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MSc. Ing. Harold Alconz Ingala__________________harold.alconz@ypfbtransporte.comInspector Certificado de Tanques API-653CN: 43795
Inspector de Puentes Grúa ASME serie B30CN: CICB V-6238
MARCELO CORDOVA VELASCOIngeniero Electromecánico
R.N.I.: 12.869
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Introducción
SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS MECÁNICOS(American Society of Mechanical Engineers)
ASME
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Introduccion
EL Código ASME establece los requerimientos para lafabricación, diseño, materiales, aseguramiento decalidad, pruebas y certificación, de Calderas dePotencia, Recipientes a Presión y ComponentesNucleares. (Equipos Nuevos)
The National Board of Boiler and Pressure VesselInspectors establece uniformidad en la construcción,instalación, reparación , mantenimiento e inspección decalderas y recipientes a presión. El National BoardInspection Code es un estándar Nacional Americanoque provee Reglas y Guias para la Reparación,Alteración e Inspección en Servicio de Equipos aPresión.(Equipos en Operación)
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Códigos ASMESección I: Calderas de Potencia
Sección II: Parte A, B, C: Materiales
Sección II: Parte D: Propiedades de los Materiales
Sección III: Plantas de Potencia Nuclear
Sección IV: Calderas para calefacción
Sección V: Pruebas No destructivas
Sección VI: Reglas Recomendadas para el Cuidado y Operación de Calderas para Calefacción
Sección VII: Reglas Sugeridas para el Cuidado de Calderas de Potencia
Sección VIII: Div.1 Recipientes a Presión
Sección VIII: Div.2 Reglas Alternativas para Recipientes a Presión
Sección IX: Calificación de Procedimientos de Soldadura
Sección X: Recipientes a Presión de Plástico Reforzado y Fibra de Vidrio
Sección XI: reglas para Inspección en Servicio de Plantas de Potencia Nuclear
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Estampa ASME
Calderas de Potencia
Ensamble de Calderas de Potencia
Recipientes a Presión
Reglas Alternas para Recipientes a Presion
Componentes Nucleares
Recipientes Miniatura
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Temario
Introducción (U)
Sub-Sección A: Requerimientos General
•Parte UG – General
Sub-Sección B: Métodos de Fabricación
•Parte UW – Recipientes de Pared Soldada
Sub-Sección C: Materiales de Construcción
•Parte UCS – Material: Acero al Carbono
Apéndices Mandatorios
Apéndices No Mandatorios
El prefijo “U” denota “Unfired” (no expuesto a fuego directo)
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DEFINICIÓN
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Aquellos en el alcance de otras seccionesHornosEquipos con componentes internos (compresores,bombas, etc.)TuberíasComponentes de tuberíasRecipientes de agua con menos de: 300 psi y 210 °F y 120 gal.Tanques de almacenamiento de agua calienteRecipientes bajo 15 psi (externa, interna o diferencial)Recipientes con ID, ancho, largo o sección transversal menor a 6”Para ocupación humana Sección VIII, división 1, y sus agregados
subsecuentes.
Exclusiones
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Tanques de almacenamiento presurizados.Tanques acumuladores, etc.
Cambiadores de calor.Reactores.Torres fraccionadoras.Torres de destilación.Separadores Bifásicos ó Trifásicos.Tanque de sello
APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA
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CLASIFICACIÓN
Recipiente aPresión
Por su forma
Por su usoDe almacenamiento.
De proceso.
Cilíndricos.
Esféricos.
Horizontales
Verticales
Sección transversal no circular
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
Cartabones.
Entrada de hombre
Tapa
Cuerpo
Soporte (faldón)
Boquillas
Anillo base.
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
Tapa
Registro hombreBoquillas
Soporte (tipo silleta)
Cuerpo
Cartabones.
Boquilla (Cople)
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
Tapas planas. Toriesféricas. Semiélípticas 2:1. Semiesféricas.
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
h
h=D/4
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
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Identificación de partes
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Identificación de partes
Brida de cuello soldable (Welding Neck). Brida deslizable (Slip-On). Brida de traslape (Lap-Joint) Bridas roscadas (Threaded) Bridas ciegas (Blind).
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
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Identificación de partes
Trazo Habilitado Roldado Armado de cuerpo.
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Identificación de partes
Silletas.cartabones
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Identificación de partes
Soporte (faldón)
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Identificación de partes
Mensulas
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IDENTIFICACIÓN DE PARTES
Viga
Angulo
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Identificación de partes
Codo 90°Codo 45º
Retornos 180º TEE
CAP
Reducción ConcéntricaReducción Excentrica
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Identificación de partes
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MATERIALES
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MATERIALESTabla UCS-23 -Aceros Al carbono y de baja aleación, Tabla 3 para pernos y Tabla 1Apara otros aceros al carbono.
Tabla UNF-23 - Metales no ferrosos, Tabla 3 para pernos y la Tabla 1B para otrosmetales no ferrosos.
Tabla UHA-23 - Aceros de alta Aleación, Tabla 3 para pernos y Tabla 1A para otrosaceros de alta aleación.
Tabla UCI-23 — Valores de esfuerzo máximo permitido en tensión para hierro fundido.
Tabla UCD-23 - Valores de esfuerzo máximo permitido en tensión para hierro dúctilfundido.
Tabal UHT-23 — Valores de esfuerzo máximo permitido en tensión para acerosferríticos con propiedades agregadas por tratamiento térmico.
Tabla ULT-23 — Valores de esfuerzo máximo permitido en tracción para aceros alníquel de 5%, 8%, y 9% y de aleación de aluminio 5083-0 a temperaturas criogénicaspara construcción soldada y no soldada.
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Recubrimientos
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Subseccion A …Requerimientos GeneralesParte UG… Requerimientos Generales para todos los Métodos de
Construcción y todos los Materiales
Subsection B ...Requerimientos Pertinentes a Métodos de fabricación de Recipientes a Presión
Parte UW-Requerimientos para Recipientes a Presión fabricados por soldaduraParte UF- Requerimientos para Recipientes a Presión fabricados por forja Parte UB- Requerimientos para Recipientes a Presión fabricados por Brazing
Subsection C …Requerimientos Pertinentes a Clase de Materiales Parte UCS- Requirimientos para Recipientes construidos de acero al carbon y baja
aleacionParte UNF… Requerimientos para Recipientes construidos de Materiales No Ferrosos
DISEÑO
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La presión interna a la que esta sujeto el elemento mas débil del recipiente correspondiente al esfuerzomáximo admisible, cuando se supone que el recipiente esta:
•En estado de desgaste por corrosión
•A una temperatura controlada
•En posición normal de trabajo
•Bajo el efecto de otras cargas (carga de viento, presión interna, presión hidrostática, etc.) queson aditivas a la presión interna.
• La presión máxima de trabajo permitida (MAWP) es la presión máximapermitida en la parte superior del recipiente, en su posición de operaciónnormal y en su temperatura respectiva. Este es el valor menor de (MAWP)
• El MAWP para una parte del recipiente es la máxima presión interna oexterna, incluyendo la carga estática, en conjunto con las cargas listadasen UG-22 que pueden ocurrir, pero excluyendo el espesor de metal para elmargen por corrosión a la temperatura designada.
• El MAWP puede ser asumido que sea la presión de diseño cuando loscálculos no sean hechos para determinar el MAWP.
UG-98
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Diseño MAP
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UG-20• Establece el requerimiento para la máxima temperatura de diseño y
la temperatura de diseño de metal. Este párrafo requiere que elUCS-66 sea usado para determinar si las pruebas de impacto sonrequeridas.
• La temperatura de diseño máxima debe ser igual o mayor que latemperatura de diseño esperada durante la operación.
• La máxima temperatura en cualquier punto no deberá exceder latemperatura máxima enlistada en las tablas de esfuerzo para laespecificación o la carta de presión externa, en caso que elrecipiente opere bajo presión externa.
• La temperatura mínima del metal usada en el diseño debe ser latemperatura más baja esperada en servicio como se permite eneste Código
Temp.Máxima
Mínima (MDMT)
RECIPIENTES A PRESIÓN EQUIPOS INDUSTRIALES DEL GOLFO S.A. DE C.V.
Diseño
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◦ La presión de diseño será la mayor de:Pdis= 1.10 x Pop max.Pdis= Pop max+ 30 psi
◦ La temperatura de diseño será la mayor de:Tdis = 1.10 x Top max.Tdis = Top max + 25 F /Pero no menor a 150°F
Calculo de presión y temperatura
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UCS-66
Diseño
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UG-23 El máximo valor de esfuerzo es el valor máximo que se puede usar con las regías de esta sección. Los valores máximos de tensión permitidos se proporcionan en la Subparte I de la Sección II, Parte D.
UG-22 CARGASCODE
PARAGRAPH DESCRIPTION
UG-22 (a) Internal or external design pressure (UG-21).UG-22 (b) Weight of the vessel and normal contents under operating or test
conditions.UG-22 (c) Superimposed static reactions from Weight of attached equipment.
UG-22 (d) (1) The attachment of internals.UG-22 (d) (2) The attachment of vessels supports.
UG-22 (e) Cyclic and dynamic reactions due to pressure or thermal variations, or from equipment mounted on a vessel, and mechanical loading.
UG-22 (f) Wind, snow and seismic reactions.UG-22 (g) Impact reactions such as those due to fluid shockUG-22 (h) Temperature gradients and differential thermal expansionUG-22 (i) Abnormal pressures, such as those caused by deflagration
Diseño
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a) El usuario o su agente designado debe especificar el margen por corrosión.
b) Recipientes que sean propensos al adelgazamiento, erosión o abrasión mecánica deben ser diseñados con una vida en operación acorde con las expectativas del dueño-usuario.
c) El material agregado no necesita ser uniforme a todo el recipiente, puede variar según los componentes en acuerdo al ataque, por corrosión esperado.
d) No se requiere espesor adicional cuando la experiencia, en servicio ha demostrado que no ocurre el fenómeno de corrosión
UG-25 Corrosión
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Diseño por corrosión
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El espesor de la envolvente bajo presión interna debe ser mayor que el calculadoen las siguientes fórmulas, excepto como lo permite el Apéndice 32. Además, sedebe considerar las cargas adicionales por UG-22 y considerar lo descrito en elpárrafo UG-16.
Nomenclatura
t = Espesor mínimo requerido de la envolvente en pulgadasP = Presión de diseño interna en Psi.R= Radio interior del anillo de la envolvente que se considere en pulgadasS = Máximo esfuerzo permitido en psi del material especificado.E= Eficiencia de juntas soldadas en envolventes cilíndricas y esféricas o eficienciade ligamentos entre aberturas, para recipientes soldados ver tabla UW-12 y paraligamentos entre aberturas use la eficiencia calculada por las reglas dadas en UG-53.
UG-27 Espesores de envolvente bajo presión interna.
RECIPIENTES A PRESIÓN EQUIPOS INDUSTRIALES DEL GOLFO S.A. DE C.V.
Calculo de espesores
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1) Esfuerzo Circunferencial (Junta Longitudinal).Cuando el espesor no excede la mitad del radio interior o "P" no excede 0.385 SE,las siguientes fórmulas aplican:
RECIPIENTES A PRESIÓN EQUIPOS INDUSTRIALES DEL GOLFO S.A. DE C.V.
2) Esfuerzo Longitudinal (Junta Circunferencial).Cuando el espesor no excede la mitad del radio interior o "P" no excede 1.25 SE,las siguientes fórmulas aplican:
Calculo de espfuerzos
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INSPECCIÓN ULTRASÓNICA Y RADIOGRAFIADOUW-11
UW-3
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UW-12
Eficiencia de juntas
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Calculo del espesor del cuerpo
MATERIAL SA-516-70
RADIO INTERIOR R = 84 in
MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE S =
EFICIENCIA DE LA JUNTA E = (SOLDADURA A TOPE RADIOGRAFIADOPOR PUNTOS)
TOLERANCIA POR CORROSION C = 0.125 in
TEMPERATURA DE DISEÑO T = 250° F
CARGA ESTATICA SH = 2 psi
PRESION DE DISEÑO P = 355 PSI
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MATERIAL DE LA TAPA SA 516-70
RADIO INTERIOR D = 84 in
MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE
S = 20, 000 psi
EFICIENCIA DE LA JUNTA E =1.00
CORROSION PERMISIBLE C = 0.125 in
TEMPERATURA DE DISEÑO T = 250° F
CARGA ESTATICA SH= 2 psi
PRESION DE DISEÑO P = 355 psig
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TAPA SEMIELIPTICA UG-32
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TAPA TORIESFERICA UG-32
0.885 (P)(L)t = ----------------+ C
S*E - 0.1*P
0.885(P+SH)(L+C)t = ------------------+ C
S*E - 0.1*(P+SH)
(122) (24 + 0.125) t = ----------------------------+ 0.125 =
(20,000)(1.00) - (0.1) (122)
MATERIAL SA-516-70
RADIO DE CORONA (CROWN RADIUS) L = 24 in
RADIO DE RODILLA (KNUCLE RADIUS) r= 1.4375”
MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE DE DISEÑO
S = 20,000 psi
EFICIENCIA DE LA JUNTA E =1.00
CORROSION PERMISIBLE C = 0.125 in
TEMPERATURA DE DISEÑO T = 150° F
CARGA ESTATICA SH= 2 psi
PRESION DE DISEÑO P = 120 psig
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(P)(L)t = ----------------
2S*E - 0.2*(P)
(P+SH)(L+C)t = ------------------- + C
2S*E - 0.2*(P+SH)
(1002) (84+ 0.125) t = ------------------------------ + 0.125 =
2*(20,000)(1.00) - (0.2) (1002)
MATERIAL SA 516-70
RADIO INTERIOR L = 84 in
MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE DE DISEÑO S = 20,000 psi
EFICIENCIA DE LA JUNTA E =1.00
CORROSION PERMISIBLE C = 0.125 in
TEMPERATURA DE DISEÑO T = 150° F
CARGA ESTATICA SH=2
PRESION DE DISEÑO P = 1000 psig
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MATERIAL SA 516-70
DIAMETRO d = 84 in
MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE DE DISEÑO S = 20,000 psi
EFICIENCIA DE LA JUNTA E =1.00
CORROSION PERMISIBLE C = 0.125 in
TEMPERATURA DE DISEÑO SH=2 psi
PRESION DE DISEÑO P = 250 psig
FIG. UG-34
Tapa plana UG-34
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Todas las aberturas en los recipientes a presión deben cumplir conlos requerimientos proporcionados en los párrafos UG-36 a UG-42.
Cuando los siguientes límites en tamaños de las aperturas sonexcedidos, se deberán utilizar las reglas suplementariasproporcionadas en el Apéndice 7:
• Para recipientes con diámetro de 60 pulgadas o menores, la mitad deldiámetro del recipiente sin exceder 20 pulgadas
• Para recipientes con diámetros mayores, un tercio del diámetro elrecipiente sin exceder de 40 pulgadas.
APERTURAS UG-36/UG-42
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Las reglas de refuerzo cubren tanto presión externa como la interna. Lasreglas se fundamentan en el concepto de reemplazo de área.
UG-45 ESPESOR DE CUELLO DE BOQUILLAS
Calculo de refuerzos
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12”< D < 16”(2) Registros de mano ó (2) conexiones roscadas de al menos 1/1/2” D (*)
12”< D < 18”(2) Registros de mano ó (2) conexiones roscadas de al menos 1/1/2” DN
18”< D < 36”(2) Registros de hombre ó (2) conexiones roscadas de al menos 2” DN
D > 36”(1) Registro de hombre ó (2) Registros de mano 4 x 6” o área equivalente
Aperturas para inspección UG-46
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Software de diseño
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PROCEDIMIENTO RELEVADO DE ESFUERZOS POST-SOLDADURA
UCS-56
UW-40
REQUERIMIENTOS PARA RELEVADO DE ESFUERZOS POST SOLDADURA
FORMADO DE ENVOLVENTES Y TAPAS
UG-80
UG-79
REDONDEZ EN ENVOLVENTES CILÍNDRICAS, CÓNICAS Y ESFÉRICAS
UG-81 TOLERANCIA EN TAPAS FORMADAS
UG-84 PRUEBAS DE IMPACTO
Fabricación
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