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RECIPIENTES A PRESIÓN: ASME VIII

Códigos de diseño, cálculo de: envolventes, cabezales,

conexiones, conos, diseño de faldones y cunas por

cargas de viento y sismo.

Curso Presencial

Introducción

Recipiente a presión: “cualquier vasija cerrada que sea

capaz de almacenar un fluido a presión manométrica,

ya sea presión interna o vacio, independientemente de

su forma y dimensiones”.

Introducción – Partes constitutivas

Reseña Histórica Recipientes

Históricamente: Sólo

Resistencia de Materiales.

Hoy: R.Materiales + NDE

+ C.S + Experiencia + FEA

USA: A.S.M.E. Section VIII División 1 y 2

Unión Europea: UNE-EN 13445

Alemania: A. D. Merkblatt Code

Reino Unido: British Code PD 5500

Francia: CODAP

China: GB-150

Códigos Aplicables

Requerimientos Aplicables

Códigos, sello y legislación

Especificaciones y Autores

• Código ASME II, V, VIII• Code Cases• Directiva Europea• Sellos y Certificaciones

• Especificaciones Clientes / Licenciantes

• Estándares• Autores de Referencia

• Revisiones y adendas

• Interpretación• Material Disponible• Orden de Prevalencia

Sec. I Power Boilers

Sec. II Materials

Sec. III Nuclear Facility Components

Sec. IV Heating Boilers

Sec. V Non Destructive Examination

Sec. VI Care of heating boilers

Sec. VII Care of power boilers

Sec. VIII Pressure vessels

Sec. IX Welding and B. Qualifications

Sec. X Fiber-Reinforced plastic PV

Sec. XI Insp. of nuclear power plant

Sec. XII Transport tanks

Código ASME - Secciones

ASME BPV code

Código ASME – Sección VIII

División 1Diseño por reglas (Conservador)Teoría: Esfuerzo NormalFactores de Diseño elevadosRecipientes hasta 210 kg/cm2Presiones mayores a 1atm

División 2Diseño reglas/análisis (Riguroso)Evaluación detallada de esfuerzosTeoría: máxima energía distorsiónEsfuerzos admisibles mayores

División 3Equipos con muy alta presiónMuy alta presión (700 kg/cm2)

Sección VIII

Organización de la Sección VIII, Div.1

Sección VIIIDivisión 1

Sub-sección C: Req.Materiales

• Parte UCS• Parte UNF• Parte UHA• Parte UCI• Parte UCL• Parte UCD• Parte UHT• Parte UIG• Parte ULW• Parte ULT• Parte UHX

Sub-sección B: Req.Fabricación

• Parte UW• Parte UF• Parte UB

Sub-sección A: Req.Generales

• Parte UG

Apéndices

• Obligatorios• No Obligatorios

Condiciones de Diseño

MDMTTº Diseño

P.Interior (diseño)P.Exterior (diseño)MAWP

P.PropioC.VivasC.MuertasC.Cíclicas

HLLCAInternosSteam Out

PH

VientoSismoNieve

TransporteIzado

A – Yield Strength

B – Tensile Strength

C – Rupture point

D – Allowable Stress

AB

C

Strength

Materiales – Esfuerzo Admisible

D

Hidrocarburos Sulfhídrico (H2S)

Ácido fluorhídrico (HF)

Aguas Ácidas, Aminas

Materiales – Industria Petroquímica

Baja Temperatura

Hidrógeno

Sosa, Medios cáusticos

Ácido Sulfúrico (H2SO4)

Cat. “A”: Juntas Longitudinales en envolvente, transiciones, conexiones y cabezales.

Categoría de Juntas: UW-3

Eficiencia de Juntas – Categoría

Eficiencia de Juntas – Análisis

ProjectLeft Head: [Category A] - long seam weld in head, not head to shell weldSemi-Elliptical Left head UW12 Column for this weld b

Double Left head weld type UW12 Column for joining circ weld cSpot Left head weld radiography Weld Type Number 1

UW-11(a) is NOT met Isolated long seam efficiency 0,85Allowed UW12 Column b

UW-11(a)(5)(b) is NOT met Allowed Head Longitudinal Efficiency 0,85Left Circ Weld: [Category A, B, C or D] head to shell weld

Double Left head to body circ-weld type UW12 Column for this weld cNone Left head to body circ-weld radiography Circ seam type number 1

Left circ weld efficiency 0,70Body Long Seam: [Category A]

Single Body long weld type UW12 column for the body long seam cNone Body long-weld radiography UW12 column for left circ weld c

UW-11(a) is NOT UW12 column for right circ weld cLong seam type number 3

UW-11(a)(5)(b) is NOT met left circ efficiency 0,7 Isolated long seam efficiency 0,60right circ efficiency 0,7 Allowed UW12 Column c

Allowed Circ Efficiency 0,70 Allowed Long Seam Efficiency 0,60

Web Example

Aplicación para determinar la Eficiencia de Juntas

Esfuerzos debido a Presión Interior

Recipiente Esférico Recipiente Cilíndrico

Presión Interior

Diseño de Partes - Envolvente

Presión Interior:

UG-27 c), 1) y 2):

Se inducen 2 esfuerzos:

Esf. Circunferencial (mayor):

Esfuerzo Longitudinal:

t será el mayor de ambos.

t = Esp. requerido

R = Radio interior

P = Presión de diseño

E = Eficiencia de junta

S = Esfuerzo máximo permisible a tensión del material, ASME II, partD.

Diseño de Partes – Envolvente

Cabezal Semielíptico

Presión Interior:

Se calcula según UG-32 d):

El espesor por presión exterior será el mayor de lo indicado en UG-33 a-1) y d):

a-1) Usar 1.67 x presión exterior en la fórmula de presión interior. E=1.

d) = semiesféricos (UG-33 c)

t = Esp. Requerido

D = Diámetro interior

P = Presión de diseño

E = Eficiencia de junta

S = Esfuerzo máximo permisible a tensión del material, ASME II, part D.

Diseño de Partes – Cabezales

Diseño de Partes – Cabezales

Diseño de Partes – Conexiones

Brida

Cuello

Refuerzo

Refuerzo Externo Auto-reforzada

Refuerzos:

Cuando agujereamos, debemos “reponer” el material sustraído. Existen dos configuraciones:

→ Refuerzo adicional (chapas soldadas)

→ Refuerzo integral (sin chapa soldada)

Diseño de Partes – Refuerzo

Equipos verticales:

Viga empotrada con carga uniformemente distribuida.

La fuerza en el c.g. será:

F= Presión del viento x Área

El momento en la base:

Mb= F x l

El momento en la L.T.:

Mt= F x (l -hf)

siendo hf la altura de la línea de tangencia inferior al suelo.

Diseño de Partes – Cargas Viento

Movimientos Sísmicos:

Determinar el espectro de aceleraciones.

Distintas normativas (NCSE-02, ASCE, UBC).

Frecuencia natural de vibración del recipiente: Moss, Megyesy, etc.

Determinar el cortante o “Base Shear”.

Habitualmente, analizamos el caso en operación.

0.00 ·g

0.02 ·g

0.04 ·g

0.06 ·g

0.08 ·g

0.10 ·g

0.12 ·g

0.14 ·g

0.16 ·g

0.0seg

0.5seg

1.0seg

1.5seg

2.0seg

2.5seg

3.0seg

3.5seg

4.0seg

4.5seg

PERIODO

AC

ELER

AC

ION

ESP

ECTR

AL

Horizont Amort 5%, duct. 2

Diseño de Partes – Cargas Sismo

Diseño de Partes

SOPORTES

Estándar de Silletas y Cunas

Diseño de Partes – Soportes

Diseño de Partes - Internos

Soportes para internos:

Estimado bandejas: → ID(m) x 23 kg/m2.

Catalizadores: sólo inferior, debe sorportar la carga.

Packing: inferior y superior. El superior no soporta carga.

¡Atención! Grandes diámetros (4m).

Incluir pesos oferta.

Diseño de Partes - Aislamiento

Prueba Hidrostática (HT):

Comprueba la Integridad del equipo.

Requerimientos en UG-99.

Se recomienda utilizar el apartado (b) o (c).

St: Esfuerzo adm. a la temperatura de prueba.

Sd: Esfuerzo adm. a la temperatura de diseño.

Pruebas – Hidrostática

Transporte e Izado

MúltiplePórtico

Fallas en Equipos

Fractura frágil en PH. Baja Tº agua.

¡GRACIAS!

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