Recipientes sometidos a presión Flashcards
Un recipiente sometido a presión interior, no sometido a la acción del fuego, operará a una temperatura de 80 ºC y una presión máxima de 14 Kgf/cm2. ¿Cómo se calcula el valor de la presión requerida para efectuar la prueba hidráulica?
El valor de la presión de la prueba hidrostática será:
- Una y media veces la máxima presión permitida de operación (o la presión de diseño cuando no se hacen los cálculos para determinar la presión máxima permitida de trabajo)
- Si el valor del esfuerzo del material del recipiente a la temperatura de diseño es menor que a la temperatura de prueba, se debe incrementar proporcionalmente.
Ph= 1.5 x Pres máx perm. de T (o pres de diseño) x (Valor del esf a la temp de prueba) / (Valor del esf. a la temp. de diseño)
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 16
¿Cómo se tiene en cuenta la temperatura de trabajo cuando se calculan los espesores del fondo y de pared en la envolvente?
La temperatura se tiene en cuenta cuando se selecciona el material, ya que cuando se determina la tensión admisible, se tiene en cuenta a que temperatura corresponde este valor (Están tabulados por material y temperatura).
Fondo:
**t = (P · R / 2 · σ · E - 0.2 · P)+C **
Envolvente
**t = (P · R / σ · E - 0.6 · P)+C **
Tal que:
t: espesor
R∶ radio
E: coeficiente por la soldadura
σ: Sigma del material (donde se ve reflejada la temperatura)
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 28
En el proceso de diseño de un recipiente a presión para almacenar aceite siliconado se determinó que el peso propio del recipiente será de 4500 Kgf, el mismo estará montado en posición horizontal apoyado sobre dos silletas, se estima que la carga sobre cada silleta será la mitad del peso del recipiente más el peso del aceite siliconado . ¿Es correcto el criterio expuesto? Justifique su respuesta
El recipiente siempre debe ser dimensionado teniendo en cuenta el peor de los casos. El aceite, al ser de menor densidad que el agua, a mismo volumen tiene menor peso. Entonces, si fue dimensionado para cierto volumen de aceite, al cargar el mismo volumen con agua colapsará por el peso.
A la hora de calcular, se debe estimar que la carga máxima sobre cada silleta será la mitad de la suma del recipiente y el agua en su interior.
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, (Capítulo 4)
Según las normas ASME, ¿Qué factores se deben tener en cuenta para calcular los espesores del fondo y de pared en la envolvente?
En el cálculo de los espesores, se tiene en cuenta principalmente el esfuerzo que realiza el recipiente. En el caso de los recipientes cilíndricos, las fórmulas se dan para la costura longitudinal (las tensiones axiales) ya que es la que suele regir. Esto debido a que el esfuerzo que se origina en la costura circunferencial (tensiones radiales) es igual a la mitad del que se origina en la costura longitudinal, de manera que al contemplar los esfuerzos axiales a la hora del diseño se se está cubierto con los esfuerzos radiales. La norma ASME tiene en cuenta los siguientes factores:
- P = La presión de diseño o la presión máxima de trabajo permitida (en lbpulg2 ).
- S = El valor del esfuerzo del material ( en lbpulg2 ) .
- R = El radio interior ( en pulg).
- D = El diámetro interior ( en pulg).
Quedando el espesor de la envolvente igualado a la siguiente expresión (en función de las dimensiones interiores):
t= P·R / S·E - o.6·P
Mientras que el espesor del fondo será:
Cabeza esférica: t= P·R / 2·S·E - o.2·P
Cabeza elipsoidal: t= P·D / 2·S·E - o.2·P
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 16 y 18
¿Cómo se determina la presión de diseño? ¿Cuál es el rango de aplicación?
La presión de diseño es aquella que se emplea a la hora de idear el recipiente.
Si se habla del interior del recipiente:
es necesario que la misma sea mayor a la presión de operación.
El rango de aplicación de este criterio se encuentra dentro de 30 lb/pulg2 o un 10% más que la presión de trabajo (cualesquiera de estas opciones que resulte mayor).
Cuando se habla del exterior del recipiente:
los mismos habrán de diseñarse para trabajar sujetos a presiones de 15 lb/pulg2 o un 25% más que la presión externa máxima posible (cualesquiera de estas opciones que resulte menor).
Podría ser el caso de un recipiente que haya sido diseñado de acuerdo a los requisitos del Código para la presión interna, y que trabaje a una presión externa de 15 lb/pulg2 o menor. En esa situación, y mientras el recipiente no trabaje a temperaturas menores a -20°F, no será necesario tener en cuenta las condiciones de la norma (para presiones externas) a la hora de diseñarlo. Sin embargo, no podrán contar con el sello de la norma.
¿Qué correcciones efectúa el código ASME a la expresión teórica de cálculo de espesor de pared en un recipiente de pared delgada (e= p x r/s)?
Las correcciones efectuadas se encuentran de la siguiente forma:
t= P·R / S·E - o.6 · P+ CA → ( 1/ S·E - o.6 · P )+CA
Dónde:
* E = es la eficiencia de las juntas, examinadas por zonas.
* “0.6” = es un valor dado por la geometría de la pieza.
* CA = sobredimensionamiento a modo de “margen” por corrosión.
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 19
En los fondos toriesféricos el espesor requerido varía con la relación entre el radio del casquete esférico R1 y el radio de la sección toroidal R2. Dicho espesor: ¿Disminuye o aumenta cuando aumenta R1/R2?
En los fondos toriesféricos de recipientes a presión, el espesor requerido disminuye a medida que aumenta la relación entre el radio del casquete esférico (R1) y el radio de la sección toroidal (R2) (R1/R2). Esto se debe a la forma en que se distribuyen las tensiones en un semiesférico.
(Cuanto mayor forma esferoidal tiene, mejor soporta y distribuye las tensiones, menor es el espesor necesario)
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 15
En una brida ANSI ¿qué significado tiene el número 150, 300, 600, etc. que se incluye en la especificación?
Los números que se incluyen en la especificación de una brida ANSI, como 150, 300, 600, etc., representan la clasificación de presión o “clase de presión” de la brida. Estas clasificaciones indican la capacidad de la brida para resistir la presión interna en un sistema de tuberías o un recipiente al que está conectada. En otras palabras, indican la presión máxima a la que se espera que la brida funcione de manera segura.
“Manual de recipientes a presión, diseño y calculo”, página 24
¿Qué tipo de refuerzo se exige para compensar los agujeros que se practican en la pared cilíndrica, y cómo se determinan las dimensiones del mismo?
El requisito básico es que en torno a la abertura, el recipiente debe reforzarse con una cantidad de material igual a la que se quitó para hacer la abertura.
- El refuerzo puede formar parte del recipiente y de la boquilla en forma integral o bien puede ser un parche adicional.
- Los recipientes sometidos a presión externa necesitan la mitad del refuerzo que requeriría aquel sometido a presión interna.
- Si el recipiente está sometido a fluctuaciones rápidas de presión, los refuerzos deberán ser acordes.
- Además, se debe tener en cuenta que el área total restada al cilindro (por las aberturas) debe ser compensada en el espesor de pared.
La fórmula es:
A = d x t (req)
Dónde:
* d = diámetro interior de la abertura
* t(req)= espesor requerido del casco calculado por las fórmulas aplicables.
¿Se tiene en cuenta la temperatura de trabajo cuando se calcula la presión requerida para efectuar la prueba hidráulica? Justifique.
Para efectuar la prueba hidráulica la temperatura de trabajo es tenida en cuenta debido a que tiene que ser similar a la temperatura de diseño o de trabajo ya que puede afectar a la presión requerida. Si la temperatura es significativamente diferente, se deben aplicar correcciones para tener en cuenta la expansión térmica. Además dependiendo del material que esté contenido dentro del recipiente, la temperatura está implícita en el sigma del material.
¿Cuál es la presión requerida para la prueba hidrostática de un recipiente que opera a 400°C?
Para calcular la presión requerida para realizar una prueba hidráulica en un recipiente de pared delgada, partimos sabiendo que la presión aplicada durante la prueba debe ser mayor o igual a la presión de diseño del recipiente. La presión de diseño es la presión máxima que se espera que el recipiente pueda soportar de manera segura en condiciones de operación. Generalmente se toma la presión de diseño como el valor máximo de operación del recipiente.
La fórmula correspondiente para calcular la presión de la prueba hidráulica sería:
Ph=1.3 Pd Sta/Std
Donde Sta representa el esfuerzo a la tensión del material a temperatura ambiente y Std representa el esfuerzo a la tensión del material a temperatura de diseño y el cociente entre ambos es un factor de corrección por temperatura.
¿Cuál es el diámetro mínimo que determina el código ASME para la entrada o boca de hombre?
Si:
- D < 12’’ : al menos 2 conexiones removibles para tubo de 3/4”como mínimo.
- 12’’ < D < 18’’ : 2 aberturas con tubo roscado de 1 ½” de diámetro.
- 18’’ < D < 36’’ : el registro requerido es de un mínimo de 15” de diámetro interno o 2 aberturas de tubo roscado de 2”.
- 36’’ < D : el registro requerido es de mínimo de 15” de diámetro interior o 2 boquillas con tubo de 6” de diámetro.
¿Qué procedimiento se utilizó para determinar la cantidad de apoyos o silletas que requeriría el recipiente?
Los métodos de diseño de los soportes para recipientes horizontales se basan en el siguiente análisis: Un recipiente horizontal montado sobre soportes de silleta actúa como una viga simplemente apoyada, con las siguientes diferencias:
- Las condiciones de carga son diferentes para el recipiente total o parcialmente lleno.
- Los esfuerzos sobre el recipiente varían según el ángulo formado por las silletas.
- La carga del recipiente sólo se combina con las demás cargas.
Para su estudio, se analizan: las presiones internas, las externas, la carga del viento y las cargas de impactos.
Desde los puntos de vista estático y económico, siempre se prefiere el uso de un recipiente horizontal apoyado sobre dos silletas únicamente, esto es válido aun cuando sea necesario usar anillos atiesadores, de esta manera es posible realizar los cálculos como un sistema isostático.
En el caso de utilizar más de dos silletas se calcula como un hiperestático.
En la resolución del TP, ¿qué criterio se estableció para seleccionar la válvula de seguridad?
Es necesario conocer el fluido, el caudal, la presión de trabajo y lo que más interesa es a qué presión se va a configurar la válvula, ya que debe ser una presión mayor a la de operación y menor a la de diseño. Por lo general este valor ronda un 10% por encima de la presión de trabajo o de operación.
Esta válvula me permite controlar una sobrepresión hasta que el sistema vuelva a la presión de operación.
Cabe aclarar que los factores que se tienen en cuenta son los mismos que con una bomba.
