Equipos estáticos

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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

MSc. Ing. Harold Alconz [email protected] 2

.

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)


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


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


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


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.



Tapa

Registro hombreBoquillas

Soporte (tipo silleta)

Cuerpo

Cartabones.

Boquilla (Cople)

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Tapas planas. Toriesféricas. Semiélípticas 2:1. Semiesféricas.



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h

h=D/4

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Identificación de partes

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Brida de cuello soldable (Welding Neck). Brida deslizable (Slip-On). Brida de traslape (Lap-Joint) Bridas roscadas (Threaded) Bridas ciegas (Blind).



RECIPIENTES A PRESIÓN EQUIPOS INDUSTRIALES DEL GOLFO S.A. DE C.V.

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Trazo Habilitado Roldado Armado de cuerpo.



Silletas.cartabones

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Soporte (faldón)



Mensulas


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.


Viga

Angulo



Codo 90°Codo 45º

Retornos 180º TEE

CAP

Reducción ConcéntricaReducción Excentrica

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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.


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



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


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)


Diseño

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MSc. Ing. Harold Alconz [email protected] 35RECIPIENTES A PRESIÓN EQUIPOS INDUSTRIALES DEL GOLFO S.A. DE C.V.

◦ 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


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


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


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.


Calculo de espesores


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:


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


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



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


CARGA ESTATICA SH= 2 psi

PRESION DE DISEÑO P = 355 psig


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




CARGA ESTATICA SH= 2 psi



(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




CARGA ESTATICA SH=2


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MATERIAL SA 516-70

DIAMETRO d = 84 in

MAXIMO ESFUERZO PERMISIBLE DE DISEÑO S = 20,000 psi



TEMPERATURA DE DISEÑO SH=2 psi


FIG. UG-34

Tapa plana UG-34


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


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


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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