martes, 2 de junio de 2015

Introducción al Código ASME, Sección VIII, División 1

En esta parte del código ASME se establecen los requerimientos mínimos para el diseño, fabricación e inspección de los recipientes sometidos a presión. Además establece los procedimientos para obtener las certificaciones autorizadas de ASME.


División 1

Es un compendio de normas de diseño para las partes constitutivas de los recipientes sometidos a presión, las cuales están basadas en la teoría de la membrana. Las fórmulas mandatorias que determinan los espesores en todas las partes sujetas a presión, obedecen a los esfuerzos directos admisibles basados en 1/4 del esfuerzo último a la tensión.
Las siguientes clases de recipientes no están incluidos en el alcance de esta división:

• Aquellos que se encuentran considerados en el alcance de otras secciones.
• Calentadores tubulares sujetos a fuego.
• Contenedores de presión con partes integrales de dispositivos mecánicos reciprocantes o rotativos.
• Estructuras donde su función primaria es la de transportar fluidos de un lugar a otro (sistemas de tuberías).
• Componentes de tuberías (tubos, bridas, válvulas, accesorios, etc).
• Recipientes de almacenaje de agua, siempre que las siguientes limitaciones no sean excedidas:

– Presión de diseño de 300 PSI.
– Temperatura del agua 210°F (99°C)
– Capacidad de agua 120 galones (454.3 lt)

• Recipientes que no excedan 15 PSI de presión de operación.
• Recipientes que tienen diámetro interior, ancho, altura o sección de área diagonal que no exceda a 6”.
• Recipientes menores a 454.3 lt (120 galones) de capacidad.

Limitaciones de presión:

• Recipientes sujetos a presión interna mayor a 3000 PSI (211 kg/cm2) no están incluidos en el alcance de esta división.
Para presiones mayores a 3000 PSI es necesario realizar estudios específicos adicionales que corresponden a la Sección VIII, división 3.

Presión de diseño

La presión de diseño interna se determina según:

P = Presión máxima de trabajo permitida (MAWP) + 30 PSI, si la presión máxima de trabajo es menor
o igual a 300 PSI.
P = 1.1 veces la presión máxima de trabajo permitida (MAWP), si la presión máxima de trabajo es mayor a 300 PSI.
MAWP: Maximum Allowable Working Pressure

Corrosión

• El usuario o su agente asignado deberá especificar el sobrespesor para prever futura corrosión. Si no se especifica sobrespesor para corrosión, esto debe ser indicado en el “Data Report”.
• Debe preverse un sobrespesor suficiente para toda la vida útil planificada del recipiente o de lo contrario utilizar algún método de protección adecuado.
• El espesor para corrosión no necesita ser igual en todas las partes del recipiente si se preven velocidades de corrosión distintas.
• Para un recipiente sujeto a corrosión se le deberá proveer un drenaje en su parte inferior.

TIPOS DE RECIPIENTES

Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de procesos.
Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o convergen de algún
proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques.
Los diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:
POR SU USO
Los podemos dividir en recipientes:
- De almacenamiento.
- De procesos.
POR SU FORMA

Los recipientes a presión pueden ser:
- Cilíndricos.
- Esféricos.

Los recipientes cilíndricos pueden ser horizontales o verticales con cabezales soldados en ambos extremos.
Los recipientes esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volúmenes a altas presiones. Puesto que la forma esférica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo la fabricación de estos es mucho más costosa en comparación a los recipientes cilíndricos.

TIPOS DE CABEZALES

Cabezales hemisféricos
Utilizadas exclusivamente para soportar presiones altas. Como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo de fabricación es alto y no hay límite dimensional para su fabricación.
Cabezales elipsoidales
Son empleadas cuando el espesor calculado de un cabezal toriesférico es relativamente grande, ya que los cabezales elípsoidales soportan mayores presiones que los toriesféricos. El proceso de fabricación de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relación 2:1, su costo de fabricación es mediano.
Cabezales torisféricos
Son los de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan medianas presiones, su característica principal es que el radio de la corona interna es igual a su diámetro exterior. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 mts.
Cabezales cónicos
Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulación de sólidos y como transiciones en cambios de diámetro de recipientes cilíndricos. Su uso es muy común en torres fraccionadoras o de destilación, no hay límites en cuanto a dimensiones para su fabricación.
Cabezales planos
Se utilizan para recipientes sujetos a presión atmosférica generalmente, aunque en algunos casos se
usan también en recipientes a presiones bajas. Su costo de fabricación entre los diferentes tipos de
cabezales es el menor. Se utilizan también como fondos de tanques de almacenamiento de grandes
dimensiones.

MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESION

Aceros al carbono y de baja aleación.
Los aceros al carbono y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros. Básicamente son recomendables para la
mayoría de los recipientes donde no existen altas presiones ni temperaturas.

Los recipientes a presión pueden ser fabricados con aceros SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con
las siguientes consideraciones:

1.- Los recipientes no contengan líquidos ó gases letales.
2.- La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.
3.- El espesor de la placa no exceda de 5/8"
4.- El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.
5.- El material no sea usado para calderas.

Uno de los aceros más usados en los propósitos generales en la construcción de recipientes a presión es el SA-283 C. Estos aceros tienen una buena ductilidad, soldabilidad y son fácilmente maquinables. Este es también uno de los aceros más económicos apropiados para recipientes a presión; sin embargo, su uso es limitado a recipientes con espesores de placas que no excedan de 5/8“.

Para recipientes con espesores mayores de cuerpo y presión de operación moderadas el acero SA-285 C
es muy usado. En el caso de presiones altas o diámetros grandes de recipientes, un acero de alta resistencia puede ser usado como el acero SA-212 B. Este acero es más caro que otros tipos de aceros.

El acero SA-283 no puede ser usado en aplicaciones con temperaturas sobre 650°F; el SA-285 no puede
ser usado en aplicaciones con temperaturas que excedan de 900°F, y el SA-212 es un acero para temperaturas entre 650 y 1000°F.

Para temperaturas de servicio bajas (-50 a -150°F) un acero niquelado tal como un SA-203 puede ser
usado. Normalmente el fabricante debe hacer pruebas de impacto para determinar la aplicación de cada tipos de acero.

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