DiseñoDiseñoDiseñoDiseñoDiseñoDiseñoDiseñoDiseño Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes Mecánico de Recipientes a Presión a Presión a Presión a Presión a Presión a Presión a Presión a Presión –––––––– Parte 3Parte 3Parte 3Parte 3Parte 3Parte 3Parte 3Parte 3--------4 4 4 4 4 4 4 4

Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Ing. Jorge Arzola C.Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007Venezuela 2007

febrero de 2008 1Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

Lección No.3

Diseño de recipientes esféricos

sometidos a presión interna

Los recipientes a presión esféricos son empleados regularmente para servicios de alta responsabilidad como almacenamiento de gases combustibles, tóxicos o cuando el peso es un factor importante.Los recipientes esféricos, al distribuir equitativamente la presión sobre todos los

espesor

febrero de 2008 2Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

equitativamente la presión sobre todos los puntos, se convierten en los tipos de construcción ideales.

t = (P x R ) / (2SE – 0.2P) ……..( UG-27(d))óP = (2SEt ) / (R + 0.2t) …………( UG-27(d))

Estas formulas aplican cuando : t <= 0.356 RP <= 0.665 SE

Lección No.3

Diseño de recipientes esféricos

sometidos a presión interna

Los recipientes a presión esféricos son empleados regularmente para servicios de alta responsabilidad como almacenamiento de gases combustibles, tóxicos o cuando el peso es un factor importante.Los recipientes esféricos, al distribuir equitativamente la presión sobre todos los

febrero de 2008 3Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

equitativamente la presión sobre todos los puntos, se convierten en los tipos de construcción ideales.

t = (P x R ) / (2SE – 0.2P) ……..( UG-27(d))óP = (2SEt ) / (R + 0.2t) …………( UG-27(d))

Estas formulas aplican cuando : t <= 0.356 RP <= 0.665 SE

Diseño de recipientes esféricos

sometidos a presión interna

• Donde:

• T = Espesor mínimo requerido

• P = Presión de Diseño.

• P´= MAWP

• S = Esfuerzo máximo permitido.

• R = Radio Interno.

• E = Eficiencia de la junta.

Ejemplo No.1 : Estimar espesor mínimo requerido.

Datos de Diseño:

P = 100 psi

R = 72” (Radio Interior)

S = 17500 lbs/in² ( Asuma Mat. SA-516 @ temp. Entre 20 y 650 °F )

• E = Eficiencia de la junta. @ temp. Entre 20 y 650 °F )

E = 1.00

Temperatura de Diseño = 200°F

Indice de Corrosión = 0.125”

t = ( P x R ) / (2 SE – 0.2P)

t = (100 x 72) / [ 2(17500)(1)-0.2(100)]

t = 0.205”

t = 0.205” + 0.125” = 0.330”

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Diseño de Recipientes Esféricos

Dado que 0.330” no es un espesor comercial para láminas el diseñador debe regularmente elegir el espesor inmediato superior disponible. Si asumimos que se selecciona 0.375” tendremos que:

P´= (2SEt) / (R + 0.2t)

P´=[2(17500)(1.00)(0.375)]/[(72+0.2(0.3

• Para la condición corroída:

P´= [2(17500)(1.00)(0.375”-0.125”)]/[72.125 + 0.2(0.375”-0.125”)] = 121 psi.

Nótese que: t <= 0.356 RP´=[2(17500)(1.00)(0.375)]/[(72+0.2(0.3

75)]

P´= 182 psi.

Esta será la máxima presión de trabajo admisible para la condición nuevo y frío ( N y F )

Nótese que: t <= 0.356 R

P <= 0.665 E

febrero de 2008 Diseñado por Ing.Jorge Arzola C. 5

Lección No.4Diseño de Cuerpos Cilíndricos

sometidos a presión interna

• Debido a la geometría cilíndrica de estos recipientes, los esfuerzos que se ejercen sobre la junta longitudinal resultan en doble de la que obra sobre las costuras circunferenciales.

febrero de 2008 Diseñado por Ing.Jorge Arzola C. 6

S1 = (P x D) / 4t S2 = (P x D ) / 2tS1= Esfuerzo Longitudinal (σlp)S2= Esfuerzo Circunferencial (σp)

Deducciones

t = (P x R ) / ( SE – 0.6P ), ó P = ( Set ) n/ ( R + 0.6t)

Donde : t = Espesor mínimo requeridoP = Presión de diseñoR = Radio InternoS = Esfuerzo Máximo AdmisibleS = Esfuerzo Máximo AdmisibleE = Eficiencia de la junta. Notas:1)- Regularmente el esfuerzo sobre la costura longitudinal gobierna el cálculo del espesor del cuerpo cilindrico.2)- Estas fórmulas son aplicables cuando:

* t <= ½ R* P <= 0.385 SE

febrero de 2008 7Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

Recipiente Cilíndrico sometido a presión interna

Ejemplo No.2Datos de Diseño:

P = 100 psi

R = 72”

S = 17500 lb/ in² (Asuma Matl. SA-516 Gr.70)

Temp.de Diseño: 200 °F

t = (P x R) / (SE – 0.6P)= (100 x 72)/ [(17500)(1)-(0.6)(100)]= 0.412” + Corrosión= 0.412”´+ 0.125” = 0.537”

Nuevamente, dado que 0.537” no es un espesor de lámina comercial, el diseñador debe elegir el espesor comercial inmediato superior. Si asumimos que elige 5/8” Temp.de Diseño: 200 °F

Indice de Corrosión: 0.125”

febrero de 2008 8Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

superior. Si asumimos que elige 5/8” (0.625”), tendremos que:

P´(N y F ) = (SEt) / (R + 0.6t) = (17500)(1.00)(0.625”)/(72”+0.6(0.6252))= 151 psi.

P´(Corroído) = (17500)(1.00)(0.625”-0.125”)/(72” – 0.6(0.625-0.125”)= 120 psi.

El participante debe notar que manteniendo los mismos parámetros de diseño, el recipiente cilíndrico requiere el doble (0.412”) de espesor requerido para un recipiente esférico (0.206”) ( Revisar Lección No.3)

Recipientes Cilíndricos

febrero de 2008 9Diseñado por Ing.Jorge Arzola C.

Recipientes Cilíndricos : Diseño, Fabricación y Montaje