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www.arvengconsulting.com
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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