Diseno Torre Empacada

Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica UNIDAD AZCAPOTZALCO

TESIS

DISEO MECNICO DE UNA TORRE EMPACADA CON DIAMETRO DE 60

PULGADAS Y 12 PIES DE ALTURA DE SOLDADURA A SOLDADURA.

Que para obtener el ttulo de:

Ingeniero Mecnico

Presenta:

MARIO ALBERTO CRDOVA CHABL DANTE GMEZ VILLANUEVA

JOS LUIS TEJEDA HERNNDEZ DAVID VEGA FLORES

Asesor:

M. EN C. JOS LUIS MORA RODRGUEZ

MXICO D.F. a 23 DE JUNIO DE 2011

las

AGRADECIMIENTOS.

A Dios por llenar mi vida de dicha y bendiciones.

A mi padre y madre por todo el apoyo, comprensin y amor que me han brindado

durante toda mi vida, gracias por estar conmigo y ayudarme a cumplir mis sueos.

Esta gran victoria tambin es suya y se las dedico. Espero mi vida est llena de ellas y

ustedes estn presentes para compartirlas y celebrarlas conmigo. Los amo.

A mis hermanos Carlos y Jorge Luis por todo lo vivido juntos. Ustedes son mi motivo

para ser un mejor ser humano.

A mis compaeros de tesis quienes a lo largo de la convivencia generada por este trabajo

me brindaron su amistad. Gracias.

Al M. en C. Jos Luis Mora Rodrguez por el apoyo y la confianza depositada en

nosotros. Agradezco su ctedra y el entusiasmo con el que realiza su trabajo, espero yo

hacer lo mismo de ahora en adelante.

Mario Alberto.


AGRADECIMIENTOS.

Son muchas las personas especiales a las que me gustara agradecer su amistad, apoyo,

nimo y compaa en las diferentes etapas de mi vida. Sin importar en dnde estn o si

alguna vez llegan a leer estas dedicatorias quiero darles las gracias por formar parte de

m, por todo lo que me han brindado y por sus bendiciones.

A mis padres quienes infundieron la tica y el rigor que guan mi transitar por la vida.

A mi asesor de tesis y una de las personas que ms admiro por su inteligencia y sus

conocimientos, el Prof. Jos Luis Mora.

A mis hermanos por ayudarme y apoyarme sin condiciones.

A mis amigos por su amistad y lealtad.

A mis maestros por su disposicin y apoyo brindados.

Dante.


AGRADECIMIENTOS.

Y no teniendo ahora ms recursos que ofrecer a cambio de todo lo que me han dado, el

nico recurso que me queda es el de brindar incondicionalmente mi eterna gratitud.

Muchas Gracias a mis padres, yo s que no encontrar apoyo y cario ms grande que el

de ellos, por eso las palabras estn de ms y solo quiero escribirles esto; para que aunque

a veces est en otros rumbos y alejado de ustedes, siempre tengan presente el incondicional

respeto y admiracin de su hijo.

Gracias por siempre hermanas, Yamel, Geraldine y Joseline, saben que son mi fortaleza

ms grande, las respeto y las amo, son mi inspiracin en esta continua lucha de ser mejor

cada da, por siempre estarn en mis pensamientos y mi corazn.

Existen tambin personas que me apoyaron desde el principio. Mamarosa, To Fidel,

Ta Mariana, Ta Maritza, Ta Yuyi, los quiero mucho; y esta victoria cumplida

tambin la celebro con ustedes porque cuando necesit su apoyo ah estuvieron siempre para

brindarme sin miramientos lo que necesitara en todo momento, por eso y muchas otras

cosas muchsimas gracias a todos.

Muchas gracias al M. en C. Jos Luis Mora Rodrguez por su apoyo incondicional y

continua labor conjunta, con el fin en comn de lograr este trabajo.

Aqu culmina mi etapa profesional pero comienza la etapa ms difcil e impredecible, la

de responder como el profesional en el que me convert, y la de seguir luchando hasta

lograr los objetivos planteados y aunque los tiempos sean difciles no harn ms que

engrandecer la gloria del triunfo.

Jos Luis.


DISEO MECNICO DE UNA TORRE EMPACADA

I

OBJETIVO GENERAL.

DISEAR MECNICAMENTE UNA TORRE EMPACADA, BASNDOSE EN LA

NORMATIVIDAD VIGENTE EN NUESTRO PAS, AS COMO EN LAS NORMAS

INTERNACIONALES.


II

OBJETIVOS ESPECFICOS.

- DISEO MECNICO DEL EXTERIOR DEL EQUIPO.

- DISEO MECNICO DEL INTERIOR DEL EQUIPO.

- DISEO DE SOPORTES POR SISMO, VIENTO Y VIBRACIN.

- DISEO MECNICO DE LA CIMENTACIN MNIMA REQUERIDA EN EL

EQUIPO.

- GENERACIN DE PLANOS DE TALLER ACORDES CON EL DISEO MECNICO.


III

JUSTIFICACIN.

DEBIDO A QUE ESTE TIPO DE EQUIPOS SE UTILIZAN DE MANERA COMN EN LA

INDUSTRIA PETROQUMICA, SE HACE OBLIGADO EL CONTEMPLAR UN PROCESO DE

CLCULO MECNICO ADECUADO A LAS NECESIDADES QUE EL PAS REQUIERE. YA

QUE NO EXISTE UN DOCUMENTO QUE CUBRA STAS CARACTERSTICAS, SE

PROPONE BAJO NORMAS Y DISEOS ESPECFICOS STE TRABAJO QUE DEJAR

UNA GUA PARA TODO AQUEL INGENIERO QUE REQUIERA DE ESTA INFORMACIN,

DE MANERA CONCENTRADA, PUNTUAL Y ESPECFICA.

NDICE

OBJETIVO GENERAL. ....................................................................................................................... I

OBJETIVOS ESPECFICOS. ............................................................................................................... II

JUSTIFICACIN. ............................................................................................................................ III

INTRODUCCIN. ............................................................................................................................ 9

CAPTULO 1.- GENERALIDADES. .................................................................................................. 10

1.1. RECIPIENTES A PRESIN. .................................................................................................. 11

1.2. CLASIFICACIN DE LOS RECIPIENTES A PRESIN. ............................................................ 11

1.2.1. CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU USO. .................................................................. 11

1.2.2. CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU FORMA. ............................................................. 12

1.3. ELEMENTOS QUE COMPONEN LOS RECIPIENTES SUJETOS A PRESIN. .................. 12

1.3.1. TIPOS DE TAPAS EN RECIPIENTES BAJO PRESIN INTERNA. ..................................... 13

1.3.2. BOQUILLAS EN RECIPIENTES A PRESIN. .................................................................. 18

1.3.2.1. ESPESORES DE LOS CUELLOS DE LAS BOQUILLAS. ............................................. 18

1.3.2.2. SELECCIN DE BRIDAS PARA BOQUILLAS. .......................................................... 19

1.5. TORRES EMPACADAS. ...................................................................................................... 24

1.6. SOLDADURA EN RECIPIENTES A PRESIN. ....................................................................... 24

CAPTULO 2.- NORMATIVIDAD. ................................................................................................... 31

2.1. GENERALIDADES SOBRE EL CDIGO ASME. ..................................................................... 32

2.1.1. CDIGO ASME, SECCIN VIII, DIVISIN 1. ................................................................ 34

2.1.1.1. Subseccin A. ..................................................................................................... 35

2.1.1.2. Subseccin B. ...................................................................................................... 37

2.1.1.3. Subseccin C. ...................................................................................................... 38

2.1.1.4. Apndices Obligatorios. ..................................................................................... 39

2.1.2. Cdigo ASME, Seccin VIII, Divisin 2. ...................................................................... 39

2.1.2.1. Parte A. ............................................................................................................... 40

2.1.2.2. Parte AM. ........................................................................................................... 40

2.1.2.3. Parte AD. ............................................................................................................ 40

2.1.2.4. Parte AF. ............................................................................................................. 41

2.1.2.5. Parte AR. ............................................................................................................. 41

2.1.2.6. Parte AL. ............................................................................................................. 41

2.1.2.7. Parte AT. ............................................................................................................. 41

2.1.2.8. Parte AS. ............................................................................................................. 41

2.1.2.9. Apndices. .......................................................................................................... 42

2.2. CONSIDERACIONES DEL CDIGO ASME. .......................................................................... 42

2.2.1. LA SEGURIDAD EN EL DISEO. .................................................................................. 43

2.2.2. DISEO Y CONSTRUCCIN DE RECIPIENTES.............................................................. 47

2.2.3. CUIDADOS DE LOS RECIPIENTES A PRESIN. ............................................................ 48

CAPTULO 3.- CRITERIOS DE DISEO. .......................................................................................... 51

3.1. FACTORES A TOMAR EN CUENTA PARA EL DISEO DEL RECIPIENTE. ............................. 52

3.2. FRMULAS EMPLEADAS EN EL DISEO DEL RECIPIENTE. ................................................ 55

3.3. ORIENTACIONES PARA DECIDIR CUANDO UNA TORRE EMPACADA ES LA SOLUCIN A UN

PROBLEMA DE TRANSFERENCIA DE MASA. ............................................................................ 64

3.4.CARACTERSTICAS A DEFINIR EN EL DISEO DE UNA TORRE EMPACADA. ....................... 65

3.5. SELECCIN DEL EMPAQUE. .............................................................................................. 65

CAPTULO 4.- MEMORIA DE CLCULO. ....................................................................................... 68

4.1. CLCULO DE LAS DIMENSIONES....................................................................................... 69

4.2. CLCULO DEL PESO DEL RECIPIENTE. ............................................................................... 72

4.3. CLCULO DE LAS BOQUILLAS. .......................................................................................... 73

4.4. CLCULO DE LAS OREJAS DE IZAJE. .................................................................................. 77

4.5. CLCULO DE FALDN. ...................................................................................................... 79

4.6. CLCULO DE CIMENTACIN. ............................................................................................ 81

CAPITULO 5.- PLANOS Y ESPECIFICACIONES. ............................................................................. 84

5.1. DATOS DE DISEO. ........................................................................................................... 85

5.2. DATOS BOQUILLAS Y CONEXIONES. ............................................................................... 85

5.3. ESPECIFICACIN DE MATERIALES (ASTM). ....................................................................... 86

5.4. LISTA DE PARTES. ............................................................................................................ 87

5.5. INSTRUMENTACIN. ...................................................................................................... 88

5.5.1. INDICADOR DE NIVEL. ............................................................................................... 88

5.5.2. INDICADOR DE PRESIN. ........................................................................................... 89

5.5.3. INDICADOR DE TEMPERATURA. ................................................................................ 89

5.6. PLANOS. .......................................................................................................................... 89

CAPITULO 6.- CONCLUSIONES. .................................................................................................... 90

GLOSARIO. ................................................................................................................................... 94

BIBLIOGRAFA. ............................................................................................................................. 97

APNDICES .................................................................................................................................. 98

NDICE DE FIGURAS Y GRFICOS

Fig.1.- Tanque de almacenamiento de diesel a presin. ........................................... 11

Fig.2.- Manmetro de presin positiva. .................................................................. 12

Fig.3.-Tapa Plana. ................................................................................................ 13

Fig.4.-Tapa Toriesfrica. ....................................................................................... 13

Fig.5.- Tapa Semielptica. ...................................................................................... 14

Fig. 6.- Tapa Semiesfrica. .................................................................................... 14

Fig.7.- Tapa 80:10. .............................................................................................. 15

Fig.8.- Tapa Cnica. ............................................................................................. 15

Fig.9.- Tapa Toricnica. ........................................................................................ 16

Fig.10.- Tapa Plana con Ceja. ................................................................................ 16

Fig.11.- Tapa nicamente Abombada..................................................................... 17

Fig.12.- Tapa Abombada con Ceja Invertida. .......................................................... 17

Fig. 13.- Principales boquillas en los recipientes a presin. ....................................... 19

Fig. 14.- Brida de Cuello Soldable. ......................................................................... 20

Fig.15.- Brida Deslizable. ...................................................................................... 21

Fig.16.- Brida de Traslape. .................................................................................... 21

Fig.17.- Brida Roscada. ......................................................................................... 22

Fig.18.- Brida de Enchufe Soldable. ....................................................................... 22

Fig.19.- Brida Ciega. ............................................................................................. 23

Fig.20.- Brida Especial. ......................................................................................... 23

Fig. 21- Fbrica de zapatos antes y despus de la explosin de una caldera. ............. 32

Fig. 22.- Cuadro de referencias de la Seccin VIII donde se muestran los tpicos

lugares soldados de las categoras A, B, C y D. ....................................................... 35

Fig. 23.- Inspeccin de soldadura por rayos X y por rayos gamma. ........................... 45

Fig. 24.- Inspeccin de soldadura por ultrasonido. .................................................. 46

Fig. 25.- Inspeccin magntica circunferencial y longitudinal. ................................... 46

Fig. 26.-Grfica para tamao ptimo del recipiente. ................................................ 70

Fig. 27.-Anillo de refuerzo (configuracin bsica). ................................................... 76

Fig. 28.- Diagrama de cuerpo libre de la oreja de Izaje. ........................................... 77

NDICE DE TABLAS

TABLA 1.- APLICACIN Y SIMBOLOS DE SOLDADURA ............................................. 25 TABLA 2.- FRMULAS PARA EL CLCULO DE DIMENSIONES DEL RECIPIENTE. ........ 55 TABLA 2A.- NOMENCLATURA DE LAS FRMULAS PARA EL CLCULO DE DIMENSIONES

DEL RECIPIENTE .............................................................................................. 55 TABLA 3.- FORMULAS PARA EL CLCULO DE BOQUILLAS ........................................ 56 TABLA 3A.- NOMENCLATURA DE LAS FRMULAS PARA EL CLCULO DE DIMENSIONES

DEL RECIPIENTE .............................................................................................. 57 TABLA 4.- FRMULAS PARA EL CLCULO DE OREJAS DE IZAJE ............................... 58 TABLA 4A.- NOMENCLATURA DE LAS FRMULAS PARA EL CLCULO DE OREJAS DE

IZAJE ............................................................................................................... 59 TABLA 5.- FRMULAS PARA CLCULO DE FALDN. ................................................ 60 TABLA 5A.- NOMENCLATURA DE LAS FRMULAS PARA EL CLCULO DE FALDN. .... 61 TABLA 6.- FRMULAS PARA CLCULO DE CIMENTACIN. ....................................... 61 TABLA 6A.- NOMENCLATURA DE LAS FRMULAS PARA EL CLCULO DE

CIMENTACION. ................................................................................................. 63 TABLA 7.- PROPIEDADES FSICAS DE LOS PLSTICOS. ........................................... 66 TABLA 8.- CARACTERSTICAS DEL EMPAQUE. ........................................................ 67 TABLA 9.- BOQUILLAS ......................................................................................... 73


9

INTRODUCCIN.

El presente trabajo tiene como finalidad desarrollar el diseo mecnico de un

recipiente de proceso sujeto a presin, tipo torre empacada.

El objetivo principal del mismo es mostrar las consideraciones bsicas necesarias para

el diseo de estos equipos, sirviendo a la vez como gua prctica, donde se detallan de

forma puntual los pasos a seguir para lograr el objetivo planteado.

La funcin de las torres empacadas como recipiente de proceso para nuestro caso es el

de servir como equipo filtrante, variando su uso dependiendo de las sustancias que

debe ser sujeta a proceso de filtracin.

El planteamiento de este trabajo se realiz por el inters de desarrollar avances en

ingeniera ya que la dependencia extranjera en la misma rama, limita en gran medida

el crecimiento econmico y tecnolgico nacional.

Para facilitar el estudio del presente, se estableci un orden de desarrollo que

comprende en el Captulo I los principios bsicos del diseo de los recipientes a

presin, conceptos tales como la definicin, su clasificacin, etc.

Posteriormente se trata en el Captulo II los temas correspondientes a las normas bajo

las cuales se rigen el diseo de los recipientes sometidos a presin.

A continuacin en el Captulo III se exponen los factores que deben considerarse en el

diseo de una torre empacada; as como de la instalacin que esta requiere y la

metodologa utilizada para la misma.

El captulo IV comprende basicamente la memoria de clculo, describiendo la

metodologa empleada para el diseo de la torre empacada.

Los planos de diseo fundamentados en los resultados de los clculos se muestran en

el Captulo V.

Por cuestiones de ejemplo prctico el trabajo se limita a las condiciones de operacin

y al lugar de instalacin del equipo, sirviendo de gua donde el diseo del equipo ser

de acuerdo a las distintas variantes que plantee el diseador.


10

CAPTULO 1.- GENERALIDADES.

En este captulo se abordaran los principios bsicos, del diseo de los recipientes a

presin, conceptos tales como la definicin, su clasificacin, los elementos que los

componen, el tipo de soldadura comnmente empleada, entre otros temas de

importancia para el conocimiento de estos equipos mecnicos.


11

1.1. RECIPIENTES A PRESIN.

Se considera como un recipiente a presin cualquier deposito cerrado que sea capaz de

almacenar un fluido a presin manomtrica, ya sea presin interna o de vaco,

independientemente de su forma y dimensiones. (Fig. 1).

Fig.1.- Tanque de almacenamiento de diesel a presin.

1.2. CLASIFICACIN DE LOS RECIPIENTES A PRESIN.

Los recipientes a presin se pueden clasificar ya sea por su uso o por su forma.

1.2.1. CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU USO.

Por su uso los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de proceso.

Los primeros nos sirven nicamente para almacenar fluidos a presin, y de acuerdo con su

servicio son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de da, tanques

acumuladores, entre otros.

Los recipientes a presin de proceso tienen mltiples y muy variados usos, entre ellos podemos

citar los cambiadores de calor, reactores, torres fraccionadoras, torres de destilacin, en

general son equipos en los que dentro de ellos se lleva a cabo algn tipo de transformacin.


12

1.2.2. CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU FORMA.

Por su forma, los recipientes a presin, pueden ser cilndricos o esfricos. Los primeros pueden

ser horizontales o verticales, y pueden tener, en algunos casos, chaquetas para incrementar o

decrecer la temperatura de los fluidos segn el caso.

Los recipientes esfricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se

recomiendan para almacenar grandes volmenes a altas presiones. Puesto que la forma

esfrica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presin interna, sta

sera la forma ms econmica para almacenar fluidos a presin, sin embargo, la fabricacin de

este tipo de recipientes y mucho ms cara en comparacin con los recipientes cilndricos.

Los tipos ms comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometra como:

Recipientes Abiertos.

Tanques Abiertos.

Recipientes Cerrados.

Tanques cilndricos verticales, fondo plano.

Recipientes cilndricos horizontales y verticales con cabezas formadas.

Recipientes esfricos.

1.3. ELEMENTOS QUE COMPONEN LOS RECIPIENTES SUJETOS A

PRESIN.

Entre los elementos mecnicos que componen un recipiente a presin, los de mayor

importancia tenemos: cuerpo, tapas, elementos de apoyo, boquillas e instrumentos de medicin

tal como el que se muestra en la Fig. 2.

Fig.2.- Manmetro de presin positiva.


13

1.3.1. TIPOS DE TAPAS EN RECIPIENTES BAJO PRESIN INTERNA.

Los recipientes sometidos a presin pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o

cabezas. Cada una de estas es ms recomendable a ciertas condiciones de operacin y costo

monetario.

TAPAS PLANAS:

Se utilizan para recipientes sujetos a presin atmosfrica, generalmente, aunque en algunos

casos se usan tambin en recipientes a presin. Su costo entre las tapas es el ms bajo. Se

utilizan tambin como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones. (Fig. 3).

Fig.3.-Tapa Plana.

TAPAS TORIESFRICAS:

Son las de mayor aceptacin en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan grandes

presiones manomtricas, su caracterstica principal es que el radio del abombado es

aproximadamente igual al dimetro. Se pueden fabricar en dimetros desde 0.3 hasta 6 m.

(11.8 - 236.22 pulgs.). (Fig. 4).

Fig.4.-Tapa Toriesfrica.

t

D

C. R.

L. T.

t

D

r

R

.

R


14

TAPAS SEMIELPTICAS:

Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesfrica es relativamente alto, ya

que las tapas semielpticas soportan mayores presiones que las toriesfricas. El proceso de

fabricacin de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relacin 2:1, su costo es

alto y en Mxico se fabrican hasta un dimetro mximo de 3 m. (Fig. 5).

Fig.5.- Tapa Semielptica.

TAPAS SEMIESFRICAS:

Utilizadas exclusivamente para soportar presiones crticas, como su nombre lo indica, su silueta

describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay lmite dimensional para su

fabricacin. (Fig. 6).

Fig. 6.- Tapa Semiesfrica.

C. R.

t

D

L. T. R

r

R

t

D

L. T.


15

TAPA 80:10:

Ya que en Mxico no se cuentan con prensas lo suficientemente grande, para troquelar tapas

semielpticas 2:1 de dimensiones relativamente grandes, hemos optado por fabricar este tipo de

tapas, cuyas caractersticas principales son: El radio de abombado es el 80% de dimetro y el

radio de esquina o de nudillos es igual al 10% del dimetro. Estas tapas las utilizamos como

equivalentes a la semielptica 2:1. (Fig. 7).

Fig.7.- Tapa 80:10.

TAPAS CNICAS:

Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulacin de slidos y como

transiciones en cambios de dimetro de recipientes cilndricos.

Su uso es muy comn en torres fraccionadoras o de destilacin, no hay lmites en cuanto a

dimensiones para su fabricacin y su nica limitacin consiste en que el ngulo de vrtice no

deber de ser calculado como tapa plana. (Fig. 8).

Fig.8.- Tapa Cnica.

C. R.

L. T.

D

R

r

d

t

t

D


16

TAPAS TORICNICAS:

A diferencia de las tapas cnicas, este tipo de tapas tienen en su dimetro, mayor radio de

transicin que no deber ser menor al 6% del dimetro mayor 3 veces el espesor. Tiene las

mismas restricciones que las cnicas a excepcin de que en Mxico no se pueden fabricar con

un dimetro mayor de 6 m. (Fig. 9).

Fig.9.- Tapa Toricnica.

TAPAS PLANAS CON CEJA:

Estas tapas se utilizan generalmente para presin atmosfrica, su costo es relativamente bajo, y

tienen un lmite dimensional de 6 m. de dimetro mximo. (Fig. 10).

Fig.10.- Tapa Plana con Ceja.

C. R.

d

t

D

r

C. R.

D

t

R= 1/41 MIN


17

TAPAS NICAMENTE ABOMBADAS:

Son empleadas en recipientes a presin manomtrica relativamente baja, su costo puede

considerarse bajo, sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas, ser

necesario analizar la concentracin de esfuerzos generada, al efectuar un cambio brusco de

direccin. (Fig. 11).

Fig.11.- Tapa nicamente Abombada.

TAPAS ABOMBADAS CON CEJA INVERTIDA:

Su uso es limitado debido a su difcil fabricacin, por lo que su costo es alto, siendo empleadas

solamente en casos especiales. (Fig. 12).

Fig.12.- Tapa Abombada con Ceja Invertida.

D

R

t

C. R.

R

t

D

r


18

1.3.2. BOQUILLAS EN RECIPIENTES A PRESIN.

Todos los recipientes a presin debern estar provistos de boquillas y conexiones de entrada y

salida del producto, vlvula de seguridad, entrada de hombre, venteo, etc. A continuacin se

enlistan algunas de las boquillas que se deben instalar en los recipientes a presin:

A.- Entrada (s) de producto.

B.- Salida (s) de producto.

C.- Drene.

D.- Venteo.

E.- Entrada (s) de hombre.

F.- Conexin para vlvula de seguridad.

G.- Conexin para manmetro.

H.- Conexin para termmetro (termopozo).

I.- Conexiones para indicadores de nivel.

J.- Conexiones para control de nivel.

De acuerdo con el tipo de recipiente a presin que vayamos a disear, ste puede tener una o

varias boquillas de las antes mencionadas. Los diagramas de tubera e instrumentacin nos

indican cuantas boquillas, de que dimetro y para qu servicio debemos instalar en dichos

recipientes.

En concordancia con el Cdigo A.S.M.E., Seccin VIII Divisin 1, todas las boquillas mayores de

3 pulgadas de dimetro, instaladas en recipientes a presin, debern tener una placa de

refuerzo en la unin del cuello de la boquilla con el recipiente. En Mxico, se ha hecho una

costumbre reforzar tambin las boquillas de 3 pulgadas, lo cual es aconsejable.

Todas las placas de refuerzo de boquillas de12 pulgadas de dimetro y menores, debern llevar

un barreno de prueba de1/4 de dimetro con cuerda NPT, las placas de refuerzo de boquillas

de 14 de dimetro y mayores, debern tener dos barrenos de prueba.

1.3.2.1. ESPESORES DE LOS CUELLOS DE LAS BOQUILLAS.

Los espesores de los cuellos de las boquillas (cdulas) debern ser determinados en base a:

a).- Presin interna:

Generalmente el espesor del cuello de una boquilla calculado para soportar presin interna,

resulta muy pequeo debido al dimetro tan reducido que ellas tienen en comparacin con el

dimetro del recipiente.


19

b).- Tolerancia por corrosin:

La corrosin es uno de los factores decisivos para seleccionar las cdulas de los cuellos de las

boquillas, ya que los espesores de los cuellos de tubos de dimetro pequeo son muy reducidos

y nicamente la corrosin puede acabar con ellos.

c).- Fuerzas y momentos debidos a dilataciones trmicas en tuberas, fuerzas transmitidas por

otros equipos y acciones debidas al peso propio de las tuberas.

Cuando se trabaja con lneas de tuberas relativamente grandes en dimetro y que stas

manejan fluidos a altas temperaturas, debemos recomendar al departamento de tuberas hacer

un estudio de anlisis de esfuerzos en las lneas crticas a fin de minimizar las cargas y los

momentos en las boquillas de los recipientes. Este anlisis de esfuerzos incluye la seleccin y

localizacin adecuada de soportes para las tuberas.

1.3.2.2. SELECCIN DE BRIDAS PARA BOQUILLAS.

Se recomienda que las boquillas de 1 de dimetro y menores sean instaladas por medio de

coples roscados de 3,000 y 6,000 lb/pulg2. Las boquillas de 1 y mayores debern ser

bridadas. De acuerdo a la forma de unir las bridas a los cuellos de las boquillas, existen los

siguientes tipos de bridas:

1. Brida de Cuello Soldable. (WeldingNeck).

2. Brida Deslizable. (Slip-On).

3. Brida de Traslape. (lap-Joint).

4. Bridas Roscadas. (Threaded).

5. Bridas de Enchufe Soldable. (Socket Welding).

6. Bridas Ciegas. (Blind).

7. Bridas Especiales.

Fig. 13.- Principales boquillas en los recipientes a presin.

A

D

E

C B


20

1.- BRIDAS DE CUELLO SOLDABLE. (WELDING NECK).

Se distinguen de las dems por su cono largo y por su cambio gradual de espesor en la regin

de la soldadura que las une al tubo. El cono largo suministra un refuerzo importante a la brida

desde el punto de vista de resistencia. La ligera transicin desde el espesor de la brida hasta el

espesor de la pared del tubo, efectuada por el cono de la brida, es extremadamente benfico

bajo los efectos de flexin repetida, causada por la expansin de la lnea u otras fuerzas

variables y produce una resistencia de duracin equivalente a la de una unin soldada entre

tubos.

Por lo anterior, este tipo de brida se prefiere para todas las condiciones severas de trabajo, ya

sea que esto resulte de altas presiones o de temperaturas elevadas o menores de cero, ya sea

tambin para condiciones de carga que sean sustancialmente constantes o que flucten entre

lmites amplios. Las bridas de cuello soldable como la de la Fig. 14 se recomiendan para el

manejo de fluidos explosivos, inflamables o costosos, donde una falla puede ser acompaada

de desastrosas consecuencias.

Fig. 14.- Brida de Cuello Soldable.

2.- BRIDAS DESLIZABLES. (SLIP-ON).

Estas bridas se prefieren sobre las de cuello soldable, debido a su costo ms bajo, a la menor

precisin requerida al cortar los tubos a la medida, a la mayor facilidad de alineamiento en el

ensamble ya que su costo de instalacin final es menor que las bridas de cuello soldable. Su

resistencia calculada bajo presin interna, es del orden de 2/3 de las anteriores y su vida bajo

condiciones de fatiga es aproximadamente 1/3 de las ltimas.

Por estas razones, las bridas deslizables (Fig. 15) en presiones de 1,5000 PSI existen solamente

en dimetros de1/2a 2-1/2, y no existen en presiones de 2,500 PSI. El manual de

construccin de calderas A.S.M.E, limita su uso a 4 de dimetro.


21

Fig.15.- Brida Deslizable.

3.- BRIDAS DE TRASLAPE (LAP-JOINT).

Generalmente se instalan en tuberas de acero inoxidable o aleaciones especiales. Siempre que

utilicemos este tipo de brida, debemos acompaarla de un extremo adaptador (stub-end).

Tambin usamos este tipo de bridas traslapadas cuando las tuberas no son paralelas a los ejes

de los recipientes. (Fig. 16).

Fig.16.- Brida de Traslape.


22

4.- BRIDAS ROSCADAS (THREADED).

Se usan para unir tuberas difciles de soldar, como aluminio, PVC, entre otros materiales; se

recomienda usarlas en dimetros menores de6.Las bridas roscadas son inconvenientes para

condiciones que involucren temperaturas o esfuerzos de flexin de cualquier magnitud,

particularmente bajo condiciones cclicas donde puede haber fugas a travs de las cuerdas en

pocos ciclos de esfuerzos o calentamiento. (Fig. 17).

Fig.17.- Brida Roscada.

5.- BRIDAS DE ENCHUFE SOLDABLE. (SOCKET WELDING).

Cuando se manejan fluidos txicos, altamente explosivos, muy corrosivos o aquellos que al

existir fugas provocaran gran riesgo, debemos usar bridas de este tipo. Tambin es

recomendable usarlas en tuberas que trabajan a muy altas presiones. (Fig. 18).

Fig.18.- Brida de Enchufe Soldable.


23

6.- BRIDAS CIEGAS. (BLIND).

Se usan para cerrar los extremos de boquillas, tuberas y vlvulas. Desde el punto de vista de

presin interna y fuerzas ejercidas sobre los pernos, estas bridas, principalmente en tamaos

grandes, son las que estn sujetas a esfuerzos mayores. Al instalar las bridas ciegas debe

tomarse en consideracin la temperatura y el golpe de ariete, si existiera. (Fig. 19).

Fig.19.- Brida Ciega.

7.- BRIDAS ESPECIALES.

Cuando una brida no corresponde a los tipos antes mencionados, le llamamos brida especial. Su

uso es muy comn en cambiadores de calor, cuyos dimetros no corresponden generalmente a

los estandarizados de bridas. (Fig. 20).

Fig.20.- Brida Especial.


24

1.5. TORRES EMPACADAS.

Se puede decir que las torres empacadas se utilizan siempre para un contacto continuo lquido-

gas, generalmente a contracorriente la posicin de la torre es vertical, la contracorriente es

para ofrecer mayor rea de contacto del lquido con el gas, tas torres empacadas se emplean si

se tiene mezcla de dos gases y se ponen en contacto con un lquido que sea miscible solamente

a uno de los gases, una gran cantidad del gas elegido, pero nada del otro se disolver en el

lquido, resultando una separacin completa de un gas respecto a otro, aplicando estas torres

tambin para la operacin contraria a la arriba mencionada.

1.6. SOLDADURA EN RECIPIENTES A PRESIN.

El procedimiento ms utilizado actualmente en la fabricacin de recipientes a presin es el de

soldadura, el cual elimin el sistema de remachado que se us hasta hace algunos aos.

Todas las soldaduras sern aplicadas mediante el proceso de arco elctrico sumergido, el cual

puede ser manual o automtico. En cualquiera de los dos casos, deber tener penetracin

completa y se deber eliminar la escoria dejada por un cordn de soldadura, antes de aplicar el

siguiente.

Con el fin de verificar si una soldadura ha sido bien aplicada se utilizan varias formas de

inspeccin, entre ellas est el de radiografiado, la prueba de lquidos penetrantes y algunas

veces se utiliza el ultrasonido.

La prueba ms comnmente utilizada es el radiografiado, ste puede ser total o por puntos.

Cuando practicamos el radiografiado por puntos en recipientes a presin, debemos tomar por lo

menos, una radiografa por cada 15 metros de soldadura y la longitud de cada radiografa ser

de 15 centmetros como mnimo.


25

TABLA 1.- APLICACIN Y SMBOLOS DE SOLDADURA

1

8 7

6 5

4 3

2

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLOS

SECCIN TRANSEVERSAL

ELEVACIN PLANTA

ELEVACIN

SIMBOLO REAL

SIMBOLOS

SECCIN

TRANSVERSAL

ELEVACIN

REAL

SIMBOLOS

SECCIN

TRANSVERSAL

ELEVACIN

REAL

SIMBOLOS

SECCIN

TRANSVERSAL

ELEVACIN

REAL

SIMBOLOS

SECCIN

TRANSVERSAL

ELEVACIN

REAL


26

CONTINUACIN

9 10

11 12

13 14

15 16

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

SIMBOLO REAL REAL

SIMBOLO

SIMBOLO

REAL

REAL


27

CONTINUACIN

17 18

19 20

21 22

23 24

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

SIMBOLO

REAL REAL

SIMBOLO SIMBOLO

REAL REAL

SIMBOLO

SIMBOLO

REAL REAL


28

CONTINUACIN

25 26

27 28

29 30

31 32

SIMBOLO SIMBOLO

REAL REAL

SIMBOLO

SIMBOLO

REAL REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL SIMBOLO REAL


29

CONTINUACIN

33 34

35 36

37 38

39

SIMBOLO SIMBOLO

REAL REAL

SIMBOLO SIMBOLO

REAL REAL

REAL

SIMBOLO SIMBOLO

REAL

SIMBOLO

REAL


30

Antes de aplicar cualquier soldadura, en recipientes a presin, debemos preparar un

procedimiento de Soldadura para cada caso en particular, el cual nos indica la preparacin,

dimetro del electrodo, etc., para cada tipo y espesor de material. Debemos tambin hacer

pruebas a los soldadores para asegurarnos que la soldadura ser aplicada por personal

debidamente calificado. Estas pruebas y procedimientos debern apegarse estrictamente a las

recomendaciones hechas por el Cdigo A.S.M.E., Seccin IX "Welding and Brazing

Qualifications."

El material de aporte, de la soldadura, deber ser compatible con el material base a soldar. Los

electrodos ms comnmente utilizados para soldar recipientes a presin de acero al carbn, son

el 6010 y el 7018.

Cuando aplicamos soldadura en recipientes a presin de acero inoxidable, es necesario utilizar

gas inerte y se recomienda inhibir las soldaduras con una solucin a base de cido ntrico y

cido clorhdrico.

Debemos tratar de evitar los cruces de dos o ms cordones de soldadura. La distancia mnima

entre dos cordones paralelos ser de 5 veces el espesor de la placa, sin embargo, cuando sea

inevitable el cruce de dos cordones, el Cdigo A.S.M.E., Seccin VIII Divisin 1, nos recomienda

radiografiar una distancia mnima de 102 milmetros a cada lado de la interseccin. Se

recomienda no aplicar soldadura a un recipiente a presin despus de haber sido relevado de

esfuerzos.


31

CAPTULO 2.- NORMATIVIDAD.

En este captulo se trataran los temas correspondientes a las normas bajo las cuales se

rigen el diseo de los recipientes sometidos a presin, es decir, los cdigos y

estndares que se consideran en el diseo de nuestro equipo, el tipo de norma y las

secciones correspondientes, haciendo una breve descripcin de cada una.


32

2.1. GENERALIDADES SOBRE EL CDIGO ASME.

El cdigo para calderas y recipientes a presin de la Sociedad Americana de Ingenieros

Mecnicos (ASME), se origin por la necesidad de proteger a la sociedad de las continuas

explosiones de calderas (Fig. 21) que sucedan en el siglo XIX antes de reglamentar para su

diseo y construccin. El cdigo ASME es una norma nacional en Estados Unidos, pero la mayor

parte de los estados de la unin americana y todas las provincias canadienses han promulgado

legislaciones que convierten al cdigo ASME o algunas de sus partes en requisitos legales. Slo

unas cuantas jurisdicciones han adoptado el cdigo para todos los recipientes.

Fig. 21- Fbrica de zapatos antes y despus de la explosin de una caldera.

Las otras se aplican a ciertos tipos de recipientes o calderas. Los estados emplean inspectores

(por lo comn bajo las ordenes de un jefe de inspectores) para aplicar las disposiciones del

cdigo.

El cdigo ASME lo redacta un gran comit y muchos subcomits que se componen de

ingenieros designados por la ASME. Las decisiones del comit se publican en la obra Mechanical

Engineering. Un caso usual de cdigo puede ser el de la aprobacin del empleo de un metal

que no se encuentre en la actualidad en la lista de materiales aprobados. Las encuestas

relativas a los casos del cdigo se deben dirigir a la Secretara del ASME Boiler and Pressure

Vessel Commitee, American Society of Mechanical Engineers, New York.

Se publica una nueva edicin del cdigo cada tres aos. Entre ediciones, las modificaciones se

manejan mediante la publicacin de adiciones semestrales que se pueden admitir por

subscripcin. La ASME considera que cualquier publicacin del cdigo es adecuada y segura

pero algunas autoridades del gobierno especifican ciertas publicaciones del cdigo como sus

propios requisitos legales.

El ASME Boiler and Pressure Vessel Code est integrado por once secciones, las cuales son las

siguientes:


33

I. Calderas de potencia. En esta seccin se muestran los requerimientos para todos los

mtodos de construccin de calderas de potencia, elctricas y pequeas.

II. Especificaciones de materiales.

A. Materiales ferrosos. Provee especificaciones de materiales ferrosos adecuadas para

la seguridad de los equipos.

B. Materiales no ferrosos. Provee especificaciones de materiales no ferrosos adecuadas

para la seguridad de los equipos.

C. Soldadura, electrodos, varillas. Provee especificaciones de materiales para la

manufactura, aceptabilidad, composicin qumica, uso mecnico, entre otras.

D. Propiedades. Provee tablas de diseo con valores de esfuerzo (tensin y ltimo), as

como tablas y diagramas de propiedades de los distintos materiales.

III. Componentes de plantas de energa nuclear. Esta seccin provee requerimientos de

materiales, diseo, fabricacin, inspeccin, pruebas, instalacin, certificacin,

proteccin por sobrepresin de los diferentes componentes de una planta nuclear, etc.

IV. Calderas de calefaccin. Esta seccin nos muestra los distintos requerimientos para el

diseo, fabricacin, instalacin e inspeccin de calderas de calefaccin las cuales

utilizan como combustible petrleo, gas, electricidad o carbn.

V. Exmenes no destructivos. Esta seccin contiene los requerimientos y mtodos para

realizar pruebas no destructivas las cuales son referenciadas y requeridas por otras

secciones.

VI. Reglas recomendadas para el cuidado y funcionamiento de calderas de calefaccin. Se

cubren las descripciones generales, terminologa y operacin aplicables a calderas

fabricadas con hierro fundido y acero cuyos rangos de operacin estn limitados de

acuerdo a la seccin IV.

VII. Reglas recomendadas para el cuidado de calderas de potencia. El propsito de esta

seccin es promover la seguridad en el uso de calderas de potencia estacionarias,

porttiles, entre otras.

VIII. Recipientes a presin. Esta seccin provee los requerimientos para el diseo,

fabricacin, inspeccin, pruebas y certificacin de recipientes a presin cuya presin

interna o externa superan los 15 psi. Sus divisiones son las siguientes:

Divisin 1.

Divisin 2. Reglas alternativas.

Divisin 3. Reglas alternativas para construccin de recipientes de alta presin.

IX. Condiciones de soldadura. Contiene las reglas relacionadas con los distintos mtodos de

soldadura los cuales son requeridos por otras secciones.

X. Recipientes a presin de plstico reforzados con fibra de vidrio. Esta seccin nos

muestra los diferentes requerimientos para el diseo, procesamiento, fabricacin,

inspeccin y mtodos de prueba requeridos para este tipo de recipientes a presin.


34

XI. Reglas para la inspeccin y el servicio de componentes de plantas nucleoelctricas. Nos

muestra las normas para la inspeccin y examinacin, as como las normas para la

reparacin y mantenimiento de los diferentes componentes de las plantas

nucleoelctricas.

Los recipientes a presin (para distinguirlos de las calderas) se incluyen en las secciones II, III,

V, VIII, IX, X y XI. La seccin VIII Divisin 1, es el cdigo de recipientes a presin tal y como

exista en el pasado (y seguir siendo vlido). La Divisin 2, se estableci como medio de

permitir esfuerzos ms elevados de diseo, asegurando al menos un grado igualmente elevado

de seguridad que en la Divisin 1.

2.1.1. CDIGO ASME, SECCIN VIII, DIVISIN 1.

La mayor parte de los recipientes a presin que se utilizan en la industria de procesos, se

construyen y disean de acuerdo con la seccin VIII, Divisin 1. Esta Divisin abarca tres

subsecciones, y tiene varios apndices.

INTRODUCCIN.

La introduccin contiene el alcance de la divisin y define las responsabilidades del usuario, el

fabricante y el inspector.

En esta parte se definen los recipientes a presin como envases para la contencin de la

presin. La Fig. 22 muestra uno de los cuadros de referencia que se pueden encontrar en el

cdigo ASME. Se excluye en forma especfica los recipientes que tienen una presin interna que

no supera el valor de 103 kPa (15 lbf/plg2) y establece que las reglas se aplican para presiones

que no sean superiores al valor de 20,670 kPa (3000 lbf/plg2). Para mayores presiones es

necesario apartarse de las reglas de esta seccin.

En el alcance se cubren muchas otras exclusiones menos bsicas y puesto que el alcance es

revisado peridicamente, excepto para los casos muy obvios, es conveniente revisar las

disposiciones en vigor antes de especificar o disear recipientes a presin. Cualquier recipiente

que cumpla con los requisitos de esta divisin puede ser sellado con el smbolo U del cdigo,

aunque se piense que est exento de dicho sellado.


35

Fig. 22.- Cuadro de referencias de la Seccin VIII donde se muestran los tpicos lugares soldados de las

categoras A, B, C y D.

2.1.1.1. Subseccin A.

Esta subseccin contiene los requisitos generales aplicables a todos los materiales y mtodos de

construccin. Aqu se definen la temperatura y presin de diseo y se especifican las cargas

consideradas en el diseo mismo. Para la falla por esfuerzo y elasticidad, esta seccin del

cdigo aplica la teora del esfuerzo mximo de falla como el criterio para esta determinacin.

Esta subseccin se refiere a las tablas de la divisin donde son tabulados los valores de

esfuerzos de tensin mximos permisibles. Adems se hace hincapi en el factor de seguridad

al establecer las diversas reglas de esta divisin, se muestra que los factores de seguridad para

cargas de presin interna son cuatro para la fatiga de ruptura y 1.6 o 1.5 para el lmite elstico,

dependiendo del material. Para las cargas de presin externa en cuerpos cilndricos, se emplean

factores de seguridad de tres para el pandeo elstico y el colapso plstico. Para otras formas

sujetas a presin externa y con presin longitudinal del cuerpo, los factores de seguridad son

para el pandeo elstico y el colapso plstico. Los factores de compresin longitudinales en los

elementos cilndricos estn limitados en esta subseccin por el valor de falla por esfuerzo o de

falla por encogimiento, el que sea menor.

As mismo se facilitan reglas y frmulas de diseo de presin internas para cuerpos esfricos y

cilndricos y para tapas elipsoidales, toriesfricas, hemisfricas y cnicas. Las frmulas

proporcionadas suponen una falla por esfuerzo de la membrana, aunque las reglas para las

tapas incluyen la consideracin de la falla por pandeo (encorvamiento) en el rea de transicin

del cilindro o la tapa (rea de coyuntura).

Las juntas longitudinales en los cilindros estn sometidas a un esfuerzo mayor que las juntas

circunferenciales. Cuando se est trabajando en la formacin de tapas, existe en general un


36

adelgazamiento del espesor de la placa original en el rea de coyuntura y es prudente

especificar el espesor mnimo permisible en este punto.

Las tapas y cubiertas planas no reforzadas pueden ser diseadas segn las reglas y frmulas

especficas que aparecen en esta subseccin. Los esfuerzos causados por la presin sobre estos

miembros son esfuerzos de doblado y las frmulas incluyen una tolerancia para los momentos

inducidos cuando las tapas, cubiertas o bridas ciegas son sujetas por pernos. Se proporcionan

reglas para cerraduras de accin rpida, a consecuencia de riesgo de que exista una unin

incompleta o apertura cuando se tiene un recipiente presurizado. Incluso se proporcionan

reglas para superficies reforzadas.

La falla por presin externa de los cuerpos puede resultar como consecuencia de

sobreesfuerzos en un extremo o por la existencia de inestabilidad elstica en el otro extremo o

en alguna carga intermedia. El Cdigo proporciona la solucin para la mayor parte de los

cuerpos, utilizando grficas de la relacin de espesor a dimetro del cuerpo y la relacin de

longitud a dimetro, donde ambas son variables.

Las dems graficas representan curvas relativas a la geometra de los cilindros y esferas para

esfuerzos permisibles por curvas que son determinadas a partir del mdulo de elasticidad,

modulo tangente y limite elstico a temperaturas para varios materiales o clases de los mismos.

Es viable obtener ahorros en costos para cuerpos cilndricos al reducir la relacin eficaz longitud

a dimetro, reduciendo con esto el espesor del cuerpo. Esto puede complementarse

adicionando refuerzos circunferenciales al cuerpo. En esta parte se incluyen las reglas para

disear y localizar los refuerzos.

Es necesario siempre tener bocas o aberturas en los cuerpos y tapas de los recipientes a

presin debido a que la intensificacin de esfuerzos es creada por la existencia de un orificio en

una seccin de forma simtrica. La subseccin A proporciona tambin una compensacin para

esto por un mtodo de rea-sustitucin. Considera una seccin transversal a travs de la

abertura y mide el rea del metal del cuerpo que necesite eliminarse y lo sustituye en la seccin

transversal por material adicional (pared del cuerpo, pared de boquilla, placa de refuerzo o

soldadura) dentro de ciertas distancias de la lnea central de la apertura.

Cuando un cuerpo cilndrico es perforado para la insercin de tubos mltiples, el cuerpo se

debilita en forma muy sensible, por lo que el Cdigo establece reglas para considerar la relacin

tubo-orificio y la reduccin en esfuerzo que debe ajustarse. Adems se consideran las

tolerancias de fabricacin.


37

Las tolerancias permitidas para la presin externa en los cuerpos son ms estrechas que las de

la presin interna, ya que la estabilidad de la estructura depende de la simetra. En otros

prrafos de esta subseccin se consideran las reparaciones de los defectos durante la

fabricacin, identificacin del material, tratamiento trmico y pruebas de impacto.

Se incluyen detalladamente los requisitos para prueba e inspeccin. La mayor parte de los

recipientes requieren una prueba hidrosttica a un valor que sea 1.5 veces el valor de la presin

de trabajo mxima permisible. En algunos recipientes esmaltados (recubiertos de vidrio) se

permite que el valor de la presin hidrosttica sea menor. Se permiten las pruebas neumticas

y se llevan a cabo a un valor al menos 1/4 veces el de la presin de trabajo mxima permisible,

y se somete a una prueba de ensayo cuando el esfuerzo de cualquiera de las partes del

recipiente no puede calcularse para que se pueda asegurar una exactitud en dichos clculos.

Cabe mencionar que raramente se efectan pruebas neumticas o de ensayo.

En la subseccin A se definen los requisitos de los dispositivos de alivio de presin. Se definen

un punto fijo y una presin mxima durante el alivio, de acuerdo con el servicio del recipiente,

la causa de la sobrepresin y la cantidad de dispositivos de alivio. Se proporcionan reglas para

tolerancias en puntos de alivio, respecto a seguridad, alivio de seguridad, vlvulas de alivio,

discos de ruptura y espigas rompedoras. Y finalmente se incluyen las reglas para prueba,

certificacin e instalacin de dispositivos de alivio.

Los prrafos para dispositivos de alivio de presin son las nicas partes de la seccin VIII,

Divisin I, concernientes a la instalacin y la operacin de las instalaciones, y las dems reglas

se aplican solo al diseo y manufactura del recipiente.

2.1.1.2. Subseccin B.

Esta subseccin contiene reglas concernientes a los mtodos de fabricacin de recipientes a

presin. La parte UW es aplicable a recipientes soldados. Se definen las restricciones de

servicio.

El servicio letal es para "sustancias letales", definidas como gases o lquidos venenosos, de

naturaleza tal que una pequea cantidad del gas o vapor del lquido, mezclado o no con aire, es

peligroso para la vida cuando se inhala. Se especifica que es responsabilidad del usuario

advertir al diseador o fabricante del uso de sustancias letales; todos los recipientes para

servicio letal tendrn juntas soldadas a tope completamente radiografiadas y, cuando sea

prctico, las juntas sern soldadas a tope. Todos los recipientes fabricados con acero al carbono

o acero de baja aleacin sern sometidos a tratamiento trmico despus de soldados.


38

El servicio a baja temperatura se define como aquel donde la temperatura ser menor de -29C

(-20F) y es necesario someter varios metales a una prueba de impacto. El cdigo es restrictivo

respecto al tipo de soldadura permitida.

Los recipientes a presin que estn sujetos a fuego directo tendrn requisitos especiales en

relacin con el diseo de las juntas soldadas y el tratamiento trmico posterior a la aplicacin

de la soldadura.

sta Subseccin incluye reglas que rigen el diseo de juntas soldadas y el grado de radiografa,

con eficiencias para las juntas soldadas especificadas tomo funcin de la calidad de la junta o

unin. Estas eficiencias son empleadas en las frmulas de la subseccin A para determinar el

espesor de los recipientes.

Se proporcionan detalles para la soldadura tapa a cuerpo, hoja metlica a cuerpo y boquilla

(tobera) a cuerpo. Aqu se proporcionan formas aceptables de pernos y tapones soldados y

soldaduras acanaladas para el soporte de placas reforzadas.

Las reglas para la fabricacin de recipientes a presin soldados cubren los procesos de

soldadura, registro histrico del fabricante sobre los procedimientos de soldadura, calificacin

de los soldadores, limpieza, tolerancias para el ajuste y reparacin de defectos de soldadura.

Adems se detallan los procedimientos para el tratamiento tcnico posterior al soldado.

Tambin se incluye la verificacin de los procedimientos de soldadura y de soldadores y el

examen radiogrfico y ultrasnico de las juntas soldadas.

Los requisitos para fabricacin de recipientes con material forjado en la parte UF incluyen los

requisitos nicos de diseo, particularmente en lo referente a aumento de esfuerzos,

fabricacin, tratamiento trmico, reparacin de defectos e inspeccin. Los recipientes fabricados

por soldadura con latn son comprendidos en la parte UB.

2.1.1.3. Subseccin C.

Esta subseccin contiene requisitos concernientes a las clases de materiales. Los aceros al

carbono y de baja aleacin se rigen por la parte UCS, los materiales no ferrosos por la parte

UNF, los de acero de alta aleacin por la parte UHA y los aceros con propiedades de tensin

mejoradas por tratamiento trmico, por la parte UHT. Cada una de estas partes incluye tablas

de valores de esfuerzos mximos permisibles para todos los materiales del cdigo en un

intervalo de temperaturas de metal. Estos valores de esfuerzos incluyen factores apropiados de


39

seguridad. Las reglas que rigen la aplicacin, fabricacin y tratamiento trmico de los

recipientes se incluyen en cada parte.

La parte UHT contiene tambin detalles muy estrictos para el soldado de boquillas que se

requieren para algunos de estos materiales de alta tensin. La parte UCI incluye reglas para la

construccin de recipientes de hierro colado. La parte UCL comprende reglas para recipientes

soldados de placas revestidas, como recipientes con recubrimiento, y la parte UCD tiene reglas

para recipientes a presin de hierro dctil.

Recientemente se anex al Cdigo la parte ULW, que contiene los requisitos de recipientes

fabricados por construccin con varias capas. Este tipo de construccin es utilizado con

frecuencia para presiones altas, superiores por lo general a 13 800 kPa (2000 lbf/plg).

Existen varios mtodos para la construccin por capas: 1) capas delgadas que se contraen

juntas; 2) capas delgadas, montada cada una sobre la otra y con la costura soldada

longitudinalmente, utilizando la capa anterior como apoyo; y 3) capas delgadas montadas en

espiral. Las reglas del cdigo son para capas delgadas o gruesas. Se proporcionan reglas y

detalles para todas las juntas soldadas ms comunes refuerzos de boquillas (toberas). Los

soportes para los recipientes por capas requieren una consideracin especial respecto al hecho

de que solo la capa exterior puede contribuir al soporte. Para el empleo de fluidos letales, slo

las capas interiores de cuerpo y tapa necesitan cumplir los requisitos de la subseccin B.

2.1.1.4. Apndices Obligatorios.

Incluyen una seccin de frmulas de diseo complementarias para cuerpos no incluidas en la

subseccin A. Se proporcionan frmulas para cuerpos gruesos y cubiertas cncavas. Otro

apndice proporciona reglas especficas, frmulas y grficas para el diseo de conexiones de

bridas con pernos. Otro apndice incluye solo las grficas que se utiliza en el clculo de cuerpos

para las presiones externas que se analizan antes. Los recipientes enchaquetados se tratan en

un apndice separado, que comprende reglas especficas, sobre todo para la unin de la

chaqueta a la capa interna. Finalmente otro apndice se refiere al control de calidad y a la

inspeccin.

2.1.2. Cdigo ASME, Seccin VIII, Divisin 2.

El prrafo A-100 de la Divisin 2, establece: En relacin con las reglas de la Divisin 1, Seccin

VIII, estas reglas de la Divisin 2 son ms restrictivas en lo que se refiere a la seleccin de

materiales que pueden ser utilizados, aunque permiten valores ms altos de intensidad de


40

esfuerzos de diseo, para aplicarse en el intervalo de temperaturas en el cual el valor de

intensidad de esfuerzo de diseo se controla por el esfuerzo ltimo o al lmite elstico; se

requieren procedimientos de diseo ms precisos y se prohben algunos detalles comunes de

diseo; los procedimientos permisibles de fabricacin son delineados en forma clara y se

requiere una inspeccin y una prueba ms completas. La mayor parte de los recipientes de la

Divisin 2 fabricados hasta ahora, han sido de dimensiones mayores o estn destinados para

altas presiones, adems de ser muy caros cuando el ahorro en material y trabajo, a

consecuencia del empleo de factores de seguridad menores, ha sido mayores que los costos

adicionales de ingeniera, administracin e inspeccin.

La estructura de la Divisin 2 difiere de la Divisin 1.

2.1.2.1. Parte A.

En esta parte se proporciona el alcance de la divisin y se establecen su jurisdiccin y las

responsabilidades del usuario y el fabricante. Es de particular importancia el hecho de no

especificarse un lmite superior de presin y que, a cambio de eso, se requiere contar con las

especificaciones del usuario. El usuario o su representante deben proporcionar los requisitos

que debe cumplir el recipiente de acuerdo con las condiciones de operacin a que ser

destinado, en una forma muy detallada para que sirvan como base a la adecuada seleccin de

materiales y diseo, fabricacin e inspeccin del recipiente. En las especificaciones del usuario

debe incluirse el mtodo de soporte del recipiente y cualquier requisito para el anlisis de

fatiga.

2.1.2.2. Parte AM.

Aqu se listan los materiales individuales de construccin permitidos, especificaciones aplicables,

requisitos especiales, valores de intensidad de esfuerzo de diseo y cualquier otra informacin

especial. Son de importancia especial los requisitos de prueba ultrasnica y dureza. Los valores

de intensidad de esfuerzo de diseo incluyen el factor de seguridad de 3 para el esfuerzo ltimo

(punto de cedencia) a determinada temperatura, o 1.5 para el lmite elstico a esa temperatura.

2.1.2.3. Parte AD.

En esta parte se incluyen los requisitos para el diseo de recipientes. Las reglas de la Divisin 2

se basan en los valores de falla o elasticidad de la teora del mximo cortante. Se permiten


41

esfuerzos mayores cuando se considera el efecto del viento o los terremotos. En esta parte se

proporcionan todas las reglas para determinar la necesidad de un anlisis de fatiga.

Las reglas para el diseo de cuerpos de revolucin bajo presin interna difieren de de las

establecidas en la Divisin I, especialmente en las que se refieren a la formacin de tapas

cuando la deformacin plstica en el rea de coyuntura (chamela) es el criterio principal. Los

cuerpos de revolucin para presin externa se determinan con el mismo criterio, incluyendo

factores de seguridad, como en la Divisin 1. El refuerzo para las aberturas o bocas utiliza el

mismo mtodo de sustitucin de rea visto en la Divisin 1; no obstante, en muchos casos el

metal del refuerzo debe estar ms cerca de la lnea central de la abertura.

Las dems reglas de la parte AD para tapas planas, conexiones con tomillos y pernos

prisioneros, cerraduras de accin rpida y recipientes por capas, son esencialmente una copia

de las que aparecen en la Divisin 1. Cabe mencionar que las reglas para los soportes de

contorno son ms definidas en la Divisin 2.

2.1.2.4. Parte AF.

Contiene los requisitos para la fabricacin de recipientes y partes de recipientes.

2.1.2.5. Parte AR.

Contiene las reglas para los dispositivos de alivio de presin.

2.1.2.6. Parte AL.

Aqu se consideran los requisitos para la inspeccin de recipientes.

2.1.2.7. Parte AT.

Se refiere a los requisitos y procedimientos de pruebas.

2.1.2.8. Parte AS.

Comprende los requisitos para el sellado y certificacin de recipientes y partes de recipientes.


42

2.1.2.9. Apndices.

El apndice 1 define las bases utilizadas para definir los valores de intensidad de esfuerzo. El

apndice 2 contiene grficas de presin externa y el apndice 3 comprende las reglas para

conexiones bridadas con pernos; estas son copias exactas de los apndices equivalentes

aparecidos en la Divisin 1.

El apndice 4 proporciona definiciones y reglas para el anlisis de esfuerzos para cuerpos, tapas

planas y formadas, lminas, recipientes por capas y boquillas, incluyendo la discontinuidad de

esfuerzos. La tabla 4-120.1 "Lussification of Stresses for Some Typical Cases", ''Stress

Categories and Limits of Stress Intensity" son particularmente importantes, ya que sirven para

aclarar varios prrafos y simplifica el anlisis de esfuerzos.

El apndice 5 contiene reglas y datos para el anlisis de esfuerzos para operaciones cclicas.

Excepto en casos de ciclos cortos de procesos por cargas (batch), los recipientes a presin se

encuentran sujetos por lo general a pocos ciclos durante su vida til proyectada, y los datos de

lmite de resistencia utilizados en las industrias mecnicas no son muy aplicables. Las curvas se

proporcionan para un espectro muy amplio de materiales y cubren el intervalo de 10 a un

milln de ciclos con valores de esfuerzo permisible hasta 650 000 lbf/plg. Este ciclo bajo de

fatiga se ha desarrollado a partir de anlisis de deformacin por fatiga en los que se obtienen

valores de esfuerzos, multiplicando la deformacin por el mdulo de elasticidad. Los esfuerzos

de esta magnitud no pueden ocurrir, pero las deformaciones s. Las curvas proporcionadas

tienen un factor de seguridad de 2 para el esfuerzo o 20 para los ciclos.

El apndice 6 contiene los requisitos de anlisis de esfuerzos experimentales; el apndice 8

comprende normas de aceptacin para exmenes radiogrficos; el apndice 9 se encarga de los

exmenes no destructivos; el apndice 10 proporciona reglas para las conversiones de

capacidad de vlvulas de seguridad; y el apndice 18 detalla estos requisitos del sistema de

control de calidad.

2.2. CONSIDERACIONES DEL CDIGO ASME.

Cdigo ASME, Seccin III: Componentes de plantas de energa nuclear. Esta seccin del Cdigo

incluye recipientes, tanques de almacenamiento y recipientes envueltos en concreto, adems de

otros artculos.


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Cdigo ASME, Seccin X: Recipientes a presin de plstico reforzados con fibra de vidrio. Esta

seccin est limitada a cuatro tipos de recipientes: moldeo en bolsas y vaciado centrifugo,

limitados a 1000 kPa (150 lbf/in); devanado de filamentos con filamentos cortados limitados a

10 000 kPa (1500 lbf/in), y con filamentos no cortados limitados a 21 000 kPa (3000 lbf/in).

Las temperaturas de operacin se limitan al intervalo de +66C (150F) a -54C (-65F). Los

mdulos de elasticidad ms bajos y otras propiedades puntualizan la diferencia que existe entre

los metales y los plsticos, por lo que se requiere que los procedimientos de la seccin X sean

diferentes de los correspondientes a recipientes metlicos. El requisito de que al menos un

recipiente de diseo y fabricacin particular ser probado hasta su destruccin, ha impedido

que esta seccin sea muy utilizada. Los resultados combinados de las pruebas de fatiga y

estallamiento deben dar al valor de la presin de diseo un factor de seguridad de 6 para la

presin de estallamiento.

2.2.1. LA SEGURIDAD EN EL DISEO.

En la mayor parte de las circunstancias, el diseo de un recipiente a presin segn el Cdigo

proporciona una seguridad adecuada. No obstante, segn las mismas palabras del Cdigo, las

reglas cubren los requisitos mnimos de construccin para el diseo, la fabricacin, la

inspeccin y la certificacin de recipientes de presin. La responsabilidad final por la seguridad

recae en el usuario y el diseador. Deben decidir si se necesita algo que vaya ms all que los

requisitos del Cdigo. Este ltimo no puede prever y cubrir todas las condiciones

desacostumbradas a las que se puede ver sometido un recipiente a presin.

Algunas de las condiciones a las que se puede enfrentar un recipiente son las siguientes:

temperaturas anormalmente bajas, esfuerzos trmicos especiales, vibracin de los recipientes

altos excitados por vrtices de Von Krmn provocados por el viento, presiones muy elevadas,

reacciones qumicas desencadenadas, recalentamientos locales repetidos, explosiones,

exposicin al fuego, exposicin a materiales que atacan con rapidez al metal, contenido de

materiales extremadamente txicos y tamaos muy grandes de recipientes. Los recipientes

grandes, aunque pueden contener materiales no peligrosos, podran, por su tamao mismo,

crear un peligro grave si se rompieran. La fatiga del metal, cuando se presenta, constituye un

riesgo grave.

La Seccin VIII, Divisin I, menciona presiones de fluctuacin rpida. La Divisin 2 y la Seccin

III requieren un anlisis de fatiga. En los casos extremos, el contenido del recipiente puede

afectar a la resistencia a la fatiga (lmite de resistencia) del material. Se trata de la fatiga de

corrosin. Aun cuando la mayor parte de los materiales del Cdigo ASME no son

particularmente sensibles a la fatiga por corrosin, pueden sufrir una prdida de lmite de

resistencia de 50% en algunos ambientes. Por otra parte, los aceros de tratamiento trmico y


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alta resistencia son muy sensibles a la fatiga por corrosin. No es raro encontrar algunos de

ellos con una prdida de 75% de su resistencia en ambientes corrosivos. De hecho, en la fatiga

por corrosin, muchos aceros no tienen lmites de resistencia. La curva de esfuerzo en funcin

de los ciclos de fallas (curva S-N) contina descendiendo, sea cual sea un nmero de ciclos.

La fractura por fragilidad es probablemente el tipo ms traicionero de falla en un recipiente a

presin. Sin esa fractura, se podran someter los recipientes a una presin de aproximadamente

su resistencia filial antes de las fallas. Para reducir las posibilidades de conducta de fragilidad, la

Divisin 2 y la Seccin III requieren pruebas de impacto el tema de las fracturas por fragilidad

solo se comprendi aproximadamente en 1950 y los conocimientos sobre algunos de sus

aspectos resultan todava inadecuados. Una placa agrietada o con muescas, de acero, de un

recipiente a presin, sometida a un esfuerzos a 66C (150F) se alargara y absorber una

energa considerable antes de romperse. Tendr una fractura plstica o dctil. Al bajar la

temperatura, se llega a un punto en el que la placa fallar mediante un resquebrajamiento con

una superficie de fractura limpia y casi sin elongacin. La transicin de la fractura dctil a la

quebradiza tiene lugar en realidad sobre un intervalo de temperatura, pero se escoge un punto

en ese intervalo como temperatura de transicin.

Uno de los medios para determinar esta temperatura es la prueba de impacto de Charpy (vase

la especificacin E-23 de la ASTM). Despus de determinar la temperatura de transicin

mediante pruebas de impacto en laboratorio, se debe correlacionar con las experiencias de

servicio en placas de tamao completo.

Un mtodo ms preciso y elaborado para ocuparse de la transicin de las fracturas dctiles a

las quebradizas es el diagrama de anlisis de fracturas. Emplea una transicin que se conoce

como temperatura de ductilidad nula (NDT) que se determina por la prueba de prdida de

pesos (norma E208 de la ASTM) o la prueba de desgarramiento de prdida de pesos (norma

E436 de la ASTM).

La Seccin VIII, Divisin I, es flexible en lo que se refiere a la fractura por fragilidad. Permite la

utilizacin de muchos aceros hasta -29C (-20F) sin verificar la dureza. Las fallas quebradizas

ocasionales demuestran que algunos recipientes funcionan por debajo de la temperatura de

ductilidad nula, o sea, el lmite inferior de la ductilidad.

La Divisin 2 resolvi este problema exigiendo prueba de impacto en ciertos casos. Existen

grades ms resistentes de acero, como los aceros SA516 (de preferencia al acero SA515), con

un ligero aumento de precio. El alivio de esfuerzos, los aceros hechos segn prcticas de grano

fino y la normalizacin, reducen los riesgos de fracturas por fragilidad.


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Las pruebas no destructivas tanto de las placas como de los recipientes acabados son

importantes para la seguridad. En el anlisis de fractura, es importante conocer el tamao de

las fallas que se pueden presentar en el recipiente completo. Los cuatro mtodos ms utilizados

de examen son el radiogrfico, el de partculas magnticas, de penetracin de lquido y el

ultrasonido.

El examen radiogrfico se hace mediante rayos X o gamma (Fig. 23). El primero tiene mayor

poder de penetracin, pero el equipo de los ltimos es ms porttil. Pocas mquinas de rayos X

pueden penetrar ms all de un espesor de 300 mm (12 plg).

Fig. 23.- Inspeccin de soldadura por rayos X y por rayos gamma.

Las tcnicas de ultrasonido como la mostrada en la Fig. 24utilizan vibraciones con una

frecuencia de entre 0.5 y 20 MHz transmitidas al metal por medio de un transductor. El

instrumento enva una serie de pulsaciones, que aparecen en una pantalla de rayos catdicos al

salir y, nuevamente, cuando regresan despus de reflejarse en la pared opuesta del miembro.

Si hay alguna grieta o alguna inclusin en la trayectoria, reflejara parte del haz.

Electrones

Soporte de pelcula

Filamento Tubo de

rayos X

Ctodo (-) nodo (+)

Diafragma

Rayos x

Placa soldada

Defecto

perpendicular

Defecto paralelo

Electrones

Cpsula de

istopos

Rayos Gamma

Placa soldada

Defecto paralelo Soporte de pelcula

Defecto

perpendicular


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Fig. 24.- Inspeccin de soldadura por ultrasonido.

El examen de partculas magnticas se utiliza solo en los materiales magnticos mostrado en la

Fig. 25. Se hace pasar un flujo magntico por la pieza en una trayectoria paralela a la

superficie. Las partculas magnticas finas, cuando se espolvorean sobre la superficie, se

concentran cerca de los bordes de una grieta. La sensibilidad del examen de partculas

magnticas es proporcional al seno del ngulo entre la direccin del flujo magntico y la

direccin de agrietamiento. Para asegurarse de captar todas las grietas, es necesario sondear la

zona en dos direcciones.

Fig. 25.- Inspeccin magntica circunferencial y longitudinal.

El examen de penetracin de lquido implica mojar la superficie con un fluido que penetre en las

grietas abiertas. Despus de enjugar el lquido en exceso, se recubre la superficie con un

material que revela la presencia de cualquier cantidad de lquido que hay a penetrado en las

Cristal de

cuarzo

Cable

coaxial

Soldadura

Ondas

sonoras

Ondas reflejadas

de otro lado de la

placa

Pulso inicial Eco del defecto

Direccin de las

lneas de fuerza

magnticas

Direccin de la

corriente elctrica

Grietas

longitudinales

Corriente

de entrada

Grietas a 45

Grietas

transversales Corriente

de elctrica

de salida

Grietas a 45

Grietas longitudinales

Direccin de las

lneas de fuerza

magnticas

Corriente elctrica

Trayectoria de escaneado


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grietas. En algunos sistemas, un tinte de color saldr de las grietas y manchara un lienzo

blanco. Otro sistema utiliza un lquido penetrante que se hace fluorescente bajo la luz

ultravioleta.

Cada uno de esos cuatro mtodos tiene sus ventajas. Con frecuencia se obtienen mejores

resultados utilizando ms de un mtodo. Las partculas magnticas o la penetracin de lquidos

son eficientes en las grietas superficiales. Para las fallas sub-superficiales se necesitan los

mtodos ultrasnicos y de radiografa. Ningn mtodo conocido de pruebas no destructivas

puede garantizar la ausencia de fallas.

En cierto sentido, la prueba hidrosttica es un mtodo de examen de un recipiente. Puede

revelar las fallas brutas, el diseo inadecuado y las fugas en las bridas. Muchas personas creen

que una prueba hidrosttica garantiza la seguridad de un recipiente. No es as necesariamente.

Un recipiente que ha pasado una prueba hidrosttica es quiz ms seguro que otro no probado.

Sin embargo, todava puede fallar en servicio incluso a la siguiente aplicacin de presin.

El cdigo ASME recomienda pruebas hidrostticas a una temperatura que esta por lo comn por

encima de la temperatura de ductilidad nula del material. En efecto, este es un tratamiento de

presin y temperatura del recipiente. Cuando se prueba en la condicin relativamente dctil,

por encima de la temperatura de ductilidad nula, el material ceder en los extremos de las

grietas y las fallas y en los puntos de esfuerzo residual elevado de soldadura. En realidad, este

procedimiento reducir los esfuerzos residuales y provocara una redistribucin en los extremos

de las grietas. Entonces, el recipiente estar en condiciones ms seguras para el

funcionamiento subsiguiente. Este procedimiento se denomina a veces nulificacin de muescas.

2.2.2. DISEO Y CONSTRUCCIN DE RECIPIENTES.

El cdigo ASME lista una serie de cargas que deben ser consideradas en el diseo de

recipientes a presin. Entre estas se encuentran las de impacto, el peso del recipiente en

condiciones de operacin y prueba, cargas superpuestas de otros equipos y tuberas, cargas a

consecuencia de los vientos y terremotos, esfuerzos por gradiente de temperaturas y cargas

localizadas de soportes internos y externos. En general, el Cdigo no proporciona valores para

estas cargas o mtodos para determinarlas y no proporciona frmulas para determinar los

esfuerzos de estas cargas. Los ingenieros deben tener un amplio conocimiento en mecnica y

resistencia de materiales, a fin de resolver estos problemas.


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2.2.3. CUIDADOS DE LOS RECIPIENTES A PRESIN.

La proteccin en contra de la presin excesiva entra en gran parte en los requisitos del Cdigo

sobre los dispositivos de alivio. La exposicin al fuego se cubre tambin en el Cdigo; sin

embargo, en ste no hay disposiciones para la posibilidad de sobrecalentamientos locales y

debilitamiento de cualquier recipiente en un incendio. El aislamiento reduce la capacidad de

alivio que se requiere y tambin la posibilidad de sobrecalentamientos locales.

Una vlvula reductora de la presin en una lnea que conduzca a un recipiente a presin no

ser una proteccin adecuada contra la presin excesiva. Su falla someter al recipiente a la

presin completa de la lnea.

Los recipientes que tengan un ciclo operacional que implique la solidificacin y la fundicin de

slidos podrn desarrollar presiones excesivas. Un tapn slido de material puede sellar un

extremo del recipiente. Si se aplica calor a ese extremo para provocar la fusin, la expansin

del lquido podr hacer que se acumule una presin elevada y dar quiz como resultado la

cedencia o la ruptura. La solidificacin en las tuberas de conexin puede crear problemas

similares.

Algunos recipientes se pueden exponer a una explosin o a una reaccin qumica

descontrolada. Esto requiere vlvulas de alivio, discos de ruptura o, en casos extremos, una

barricada (en recipientes eliminables). Un recipiente con un disco grande de ruptura necesita

anclajes diseados para el impulso del chorro al saltar el disco.

Es preciso tomar en consideracin el vaco. Casi siempre es posible que el contenido de un

recipiente se contraiga o se condense lo suficiente para provocar un vaco interno. Si el

recipiente no puede soportar el vaco, deber tener vlvulas de interrupcin de vaco. Las

operaciones inadecuadas en un proceso pueden dar como resultado que el recipiente sobrepase

la temperatura de diseo. La nica solucin para este problema es el control adecuado. Los

procedimientos de mantenimiento pueden provocar tambin temperaturas excesivas.

Las temperaturas excesivamente bajas pueden implicar un riesgo de fractura por fragilidad. Un

recipiente que no se utilice en climas fros, podr estar a una temperatura inferior a cero y muy

por debajo de su temperatura de ductilidad nula. Al ponerlo en servicio, el recipiente se deber

calentar lentamente y de manera uniforme, hasta que est por encima del punto de ductilidad

nula. Un valor seguro para una placa, si no se conoce su temperatura de ductilidad nula, es el

de 38C (100F).


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El recipiente no se deber someter a presin hasta sobrepasar esa temperatura. Incluso por

encima de la temperatura de ductilidad (NDT), el enfriamiento o el calentamiento con una

rapidez excesiva pueden provocar esfuerzos trmicos elevados. La corrosin es quiz la mayor

amenaza para la vida de un recipiente. Los recipientes llenos en forma parcial tienen con

frecuencia picaduras importantes en la entrecara lquido-vapor. Por lo comn los recipientes no

tienen un margen de corrosin en la parte exterior.

La falta de proteccin contra el medio o el derramamiento de los productos qumicos corrosivos

pueden reducir la vida de un recipiente. El aislamiento puede contener sustancias dainas. Los

cloruros en los materiales de aislamiento pueden provocar grietas en los aceros inoxidables.

Hay muchos modos en los que un recipiente a presin puede sufrir daos mecnicos. Los

cascos se pueden abollar o incluso perforar pueden caerse o tener cables de levantamiento

sujetos en forma inadecuada, se pueden romper los pernos, doblarse las bridas mediante un

apretamiento excesivo de los pernos, y las caras de contacto de los empaques pueden rasparse

o abrirse, las paletas giratorias pueden raspar el casco o cuerpo y provocar desgaste y se puede

colocar una brida con un empaque que este a mitad de la ranura y a mitad fuera de ella.

La mayor parte de esos tipos de daos se pueden evitar mediante la utilizacin de sentido

comn y mucho cuidado. Si se reparan los daos mediante la rectificacin, como en el caso de

los cascos con abolladuras, puede ser necesario aliviar de esfuerzos la zona reparada. Algunos

aceros son propensos a volverse quebradizos por envejecimiento, despus de deformaciones

importantes. Uno de los procedimientos ms seguros es el de cortar y retirar la zona daada y

reemplazarla. No obstante, cualquier reparacin es aceptable si se hace de acuerdo con las

reglas del cdigo de recipientes a presin.

Los recipientes a presin se deben inspeccionar peridicamente. No se puede dar ninguna regla

sobre la frecuencia de esas inspecciones; depende de las condiciones operacionales. Si las

primeras inspecciones de un recipiente indican un ndice bajo de corrosin, se podrn alargar

los intervalos entre inspecciones. Algunos recipientes se examinan con intervalos de cinco aos

y otros, hasta una vez por ao. La medicin de la corrosin es un concepto importante de

inspeccin. Uno de los modos ms convenientes de medir el espesor (y la corrosin) es utilizar

un medidor ultrasnico. Es preciso observar y sealar la ubicacin de la corrosin y si es

uniforme o se localiza en socavamientos profundos. Se deben examinar las grietas, las fugas y

todos los tipos de distorsiones. Las grietas son particularmente peligrosas, porque pueden

provocar fallas repentinas. Casi siempre se deja el aislamiento en su lugar durante la inspeccin

de los recipientes aislados; sin embargo, si se sospecha que hay una fuerte corrosin externa,


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ser preciso retirar el aislamiento. Para los exmenes son tiles todas las formas de pruebas no

destructivas.

El cuidado al volver a montar el recipiente es muy importante. Se deben colocar

adecuadamente los empaques, sobre todo si estn en ranuras. Los pernos tendrn que

apretarse en la secuencia adecuada. Sin embargo, en algunos casos crticos y con pernos

grandes es necesario controlar el apretamiento de los pernos mediante llaves de torsin,

micrmetros y dispositivos para apretar pernos mediante su calentamiento. Despus del

montaje, se somete algunas veces a los recipientes a una prueba hidrosttica.

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Diseno Torre Empacada