diseño de recipientes

ESCUELA POLITECNICA NACIONALINGENIERIA QUIMICA

Lorena JaramilloEnero 2015

Diseño de recipientes

Que comprende el diseño de un recipiente

Presión y temperatura de operación ydiseño

Materiales de construcción

Dimensiones y orientación

Tipos de cabezas a utilizar

Aberturas y conexiones requeridas

Especificaciones internas



Presión de diseño:

Es igual a la presión máxima a la cual va a estarsometido el recipiente más un rango deseguridad (5 o 10 %). Se añade la presiónhidrostática si es representativa.


Temperatura de diseño:

También la temperatura de diseño es superiora la temperatura de trabajo en 50 OF(30OC)

Materiales

• Se elige un material compatible con lassustancias con las que tendrá contacto.

• Generalmente se fabrican de aceros al carbono,alta o baja aleación y plásticos reforzados.

• Se analiza también la factibilidad deconstrucción específica del tanque. Soldadura.


Resistencia del material

Se elige un valor considerablemente pordebajo del esfuerzo a la ruptura (tensilestrength) y el límite elástico (yield stress).


Resistencia del material


Eficiencia de la soldadura (welded-jointefficiency)

• Se usa en la forma de un factor que se multiplica por la resistencia del material para corregir su valor.

• Depende del tipo de soldadura utilizada y del análisis realizado para comprobar la eficiencia de la misma. 1 es para tuberías sin costura

• Se representa con las letras E ó J.


Corrosión permisible:

Es el espesor adicional del metal añadido para permitir la pérdida de material por corrosión y erosión.

Para acero al carbono se usa 3 mm, para otros materiales más resistentes se usa tolerancia mínima de 2 mm, donde hay condiciones más severas 4 mm.


Prueba hidrostática

Es una prueba que se realiza a tanquessometidos a presión interna o externa y sistemasde tuberías, con el objetivo de detectar fugas.

Hermeticidad: Se aísla el sistema y se observa sihay fugas.

Resistencia: Midiendo deformacionespermanentes.


Espesor mínimo de pared


Espesor de recipientes cilíndricos

De pared delgada: Di/t > 10

De pared gruesa: Di/t < 10


Diseño del recipientes

• Espesor de la pared del recipiente

𝑡 =𝑃𝑅𝑖

𝑆𝐸 − 0,6𝑃=

𝑃𝑅𝑜𝑆𝐸 + 0,4𝑃

t espesor mín requerido de pared de recipiente(in)P presión aplicada en el interior del recipiente (psig)Ri radio interno del recipiente (in)S Resistencia de trabajo máx admisible del material (psi)E eficiencia de la soldadura

Tipos de tapas

• Planas

• Abovedadas

Hemisféricos Elíptico Torisférico


Tipos de tapas y cabezales• Planas

• Abombadas o abovedadas

Hemisférico elíptico torisférico


Diseño de tapas abovedadas

• Torisféricas (cóncavas): más comunes para recipientes que trabajan a P<15 bar

• Elíptico: P>15 bar más económico, se debe hacer una comparación entre torisféricas y elipsoidales.

• Hemisféricas: presiones elevadas, másresistentes, más caras


Diseño de tapas planas

𝑡 = 𝐷𝑒𝐶 𝑃

𝑆 𝐸

• Cp: Constante de diseño, según tipo de unión (brida, soldadura)

• De: Diámetro nominal de la placa



Placa bridada

C=0,17 𝑟𝑐 > 3 𝑡𝐶 = 0,1 𝐷𝑒 = 𝐷𝑖




𝐶 =0,33𝑡

𝑡𝑠ts

espesor de la carcaza

𝐷𝑒 = 𝐷𝑖



Placas soldadas al cilindro

𝐶 = 0,25𝐷𝑒 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙𝑐í𝑟𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜𝑠

Diseño de tapas abombadas

L (rc) Radio de la corona

Diseño de las tapas abovedadas


Relación longitud o altura y

diámetro

Relación L/D

Recipientes grandes L/D = 1 a presión

atmosférica

Para tanques medianos y

pequeños

L/D = 2 a presión

atmosférica

Para tanques medianos y

pequeños

L/D = 4 - 6 a presión


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