFE 2015 son a nivel de colapso.
2. En las combinaciones de carga donde se utilice el peso vacío de tuberías o equipo (De), las fuerzas
sísmicas se deben calcular considerando peso vacío de las tuberías o el equipo.
3. Para el caso de las fuerzas por viento las cargas determinadas usando el MDOC de la CFE en su
capítulo de Diseño por Viento son a nivel de servicio, por lo que de acuerdo con la sección 5.3.5 del
ACI 318-14, debe tomarse en consideración lo que especifica a continuación:
5.3.5 Cuando W , corresponda a cargas de viento a nivel de servicio, debe utilizarse 1.6 W en vez de l.0
W), y 0.8 W en vez de 0.5 W.
4. Para el caso de prueba hidrostática y peso de montaje, debe considerarse Viento parcial (Wp)
equivalente a una velocidad del 75 % de la velocidad de viento usada para el diseño.
5. La carga viva para diseño de racks de tuberías aplica cuando se tengan plataformas de operación
apoyadas sobre el rack.
6. De acuerdo con la Ed. 2015 del MDOC Diseño por Sismo de la CFE, debe considerarse la acción
simultánea de los efectos sísmicos en las tres direcciones ortogonales de las estructuras, como se
especifica en la Sección 3.3.5.6 Componente vertical, que especifica lo siguiente:
7. El efecto de la componente vertical deberá tomarse en cuenta en los casos que se mencionan a
continuación:
Para todas las estructuras A+ y A1.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
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Hoja 24 de 47
“Refinería Dos Bocas”
8.4.10 Combinaciones de carga para diseño de soportes de tubería de acero
TABLA 8.2 COMBINACIONES PARA DISEÑO DE SOPORTES Y PUENTES DE ACERO
PARA TUBERIAS (ASCE 7 y PIP)
1
2
3a
Ds + Do + Ff + T + Af
Ds + Do + Ff + T + Af + Lmax
3b
Ds + Do + Af + 0.7 √Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3c
Ds + Do + Af + 0.7 √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
3d
Ds + Do + Af + 0.7 √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3e
Ds + Do + Af + 0.7 √Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3f
Ds + Do + Af + 0.7 √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
3g
Ds + Do + Af + 0.7 √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3h
4a
4b
4c
4d
5a
Ds + Do + Af + 0.7 √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
Ds + De + Wx (+)
Ds + De + Wx (-)
Ds + De + Wz (+)
Ds + De + Wz (-)
5b
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √Ex 2 + Ey 2 − Ez 2 )
5c
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2 )
5d
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2 )
5e
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √Ex 2 − Ey 2 + Ez 2 )
5f
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2 )
5g
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2 )
Ds + Do + Af + 0.7 √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2 )
5h
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 (0.7 √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2 )
6a
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 Vx (+)
6b
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 VZ (+)
6c
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 Vx (-)
6d
Ds + Do + Af + 0.75 Lacc + 0.75 VZ (-)
7a
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vx (+)
7b
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vx (-)
7c
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vz (+)
7d
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vz (-)
Las combinaciones de cargas de esta tabla se proponen a partir del ASCE 7, para el diseño
de elementos y estructuras de acero con el método ASD, considerando que las fuerzas de
sismo calculadas con el MDOC-CFE Diseño por Sismo, Ed. 2015 son a nivel de colapso, y
que las fuerzas de viento calculadas con el MDOC-CFE-Diseño por Viento Ed. 2008, son a
nivel de servicio.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
8.4.11
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26/04/2019
Rev. 0
Hoja 25 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Combinaciones de carga de servicio para descargas a cimentación y desplazamientos de soportes y puentes.
TABLA 7.3 COMBINACIONES DE CARGA DE SERVICIO PÁRA DESCARGAS A
CIMENTACION Y DESPLAZAMIENTOS DE SOPORTES Y PUENTES PARA TUBERIAS
1
Ds + Do + Ff + T + Af
2
Ds + Do + Ff + T + Af + Lmax
3a
Ds + Do + Af + √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
3b
Ds + Do + Af + √Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3c
Ds + Do + Af + √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
3d
Ds + Do + Af + √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
3e
Ds + Do + Af + √Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3f
Ds + Do + Af + √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
3g
Ds + Do + Af + √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
3h
Ds + Do + Af + √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
4a
Ds + De + Wx (+)
4b
Ds + De + Wx (-)
4c
Ds + De + Wz (+)
4d
Ds + De + Wz (-)
5a
Ds + Do + Af + Lacc + √Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
5b
Ds + Do + Af + Lacc + √Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
5c
Ds + Do + Af + Lacc + √−Ex 2 + Ey 2 + Ez 2
5d
Ds + Do + Af + Lacc + √−Ex 2 + Ey 2 − Ez 2
5e
Ds + Do + Af + Lacc + √Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
5f
Ds + Do + Af + Lacc + √Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
5g
Ds + Do + Af + Lacc + √−Ex 2 − Ey 2 + Ez 2
5h
Ds + Do + Af + Lacc + √−Ex 2 − Ey 2 − Ez 2
6a
Ds + Do + Af + Lacc + Vx (+)
6b
Ds + Do + Af + Lacc + VZ (+)
6c
Ds + Do + Af + Lacc + Vx (-)
6d
Ds + Do + Af + Lacc + VZ (-)
7a
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vx (+)
7b
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vx (-)
7c
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vz (+)
7d
0.6 Ds + 0.6 De + 1.0 Vz (-)
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
8.5
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“Refinería Dos Bocas”
Geometría y estructuración de soportes de tuberías
8.5.9
Soportes elevados (Racks).
Son estructuras formadas por dos columnas y una o varias trabes para conformar la cama o camas de tuberías. Pueden
contar en uno o dos costados con vigas en volado conocidos como aleros.
8.5.9.1
El espacio entre el piso terminado y el nivel inferior de la primera cama o puntales debe estar libre de
cualquier obstrucción, con excepción de los contraventeos longitudinales verticales.
8.5.9.2
La altura libre mínima entre el nivel de piso y el nivel inferior de la primera cama debe ser de 3.0 m en racks
de unidades de proceso y 4.0 m en racks de corredores de integración.
8.5.9.3
tuberías.
Los contraventeos longitudinales verticales no deben ser localizados entre los marcos donde entran o salen
8.5.9.4
El marco de entrega o salida de tuberías de las unidades de proceso o servicios deben colocarse a 2.0 m
fuera del límite de baterías de la unidad.
8.5.9.5
La separación entre marcos debe ser 6.0 u 8.0 m en unidades de proceso y corredores de integración.
8.5.9.6
La separación entre columnas (ancho del rack) debe ser 3.0 m como mínimo para racks secundarios y 6.0 u
8.0 m para el rack principal en unidades de proceso y servicios, un ancho de 6.0, 8.0 o 10.0 m será utilizado para
corredores de integración.
8.5.9.7
La altura del nivel superior de la primera cama al nivel de piso en unidades de proceso y de servicios debe
ser de 4.50 m y de 5.50 m en corredores de integración.
8.5.9.8
La separación entre camas subsecuentes es definida por la distancia mayor de 2.10 m entre los NSE o una
separación libre de 1.50 m entre el paño inferior de la trabe superior y el paño superior de la trabe inferior.
8.5.9.9
Por cada cama de tuberías debe colocarse un puntal longitudinal localizado a 1.0 m por debajo del nivel
superior de esta.
8.5.9.10
Para los racks en corredores de integración, el extremo superior de las columnas deberá estar 60 cm por
encima del nivel superior de la última cama, no deben colocar tuberías sobre esta extensión.
8.5.9.11
Para los marcos de concreto, cuando existan plataformas metálicas para mantenimiento o soporte de
equipo, deben colocarse placas base sobre las columnas para desplante de la estructura metálica.
8.5.10 Soportes generales.
Son estructuras compuestas por una columna y una o varias trabes en volado formando la cama o camas de tuberías. El
arreglo puede ser simétrico o asimétrico según la necesidad del proyecto.
8.5.10.1
Estos soportes pueden o no estar ligados longitudinalmente con puntales de acero o concreto, y pueden o
no estar rigidizados mediante contraventeos verticales.
8.5.10.2
El espacio entre el piso terminado y el nivel inferior de la primera cama o puntales debe estar libre de
cualquier obstrucción, con excepción de los contraventeos longitudinales verticales cuando estos sean requeridos.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
8.5.10.3
tuberías.
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Hoja 27 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Los contraventeos longitudinales verticales no deben ser localizados entre los marcos donde entran o salen
8.5.10.4
El marco de entrega o salida de tuberías de las unidades de proceso o servicios deben colocarse a 2.0 m
fuera del límite de baterías de la unidad.
8.5.10.5
La separación entre soportes debe ser de 4.0 o 6.0 m en unidades de proceso y corredores de integración.
8.5.10.6
Por cada cama de tuberías debe colocarse (cuando sea requerido) un puntal longitudinal localizado a 1.0 m
por debajo del nivel superior de esta.
8.5.10.7
Cuando estos soportes estén ligados longitudinalmente formaran módulos de 8 piezas como máximo, deben
ser similares y con la misma estructuración.
8.5.11 Soportes superficiales (Racks)
8.5.11.1
Estos racks tienen las mismas características de los soportes elevados descritos previamente, con la
diferencia de que la primera cama va prácticamente a nivel de piso terminado. Este tipo racks solo aplicará en aquellos
casos en que así sean definidos específicamente en las Bases de Diseño del proyecto.
8.5.11.2
Estos racks de tuberías no son permitidos en unidades de proceso. Solo se permiten en áreas de
integración.
8.5.11.3
La altura mínima libre de obstrucciones debajo de la primera trabe debe ser de 0.30 m para permitir el
escurrimiento natural del agua.
8.5.11.4
del NPT.
El NSE de la primera cama de tuberías en los racks superficiales de tuberías debe ser de 1.00 m por arriba
8.5.12 Mochetas
Son muros macizos de concreto reforzado con altura determinada por la necesidad del proyecto.
8.5.12.1
Las mochetas están conformadas por una zapata de cimentación sobre la que se apoya un murete, ambas
deben ser de concreto reforzado.
8.5.12.2
La separación entre líneas de centro de mochetas debe ser de 6.00 m en unidades de proceso y de
servicios auxiliares y de 8.00 m en corredores de integración.
8.5.12.3
1.00 m.
Las mochetas deberán sobresalir al menos 30 cm sobre el NPT o NTN del área en cuestión, pero no más de
8.5.12.4
El ancho mínimo de la mocheta en su cara horizontal superior debe ser de 30 cm, y debe llevar una canal
de acero estructural para el deslizamiento de las tuberías similar a como se muestra en la Fig. 1 de esta especificación.
8.5.13 Puentes de tuberías.
Estructura con columnas de concreto o acero estructural y estructura metálica cubriendo el claro.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
8.5.13.1
otros.
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Rev. 0
Hoja 28 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Deben proveerse puentes elevados para tuberías en el cruce de calles, avenidas y vías de ferrocarril entre
8.5.13.2
Los puentes elevados deben mantener la misma configuración en lo que respecta a su ancho total y número
de camas de tuberías, el cual debe ser el mismo que el del rack que lo alimenta.
8.5.13.3
Los puentes elevados se conforman por los marcos de concreto que soportan el puente y el propio puente
de estructura de acero donde se apoyan las tuberías, debiendo ser independientes del rack que los alimenta.
8.5.13.4
Los puentes elevados no deben ligarse a los soportes (marcos) del rack a los que interconecta. La
separación entre el último marco del rack y el marco soporte del puente debe ser entre 2.00 y 8.00 m.
8.5.13.5
Las separación entre las trabes de apoyo de las tuberías del puente debe ser la misma existente entre los
marcos del rack al que sirve. Adicionalmente deben incluirse trabes intermedias según sea requerido por la
estructuración propia del puente.
8.5.13.6
Las columnas de los marcos soporte de puentes elevados, deben estar localizadas fuera del arroyo
vehicular, derecho de vía o camino, taludes de canales, etc. y no obstruir la circulación de las aceras o banquetas.
8.5.13.7
No es permitido colocar sobre los puentes atraques para tuberías, ni la entrada o salida de tuberías.
8.5.13.8
La altura libre por debajo del puente entre el NPT del área y el lecho inferior de la estructura del puente no
debe ser menor de 6.10 m en calles o caminos secundarios, de 7.60 m en calles principales y de 8.00 m en vías de
ferrocarril, así como para canales y arroyos.
8.6
Cimentaciones
8.6.9 La cimentación de racks de tuberías será de concreto reforzado; puede ser superficial por medio de zapatas
aisladas o corridas o profunda por medio de zapatas aisladas con pilas o pilotes, ligadas en caso de ser necesario por
medio de contratrabes de concreto reforzado.
8.6.10 Para el caso de marcos prefabricados, las cimentaciones deben contar con un candelero de concreto reforzado
el cual debe tener una holgura de al menos 5 cm en todo su perímetro, donde se introducirán las columnas del marco
para su nivelación, la holgura entre las columnas y el paño interior del dado se debe rellenar, vaciando un mortero
estabilizador de volumen de alta fluidez y resistencia igual o mayor a la del elemento estructural. La altura mínima del
candelero debe ser igual a dos veces la mayor dimensión de la columna del marco.
8.6.11 La profundidad mínima de desplante de las cimentaciones (NDC) debe ser como se especifique en el estudio
geotécnico.
8.6.12 Tanto la estructura como la cimentación de los soportes y puentes de tubería deben diseñarse para soportar las
acciones que generarán las ampliaciones futuras que sean previstas.
8.7
Ampliaciones
8.7.9 Cuando por requerimiento del proyecto deban considerarse en el diseño ampliaciones futuras para los soportes
y puentes elevados de tuberías, lo cual debe quedar claramente especificado en las Bases de Diseño del proyecto.
Deben considerarse las mismas cargas y combinaciones de carga usadas para el diseño del rack en su primera etapa y
debe darse cumplimiento a lo descrito a continuación:
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Hoja 29 de 47
“Refinería Dos Bocas”
8.7.10 Para soportes y puentes elevados de tuberías en corredores de integración, (incluyendo su cimentación),
deberá especificarse el número de camas adicionales de tuberías por arriba de la última cama del diseño original que
deberán ser considerados para su diseño.
8.7.11 Para las ampliaciones futuras se debe dejar un remate de al menos 60 cm en las columnas de concreto por
arriba del NSE de la última cama del rack el cual debe incluir el acero de refuerzo necesario para la ampliación. De igual
manera para columnas de acero, pero con un corte en “Z”.
8.7.12 En los marcos y columnas de soportes de tuberías de corredores de integración, se deben diseñar y dejar las
previsiones necesarias (placas ahogadas y conexiones) requeridas para su ampliación en la dirección longitudinal de los
mismos.
8.8
Materiales
Las estructuras de concreto se deben diseñar y construir usando los siguientes materiales a menos que PEMEX de
manera explícita especifique materiales diferentes.
8.8.9
8.8.9.1
Estructuras de concreto
Concreto
El concreto empleado para la construcción de los soportes de tubería, debe tener un peso volumétrico en estado fresco
superior a 2.2 Ton/m3, una resistencia especificada f’c igual o mayor a 350 kg/cm2, y debe cumplir con lo especificado en
las normas NMX-C-155-ONNCCE y NMX-C-414-ONNCCE.
8.8.9.2
Agregados
Los agregados deben cumplir con lo indicado en las normas NMX-C-111-ONNCCE y NMX-C- 299-ONNCCE.
8.8.9.3
Agua
El agua para elaborar el concreto debe estar limpia y cumplir con los requisitos de la norma NMX-C-122-ONNCCE.
8.8.9.4
Aditivos
Si es requerido el uso de aditivos, estos deben cumplir con lo indicado en la norma NMX-C-255-ONNCCE.
8.8.9.5
Acero de refuerzo
El acero de refuerzo debe consistir de varillas corrugadas con resistencia a la fluencia fy no menor de 4200 kg/cm² de
acuerdo con la norma NMX-C-407-ONNCCE.
8.8.9.6
Anclas
Las anclas para estructura de acero deben consistir de varillas lisas de acuerdo con NMX-B-254-CANACERO, Acero
ASTM A36/A36M, ASTM A307, ASTM A 193 Gr. B7.
8.8.10 Estructuras de acero
Las estructuras de acero se deben diseñar y construir usando los siguientes materiales a menos que PEMEX de manera
explícita especifique materiales diferentes.
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Especificación Técnica
“Soportes para tubería”
Especificación Técnica:
8.8.10.1
ET-139-PEMEX-2019
26/04/2019
Rev. 0
Hoja 30 de 47
“Refinería Dos Bocas”
Perfiles estructurales
a)
Acero estructural, NMX-B-254-CANACERO.
b)
Perfiles de acero estructural: ASTM A992/A992M.
c)
Tubería de acero soldada, con o sin costura, negros y galvanizados por inmersión en caliente: ASTM A53/A53M.
8.8.10.2
Tornillos, anclas, tuercas y arandelas
a)
Anclas: ASTM A307 Standard Specification for Carbon Steel Bolts, Studs, and Threaded Rod 60000 psi Tensile
Strength
b)
Anclas: ASTM F1554 Standard Specification for Anchor Bolts, Steel, 36, 55, and 105-ksi Yield Strength
c)
Tornillos de alta Resistencia: ASTM F3125/F3125M: Standard Specification for High Strength Structural Bolts, Steel
and Alloy Steel, Heat Treated, 120 ksi (830 MPa) and 150 ksi (1040 MPa) Minimum Tensile Strength, Inch and
Metric Dimensions (antes ASTM A325).
d)
Tornillos comunes: ASTM A307.- Standard Specification for Carbon Steel Bolts, Studs, and Threaded Rod 60 000
PSI Tensile Strength.
e)
Tuercas: ASTM A563 Grado DH.- Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts.
f)
Arandelas de acero endurecido: ASTM F 436 / F436M-18a Standard Specification for Hardened Steel Washers
Inch and Metric Dimensions.
8.8.10.3
Metal de aportación y fundentes para soldadura
a)
Electrodos de acero al carbono para soldadura de arco metálico protegido-Especificaciones, NMX-H-077CANACERO.
b)
Electrodos de acero al carbón para soldadura por arco metálico protegido AWS A5.1/A5.1M: Specification for
Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding.
c)
Electrodos de acero de baja aleación para soldadura por arco metálico protegido AWS A5.5/A5.5M: Specification
for Low-Alloy Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding.
d)
Electrodos y fundentes de acero al carbón para soldadura de arco sumergido ANSI/AWS A5.17/A5.17M:
Specification for Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding.
e)
Electrodos y fundentes de acero de baja aleación para soldadura por arco sumergido AWS A5.23/A5.23M:
Specification for Low-Alloy Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding.
8.9 Responsabilidades del Contratista.
8.9.1. Cumplir con los requisitos de esta Especificación Técnica para el diseño y/o construcción de los soportes
elevados para tuberías en las instalaciones de PEMEX.
8.9.2. Informar a PEMEX las condiciones de protección y almacenaje de materiales que impliquen riesgo a fin de
prevenir situaciones de emergencia.
8.9.3. Proporcionar oportunamente a PEMEX una lista completa de materiales, con su peso, dimensiones y
volumen para prevenir espacios de almacenamiento.
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Hoja 31 de 47
“Refinería Dos Bocas”
8.9.4. Disponer de los desperdicios conforme a la LGEEPA y normas oficiales mexicanas correspondientes,
durante el desarrollo de los trabajos y hasta la conclusión de los mismos.
8.9.5. Realizar el trabajo en coordinación con la supervisión de PEMEX y otros proveedores o contratistas que
simultáneamente puedan estar trabajando en el proyecto.
9.
BIBLIOGRAFÍA.
9.1
AISC 325
Steel Construction Manual AISC.
9.2
MDOC CFE 2015
Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de
Electricidad, Diseño por Sismo Ed. 2015.
9.3
MDOC CFE 2008
Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de
Electricidad, Diseño por Viento Ed. 2008.
9.4
AISC Steel Design Guide 9
Torsional Analysis of Structural Steel Members; American Institute of
Steel Construction (Guía 9 para Diseño de Acero.- Análisis Torsional
de miembros de acero estructural, Instituto Americano de la
Construcción de Acero).
9.5
AWS/D1.1/D1.1 M
Structural Welding Code – Steel, American Welding Society.
9.6
PIP STC01015
Structural Design Criteria.
10.
Anexos.
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“Soportes para tubería”
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“Refinería Dos Bocas”
10.1 Clasificación de los soportes de tubería
La clasificación de los soportes de tuberías por tipo, configuración, material y numeró de camas, es como se
define en la siguiente tabla:
TIPO
CONFIGURACION
SCC - N
A - Acero
SCA - N
C - Concreto
STC - N
A - Acero
STA - N
C - Concreto
SFC - N
A - Acero
SFA - N
C - Concreto
RMC - N
A - Acero
RMA - N
C - Concreto
RAC - N
A - Acero
RAA - N
C - Concreto
RCC - N
A - Acero
RCA - N
C - Concreto
RTC - N
A - Acero
RTA - N
C - Concreto
RFC - N
A - Acero
RFA - N
C - Concreto
RSC - N
A - Acero
RSA - N
M Marco
A - Acero
PEM - N
A Marco con Alerón
A - Acero
PEA - N
S- Superficial
C - Concreto
MSC - N
T - Te
F – Columna con alerón
M - Marco
A – Marco con Alerón
R - Rack
C - Columna
T - Te
F – Columna con alerón
RS – Rack
Superficial
PE – Puente
Elevado
M - Mocheta
CLASIFICACION
C - Concreto
C - Columna
S - Soporte
MATERIAL
C, T, M, A
N : Es el número de camas que tiene el rack.
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10.2 Soportes típicos de concreto
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10.3 Soportes típicos de acero
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