http://careers.slb.com/createaccount.aspxAnaco 22/03/2013Rivcardo sosa: 16.963.3743Seccion:01 Recipientes a presion

Que es un Recipiente a Presion

Tipos de recipientes a presin

Por su uso:De almacenamiento:Sirven nicamente para almacenar fluidos a presin y de acuerdo con sus servicios son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de da, tanques acumuladores.Por su forma:Los recipientes a presin pueden ser cilndricos o esfricos. Los primeros son horizontales o verticales y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos segn sea el caso.Los esfricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volmenes esfricos a altas presiones. Puesto que la forma esfrica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presin interna esta sera la forma ms econmica para almacenar fluidos a presin sin embargo en la fabricacin de estos es mucho ms cara a comparacin de los recipientes cilndricos.Que es presinEs la Fuerza ejercida por unidad de superficie de contacto: el pascal es una unidad de presin.EsfuerzoFuerza que acta sobre un cuerpo y que tiende a estirarla (traccin), aplastarla (compresin), doblarla (flexin), cortarla (corte) o retorcerla (torsin).Tipos de tapas de recipientes a PresinTapas planas:Se utilizan para recipientes sujetos a presin atmosfrica, generalmente, aunque en algunos casos se usan tambin en recipientes a presin. Su costo entre las tapas es el ms bajo. Se utilizan tambin como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones.Tapas toriesfericas:Son las de mayor aceptacin en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan grandes presiones manomtricas, su caracterstica principal es que el radio del abombado es aproximadamente igual al dimetro. Se pueden fabricar en dimetros desde 0.3 hasta 6 mts. (11.8 - 236.22 pulgs.).

Tapas semielipticas:Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesfrica es relativamente alto, ya que las tapas semielpticas soportan mayores presiones que las toriesfricas. El proceso de fabricacin de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relacin 2:1, su costo es alto y en Mxico se fabrican hasta un dimetro mximo de 3 mts.Tapas semiesfericas:Utilizadas exclusivamente para soportar presiones crticas, como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay lmite dimensional para su fabricacin.Tapa 80:10:Ya que en Mxico no se cuentan con prensas lo suficientemente grande, para troquelar tapas semielpticas 2:1 de dimensiones relativamente grandes, hemos optado por fabricar este tipo de tapas, cuyas caractersticas principales son: El radio de abombado es el 80% de dimetro y el radio de esquina o de nudillos es igual a el 10% del dimetro. Estas tapas las utilizamos como equivalentes a la semielptica 2:1.Tapas conicas:Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulacin de slidos y como transiciones en cambios de dimetro de recipientes cilndricos. Su uso es muy comn en torres fraccionadoras o de destilacin, no hay lmites en cuanto a dimensiones para su fabricacin y su nica limitacin consiste en que el ngulo de vrtice no deber de ser calculado como tapa plana.Tapas toriconicas:A diferencia de las tapas cnicas, este tipo de tapas tienen en su dimetro, mayor radio de transicin que no deber ser menor al 6% del dimetro mayor 3 veces el espesor. Tiene las mismas restricciones que las cnicas a excepcin de que en Mxico no se pueden fabricar con un dimetro mayor de 6 mas.Tapas planas con ceja:Estas tapas se utilizan generalmente para presin atmosfrica, su costo es relativamente bajo, y tienen un lmite dimensional de 6 mts. De dimetro mximo.

Tapas nicamente abombadas:Son empleadas en recipientes a presin manomtrica relativamente baja, su costo puede considerarse bajo, sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas, ser necesario analizar la concentracin de esfuerzos generada, al efectuar un cambio brusco de direccinEficiencia de la soldaduraEs la relacin entre las capacidades de transmisin de cargas de la soldadura y del metal base respectivamente. Se expresa de la siguiente manera:ns,x = Fs,x/Fmb,xdonde:Fs,x : Capacidad de transmisin de carga de la soldadura (Kgs, Kgs/cm).Fmb,x: Capacidad de transmisin de carga del metal base (Kgs, Kgs/cm).x: Fluencia, carga mxima, fatiga, impacto, etc.

El valor de la eficiencia puede ser menor, igual o mayor a la unidad, indicando que la soldadura tiene menor, igual o mayor capacidad de transmitir cargas que el metal base, respectivamente. El diseo de soldaduras debe tender a producir uniones con eficiencias cercanas a la unidad. En la prctica se usan eficiencias en el rango de 0,9 a 1,1.Otro trmino asociado con la eficiencia de la soldadura es el trmino de soldabilidad: es la capacidad de producir una unin capaz de transmitir las cargas o solicitaciones durante el servicio.En el caso de soldaduras por fusin, el trmino soldabilidad est asociado con la no formacin de estructuras frgiles una vez realizada la soldadura, En el caso de soldaduras de acero por procesos de fusin la soldabilidad est asociada con la no formacin de martensita.Tipos de presin.Presin AbsolutaEs la presin de un fluido medido con referencia al vaco perfecto o cero absoluto. La presin absoluta es cero nicamente cuando no existe choque entre las molculas lo que indica que la proporcin de molculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequea.Presin AtmosfricaLa presin atmosfrica es la presin ejercida por el aire atmosfrico en cualquier punto de la atmsfera. Normalmente se refiere a la presin atmosfrica terrestre, pero el trmino es generalizable a la atmsfera de cualquier planeta o satlite.Presin ManomtricaEsta presin es la que ejerce un medio distinto al de la presin atmosfrica. Representa la diferencia entre la presin real o absoluta y la presin atmosfrica. La presin manomtrica slo se aplica cuando la presin es superior a la atmosfrica. Cuando esta cantidad es negativa se la conoce bajo el nombre de presin negativa. La presin manomtrica se mide con un manmetro.Presin de operacin (Po)Es identificada como la presin de trabajo y es la presin manomtrica a laCual estar sometido un equipo en condiciones de operacin normal.Presin de diseo (P)Es el valor que debe utilizarse en las ecuaciones para el clculo de las partes constitutivas de los recipientes sometidos a presin.Presin de prueba (Pp)Se entender por presin hidrosttica de prueba y se cuantificar por medio de la siguiente ecuacin:Pp = P (1.5) Sta/StdP = Presin de diseo.Sta = Esfuerzo a la tensin del material a la temperatura ambiente.Std = Esfuerzo a la tensin del material a la temperatura de diseo.Presin de trabajo mxima permisibleEs la presin mxima a la que se puede someter un recipiente, en condiciones de operacin, suponiendo que l est:a) En condiciones despus de haber sido corrodo.b) Bajo los efectos de la temperatura de diseo.c) En la posicin normal de operacin.d) Bajo los efectos de otras cargas, tales como fuerza debida al viento presin hidrosttica, etc., cuyos efectos deben agregarse a los ocasionadas por la presin interna.Caractersticas de materiales de recipientes a presinGeneralmente se utilizan de acero inoxidable y de espesor de ms de 2 pulgadas para poder soportar presiones elevadas, como por ejemplo, gases licuados como nitrgeno, oxigeno liquido, que soporte la abrasin, erosin y la corrosin.Una vlvula de desfogue que permita que salgan los gases, de manera que no reviente el recipiente por tanta presin.En caso de que el contenido sea un combustible, un sistema que al salir los vapores, estos se incineren, de manera que no cause accidentes como explosiones.Usar en estos mismos vapores un sistema refrigerante que permita mantener una temperatura baja en el caso de que sean inflamables y que a la salida de los vapores estos regresen como liquido.Seleccin del material de recipientes a presinEspecificaciones de los aceros.Los aceros al carbn y de baja aleacin son usualmente usados donde las condiciones de servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.Los recipientes a presin pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes consideraciones:1.- Los recipientes no contengan lquidos gases letales.2.- La temperatura de operacin est entre -20 y 650F.3.- El espesor de la placa no exceda de 5/8"4.- El acero sea manufacturado por horno elctrico u horno abierto.5.- El material no sea usado para calderas.Uno de los aceros ms usados en los propsitos generales en la construccin de recipientes a presin es el SA-283 C.Estos aceros tienen una buena ductilidad, fusin de soldadura y fcilmente mquinables. Este es tambin uno de los aceros ms econmicos apropiados para recipientes a presin; sin embargo, su uso es limitado a recipientes con espesores de placas que no excedan de 5/8" para recipientes con un gran espesor de cascarn y presin de operacin moderadas el acero SA-285 C es muy usado. En el caso de presiones altas o dimetros largos de recipientes, un acero de alta resistencia puede ser usado como el acero SA-212 B es conveniente para semejantes aplicaciones y requiere un espesor de cascarn de solamente de 790% que el requerido por el SA-285 C. Este acero es tambin fcilmente fabricado pero es ms caro que otros aceros.CLASES DE MATERIALES.El cdigo ASME indica la forma de suministro de los materiales ms utilizados, lo cual va implcita en su especificacin. A continuacin se dan algunos ejemplos de materiales, su especificacin y forma de suministro. Ver tabla USC-23.Debido a la existencia de diferentes materiales disponibles en el mercado, en ocasiones no resulta sencilla la tarea de seleccionar el material ya que deben considerarse varios aspectos como costos, disponibilidad de material, requerimientos de procesos y operacin, facilidad de formato, etc.As pues es necesaria una explicacin ms amplia acerca del criterio de la seleccin de los materiales que pueden aplicarse a los recipientes como:ACEROS AL CARBONEs el ms disponible y econmico de los aceros, recomendables para la mayora de los recipientes donde no existen altas presiones ni temperaturas.ACEROS DE BAJA ALEACIONComo su nombre lo indica, estos aceros contienen bajos porcentajes de elementos de aleacin como nquel, cromo, etc. Y en general estn fabricados para cumplir condiciones de uso especfico. Son un poco ms costosos que los aceros al carbn. Por otra parte no se considera que sean resistentes a la corrosin, pero tienen mejor comportamiento en resistencia mecnica para rangos ms altos de temperaturas respecto a los aceros al carbn.En la tabla 3.1 se puede observar los aceros recomendados para los rangos de temperatura ms usuales.ACEROS DE ALTA ALEACIONComnmente llamados aceros inoxidables. Su costo en general es mayor que para los dos anteriores. El contenido de elementos de aleacin es mayor, lo que ocasiona que tengan alta resistencia a la corrosin.MATERIALES NO FERROSOSEl propsito de utilizar este tipo de materiales es con el fin de manejar sustancias con alto poder corrosivo para facilitar la limpieza en recipientes que procesan alimentos y proveen tenacidad en la entalla en servicios a baja temperatura.PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIOPROPIEDADES MECANICAS.Al considerar las propiedades mecnicas del material es deseable que tenga buena resistencia a la tensin, alto nivel de cadencia, por cierto de alargamiento alto y mnima reduccin de rea. Con estas propiedades principales se establecen los esfuerzos de diseo para el material en cuestin.PROPIEDADES FISICAS.En este tipo de propiedades se buscar que el material deseado tenga coeficiente de dilatacin trmica.PROPIEDADES QUIMICAS.La principal propiedad qumica que debemos considerar en el material que utilizaremos en la fabricacin de recipientes a presin es su resistencia a la corrosin. Este factor es de muchsima importancia ya que un material mal seleccionado nos causar muchos problemas, las consecuencias que se derivan de ello son:a. Reposicin del equipo corrodo. Un material que no sea resistente al ataque corrosivo puede corroerse en poco tiempo de servicio.b. Sobre diseo en las dimensiones. Para materiales poco resistentes al ataque corrosivo puede ser necesario dejar un excedente en los espesores dejando margen para la corrosin, esto trae como consecuencia que los equipos resulten ms pegados, de tal forma que encarecen el diseo adems de no ser siempre la mejor solucin.c. Mantenimiento preventivo. Para proteger los equipos del medio corrosivo es necesario usar pinturas protectoras.d. Paros debido a la corrosin de equipos. Un recipiente a presin que ha sido atacado por la corrosin necesariamente debe ser retirado de operacin, lo cual implica las prdidas en la produccin.e. Contaminacin o prdida del producto. Cuando los componentes de los recipientes a presin se han llegado a producir perforaciones en las paredes metlicas, los productos de la corrosin contaminan el producto, el cual en algunos casos es corrosivo.SOLDABILIDAD.Los materiales usados para fabricar recipientes a presin deben tener buenas propiedades de soldabilidad, dado que la mayora de los componentes son de construccin soldada. Para el caso en que se tengan que soldar materiales diferentes entre l, estos debern ser compatibles en lo que a soldabilidad se refiere. Un material, cuando ms elementos contenga, mayores precauciones debern tomarse durante los procedimientos de soldadura, de tal manera que se conserven las caractersticas que proporcionan los elementos de aleacin.Diagrama de esfuerzo y deformacin de un material.El esfuerzo se define aqu como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en trminos de fuerza por unidad de rea. Existen tres clases bsicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicacin de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales. La deformacin se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio trmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjuncin con el esfuerzo directo, la deformacin se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsin se acostumbra medir la deformacin cmo un ngulo de torsin (en ocasiones llamados detrusin) entre dos secciones especificadas. Cuando la deformacin se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensin lineal de un cuerpo, el cual va acompaado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformacin unitaria debida a un esfuerzo. Es una razn o numero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas (figura 17), su clculo se puede realizar mediante la siguiente expresin: e = e / L (14) donde, e : es la deformacin unitaria e : es la deformacin L : es la longitud del elemento

La curva usual Esfuerzo - Deformacin (llamada tambin convencional, tecnolgica, de ingeniera o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformacin en trminos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy til cuando se est interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propsito de diseo en ingeniera.Para conocer las propiedades de los materiales, se efectan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. Estos ensayos se clasifican en destructivos y no destructivos. Dentro de los ensayos destructivos, el ms importante es el ensayo de traccin.La curva Esfuerzo real - Deformacin real (denominada frecuentemente, curva de fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal fluya plsticamente hacia cualquier deformacin dada), muestra realmente lo que sucede en el material. Por ejemplo en el caso de un material dctil sometido a tensin este se hace inestable y sufre estriccin localizada durante la ltima fase del ensayo y la carga requerida para la deformacin disminuye debido a la disminucin del rea transversal, adems la tensin media basada en la seccin inicial disminuye tambin producindose como consecuencia un descenso de la curva Esfuerzo - Deformacin despus del punto de carga mxima. Pero lo que sucede en realidad es que el material contina endurecindose por deformacin hasta producirse la fractura, de modo que la tensin requerida debera aumentar para producir mayor deformacin. A este efecto se opone la disminucin gradual del rea de la seccin transversal de la probeta mientras se produce el alargamiento. La estriccin comienza al alcanzarse la carga mxima.

Diagrama esfuerzo-deformacin obtenido a partir del ensayo normal a la tensin de una manera dctil. El punto P indica el lmite de proporcionalidad; E, el lmite elstico Y, la resistencia de fluencia convencional determinada por corrimiento paralelo (offset) segn la deformacin seleccionada OA; U; la resistencia ltima o mxima, y F, el esfuerzo de fractura o ruptura.El punto P recibe el nombre de lmite de proporcionalidad (o lmite elstico proporcional). ste es el punto en que la curva comienza primero a desviarse de una lnea recta. El punto E se denomina lmite de elasticidad (o lmite elstico verdadero). No se presentar ninguna deformacin permanente en la probeta si la carga se suprime en este punto. Entre P y E el diagrama no tiene la forma de una recta perfecta aunque el material sea elstico. Por lo tanto, la ley de Hooke, que expresa que el esfuerzo es directamente proporcional a la deformacin, se aplica slo hasta el lmite elstico de proporcionalidad.Tensin circunferencialLa tensin circunferencial es un tipo de esfuerzo mecnico de elemetos de forma cilndrica o esfrica, como resultado de una presin interna o externa.Un ejemplo clsico de la tensin circunferencial es la tensin aplicada a las bandas de hierro, o los aros de madera, de un barril. En una recta, cerrada tubera, cualquier fuerza aplicada a la pared del tubo cilndrico por una presin diferencial en ltima instancia, dar lugar a tensiones de aro. De manera similar, si la tubera tiene tapones planos finales, cualquier fuerza aplicada a ellos por la presin esttica inducir una perpendicular tensin axial en la pared del tubo mismo. Las secciones finas tienen a menudo insignificantemente pequea tensin radial, pero modelos precisos de paredes ms gruesas, cscaras cilndricas, deben tenerse en cuenta tales tensiones.Esfuerzo longitudinal se calcula dividendo la intensidad de la fuerza con el rea de la seccin transversal. La unidad prctica del esfuerzo es kgf/cm2 (kilogramo fuerza sobre centmetro cuadrado). La unidad internacional es N/m2 (newton / metro cuadrado) y se permite expresarla en pascales.