Exposicion-de-recipientes-a-presion.pdf

Sección VIII
REGLAS PARA LA
CONSTRUCCION DE
RECIPIENTES A PRESION
ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL
CODE AN INTERNATIONAL CODE

Partes de un recipiente
a presión
Coraza o Casco
Anillos Atiesadores
Cabezal
Soportes

Análisis de datos de
diseño
Análisis de espesores
mínimos requeridos
Análisis de rigidez del
tanque
Espesores mínimos
cumplen con la condición
de diseño
Inicio
Elaboración de
planos
Procura materiales
Fabricación
Prueba
hidrostática
No
Si
PROCEDIMIENTO DE
DISEÑO DE
RECIPIENTES A
PRESION

UG-16: General. Diseño
 El espesor mínimo no se aplica a laminas de transferencia de calor o intercambiadores
tipo placas.
 El espesor mínimo no aplica al tubo interno de intercambiadores de calor tubos
concéntricos ni tampoco a intercambiadores de tubo y coraza, donde la tubería
pertenece NPS 6 (DN 150).
Con algunas excepciones, el mínimo espesor permitido para
cuerpos y cabezales luego de formado e independientemente
de la forma es 1/16 pulg (1.5mm), excluido el espesor por
corrosión
• El mínimo espesor para corazas y cabezales para calderas de vapor deberá ser ¼
pulg (6mm), excluyendo el espesor por corrosión.
• El mínimo espesor para corazas y cabezales para servicio de aire comprimido,
servicio de vapor y servicio de agua construidos con materiales de la tabla UCS-23
debe ser 3/32 pulg (2.4mm), excluyendo el espesor por corrosión.
• El mínimo espesor para corazas y cabezales para calderas de vapor deberá ser ¼
pulg (6mm), excluyendo el espesor por corrosión.
• El mínimo espesor para corazas y cabezales para servicio de aire comprimido,
servicio de vapor y servicio de agua construidos con materiales de la tabla UCS-23
debe ser 3/32 pulg (2.4mm), excluyendo el espesor por corrosión.

UG-17: Métodos de fabricación en conjunto
Un recipiente puede ser diseñado y construido combinando métodos de
fabricación previstos en esta división (UB, UF, UW). El recipiente esta limitado al
servicio permitido por el método de fabricación que tenga los requerimientos
mas restrictivos.
La división solo indica las ecuaciones necesarias para el calculo del espesor
requerido de componentes básicos (cilindros, esferas, fondos, etc.) sometidos a
presión interna o externa y deja completa libertad al diseñador para escoger
procedimientos en busca de determinar los esfuerzos causados por otras cargas
(peso propio, contenido, viento, terremotos, soportes).

UG-20: Temperatura de diseño
1. Máxima: la temperatura máxima utilizada , no debe ser menor que la
temperatura media a través del espesor (salvo excepciones en UW-2 y apéndice
3-2)
Temperaturas de diseño mayores a las establecidas en las tablas UG-23 (máximos
valores de esfuerzos admisibles Sección II), no son admitidas.
Esta temperatura puede ser determinada por calculo o mediciones de equipos en
sirvió en condiciones de operación equivalente.
Par a recipientes sometidos a presión externa no debe superar se la temperatura
dada en las cartas de presión externa (Sección II D).
2. Mínima: La temperatura mínima a usar en el diseño debe ser la mas baja en
servicio, excepto cuando se permiten temperaturas menores en UCS-66 y/o UCS-
160
Para la determinación de esta temperatura debe tenerse en cuenta lo indicado
para temperatura máxima y también la mas baja de operación, posibles desvíos
en la operación, auto refrigeración, temperatura atmosférica y cualquier otro
factor externo.
Diferentes zonas de un recipiente pueden tener distintas temperaturas de diseño. En
el Apéndice C del código, métodos sugeridos para obtener la temperatura de
operación de paredes de recipientes en servicio.

UG-22: Cargas
 Presión interna o externa de diseño
 Peso del recipiente y contenido, en operación y ensayo (incluye la presión
por la columna del liquido)
 Cargas estáticas de reacción por peso de equipos (motores, maquinaria,
recipientes, tubería, revestimientos y aislamiento)
• Reacciones cíclicas y dinámicas debidas a presión, variaciones térmicas o
por equipos montados en el recipiente y cargas mecánicas.
• Viento, nieve y reacciones sísmicas .
• Reacciones de impactos como las causadas por choque de fluido.
• Gradientes de temperatura y expansión térmica.
Las cargas para ser consideradas en el diseño de recipiente deben incluir
las siguientes:

UG-23: Máximos valores de esfuerzo.
Máximos valores de tensión/esfuerzo admisible para diseño a tracción en
distintos materiales son provistos en la subparte 1-Seccion II-Parte D.
Un listado de estos materiales se da en las tablas: UCS-23, UNF-23, UHA-23, UCI-
23, UCD-23, UHT-23 y ULT-23.

UG-25: Corrosión
 Se debe prever un sobreespesor suficiente para toda la vida útil planificada para
recipientes sometidos a perdida de espesor por corrosión, erosión o abrasión
mecánica.
 El espesor, para la corrosión, no requiere ser igual en todas las partes del
recipiente dependiendo de zonas mas propensas.
 Los recipientes sometidos a corrosión deberán tener una abertura de drenaje, en
el punto mas bajo posible del recipiente o una tubería inferior que llegue hasta 6
mm del punto mas bajo
 Cuando el espesor se ha reducido a un grado peligroso puede aplicarse los
agujeros testigo (prohibidos en recipientes de servicios letales). Los agujeros
testigo deberán tener un diámetro entre 1.6-4.8 mm y una profundidad no menor
del 80% del espesor requerido de una virola sin soldadura de las misma
dimensiones y deberán situarse en la superficie opuesta a donde se espera la
corrosión.

UG-27: Espesor de recipientes bajo presión interna. Diseño.
 Para cuerpos cilíndricos de pared delgada y sin costura sometidos a presión, los
esfuerzos circunferenciales son aproximadamente el doble de los esfuerzos
longitudinales debidos a la misma solicitación.
• En la mayoría de los casos el espesor requerido por las formulas del UG-27,
basadas en el esfuerzo circunferencial gobiernan el espesor requerido sobre las
formulas basadas en los esfuerzos longitudinales.
Símbolos Datos
t Espesor mínimo de la coraza. pulg (mm)
P Presión interna de diseño. psi (kPa)
R Radio interno del recipiente. pulg (mm)
S Esfuerzo máximo admisible. psi (kPa)
E Eficiencia de junta para recipiente cilíndrico o esférico.

P
SE
PR
t
6
0.


t
R
SEt
P
6
0.


P
SE
PR
t
4
0
2 .


t
R
SEt
P
4
0
2
.


P
SE
PR
t
2
0
2 .


t
R
SEt
P
2
0
2
.


Recipientes Cilíndricos
Esfuerzos Circunferenciales: cuando el espesor no excede ½ del radio
interno (0.5R), o P no supera 0.385SE, se debe aplicar las siguientes formulas.
Esfuerzos longitudinales: Cuando el espesor del recipiente no supera ½ del
radio interno o la presión (P) no es mayor que 1.25SE, se debe aplicar las
siguientes ecuaciones.
Para diseñar un recipiente cilíndrico, el espesor no debe ser mayor que 0.356R
o la presión no debe superar 0.665SE por medio de las siguientes formulas.
Recipientes Esféricos

UG-27: Espesor de recipientes bajo presión externa. Diseño.
1. Recipientes cilíndrico (Do/t>10):
• Paso 1 Asumir un valor para t y determine
la relación de L/Do y Do/t
• Paso 2 Ingrese a la figura G en la Subparte 3-Seccion II, Parte D en el
valor de L/Do determinado en el paso 1. Para valores de L/Do
mayores que 50 ingrese al cuadro de L/Do=50. Para valores de L/Do
menores que 0.05 ingrese el ciadro en un valor de L/Do=0.005.
• Paso 3 Muévase horizontalmente a la línea por el valor Do/t
determinado en el Paso 1. La interpolación puede usarse para
valores intermedios de Do/t. Desde dicho punto de la intersección
muévase verticalmente (hacia abajo) para determinar el valor del
Factor A.

• Paso 5 De la intersección obtenida en el paso 4, muévase
horizontalmente a la derecha y observe el valor del factor B.
• Paso 6 Usando el valor B, calcular
la presión externa máxima de
trabajo (Pa)
)
/
( t
D
B
P
o
a
3
4

• Paso 7 Para valores de A que caen
a la izquierda de la línea (material
y temperatura), el valor Pa puede
ser calculado mediante
)
/
( t
D
AE
P
o
a
3
2

En casos donde el valor de A cae a la derecha de la línea
(material/temperatura), asumir una intersección con la proyección
horizontal. Para valores A que caen a la izquierda de la línea (material-
temperatura) observe el Paso 7
• Paso 4 Usando el valor A, ingresar al cuadro de materiales aplicables
en Subparte 3-Seccion II-Parte D. Muévase verticalmente hacia la
intersección con la línea (material-temperatura)

Figura G, usado con los valores t, L D

2. Recipientes Esféricos: El espesor mínimo de una coraza esférica se
determinara mediante el siguiente procedimiento.
• Paso 1 se asume un valor para t y calcule
el factor A, usando la siguiente formula. )
/
(
.
t
R
A
o
125
0

• Paso 2 utilizando el valor de A, entrar al grafico aplicable para el material
de la Sección II, parte D (curva apropiad para un material en particular se
determina de acuerdo a las tablas de tensión admisible.
En casos donde el valor de A finaliza a la derecha de la línea
(material/temperatura), asumir una intersección con la proyección horizontal

• Paso 3 De la intersección obtenida en el paso 2, muévase
horizontalmente a la derecha y observe el valor del factor B.
• Paso 4 Usando el valor B, calcule el
valor máximo de la presión de
trabajo (P) usando la siguiente
formula
)
/
( t
R
B
P
o
a 
• Paso 5 Para valores de A, que caen a
la derecha de la línea (material,
temperatura), el valor de P puede
calcularse mediante
2
0625
0
)
/
(
.
t
R
E
P
o
a 
• Paso 6 Compare Pa obtenido en el Paso 4-5. Si Pa es mas pequeño que
P, seleccione un valor mayor para t y repita el procedimiento de diseño
hasta que se obtenga un nuevo valor Pa que sea mayor o igual que P.

La máxima presión de diseño o la presión externa máxima de trabajo no debe
ser menor que la diferencia esperada máxima de la presión de operación que
podría existir entre la zona externa e interna del recipiente en cualquier
momento.
Cuando hay una junta lap longitudinal en una corza cilíndrica o coraza
cilíndrica bajo presión externa, el espesor de la coraza debe determinarse
por las mismas reglas propuesta, a excepción que 2P se use en vez de Pe los
cálculos para el espesor necesario.
Recipientes para operar bajo presiones de trabajo externas (15 psi) y
menores) podrían adoptar el Simbolo Codigo asegurando una titulación con
las reglas de presión externa

UG-30: Anillos Atiesadores
Sin embargo, Los anillos atiesadores pueden estar ubicados al interior o
exterior de un recipiente. Además, debe ser atado al casco por soldadura
o brazing.
Para calcular las dimensiones adecuadas de los anillos de refuerzo se
puede utilizar la Formula Levy para el calculo de colapso de un anillo de
sección circular sometido a una presión externa uniforme.















t
D
P
E
t
L
D
I o
c
s
o
2
12
2
Variables
Momento requerido de la sección del anillo Is
Momento de inercia existente I
Área de la sección del anillo de refuerzo As
Factores determinado A , B
Mitad de la distancia entre el centro de la sección
del anillo y la próxima línea de soporte
Ls









 A
L
A
t
L
D
I
s
s
s
o
s )
(
14
2









 A
L
A
t
L
D
I
s
s
s
o
s )
(
.
'
9
10
2

La idoneidad del momento de inercia para que se considere que actúa
como refuerzo se detalla a continuación:
• Conocido Do, Ls, t; seleccionar un anillo de refuerzo calcular
el área de sección As. Luego calcular B mediante:
• Con B, ingresar a la figura (material del anillo) realizar un
desplazamiento horizontal, considerando la temperatura de
diseño. Luego, descendemos verticalmente hasta el obtener
el valor A.














s
s
o
L
A
t
PD
B
4
3
Para valores de B menores de los indicados en el grafico,
considerar A=2B/E.
• Calcular los momentos Is e I’s, mediante las ecuaciones
previas
• Calcular los momentos I e I’, mediante las ecuaciones previas

Símbolo
Si I>Is El anillo es idóneo
Si I<Is Considerar la virola como refuerzo
Si I’>I’s El anillo junto al casco (x-refuerzo) es adecuado
Si I’<I’s Aumentar la sección del anillo y repetir calculo
• Obtenido los cálculos, compararemos y determinares su
validez

La soldadura para los anillos atiesadores debe dimensionarse para
soportar la carga radial total que se da en el casco (distribuido en los
atiesadores) y para compartir las cargas que actúan radialmente a través
del anillo causado por cargas externas de diseño.
• La carga radial de la presión del casco, lb/pulg (N/m) es igual
a PLs
• La carga radial es igual a 0.01PLsDo
• P, L y Do son definidos en UG-29
• Mínima medida de las soldaduras; la medida del filete no
debe ser menor que el mas pequeño
¼ pulg. (6 mm)
Espesor de
recipiente en la
zona de soldadura
Espesor de anillo
en zona de
soldadura

UG-32: Cabezales y Secciones formadas
 El espesor requerido en las paredes más delgadas para cabezales
conformados de
 Es usual usar planchas de mas espesor para compensar posible reducción
de espesor durante el proceso conformado.
• Hemisféricos
• Elípticos
• Torisfericos
• Cónicos
• Toriconicos (cono con radio
de transición a la parte
cilíndrica).
• Cabezales planos
Tipos de cabezales

Símbolo
t Espesor mínimo de cabezal, in (mm)
P Presión interna de diseño, psi (kPa)
D Diámetro interno de cabezal
Di Diámetro interno de la porción cónica de la cabeza
toriconico. Equivale=D-2r(1-Cosα )
r Radio interno, in (mm)
S Esfuerzo máximo , psi (kPa) según Tablas UG-23
E Eficiencia de alguna junta en el cabezal
L Radio esférico interior, in (mm)
α Mitad de ángulo del cono

1. Cabezales elipsoidal: El espesor requerido para un cabezal de forma
semielipsoidal, en la que la mitad del eje menor es igual a ¼ del
diámetro interno del cabezal , debe determinarse por medio de las
siguientes fórmulas.
Una aproximación considerable de un
cabezal elipsoidal de 2:1 es aquel con un
radio pequeños de 0.17D y un radio
esférico de 0.90D P
SE
PD
t
2
0
2 ,


t
D
SEt
P
2
0
2
,



2. Cabezales Torisféricos: El espesor requerido para este tipo de cabezal en
el cual el radio (r) es igual al 6% de radio interno. Y el radio interno
equivale al diámetro externo de la falda.
Los cabezales torisfericos fabricados con materiales que poseen
esfuerzos de tensión que superan los 70000 psi (483 Mpa) deben
diseñarse usando el valor S que equivale a 20000 psi (138000 kPa) a
temperatura del recinto. Y reducirse en proporción
P
SE
PL
t
1
0
885
0
.
.


t
L
SEt
P
1
0
885
0 .
. 


3. Cabezales hemisféricos: cuando el espesor del cabezal hemisférico no
exceda 0.356L, o P no exceda 0.665SE.20
P
SE
PL
t
2
0
2 .


t
L
SEt
P
2
0
2
.


• Para cabezales esféricos de mayor espesor, ver formulas en el Apéndice
1-3.
• Usualmente, el espesor del cabezal hemisférico es aproximadamente
igual a la mitad del espesor de un cuerpo cilíndrico

4. Cabezales cónicos: El espesor requerido para cabezales y cuerpos
cónicos, sin radio de transición , con α (α es la mitad del ángulo del cono)
que a su vez no debe ser mayor de 30º debe calcularse así:
)
.
( P
SE
Cos
PD
t
6
0
2 

 
tCos
D
SEt
P
2
1
2
.


5. Cabezales Toriconicos: El espesor requerido para la zona cónica de una
cabezal toriconico, cual radio knuckle tampoco es menor que el 6% del
diámetro externo de la falda del cabezal ni menor que 3 veces el espesor
del knuckle, debe determinarse con las formulas anteriores, usando Di
por D.

Cos
D
L i
2


UG-75: Generalidades. Fabricación
La fabricación de los recipientes a presión o de alguna de sus partes
deberá cumplir con los requisitos generales aquí indicados y con los
requisitos específicos indicados en las subsecciones B y C
UG-76: Corte de Chapas y otros materiales de
almacén
Las chapas, los bordes los fondos y demás partes podrán ser cortadas por
medios mecánicos tales como el mecanizado, amolado, aserrado o por
arco. Luego del corte por arco , toda la escoria y material fundido debe
ser retirado por medios mecánicos antes de continuarse la fabricación.
UG-80: Ovalidad permitida en corazas cilíndricas,
cónicas y esféricas.
Bajo presión inferior: Al finalizar la fabricación, la diferencia entre el
diámetro exterior e interior en cualquier sección no deberá exceder el
1% del diámetro nominal de dicha sección

Bajo presión exterior: Al
finalizar la fabricación, la
diferencia entre el diámetro
exterior e interior en cualquier
sección no deberá exceder de la
desviación máxima permitida
según la figura.

UG-84: Ensayo de impacto Charpy
La tenacidad de los materiales es su capacidad de absorber energía
durante su deformación plástica. Luego para que un material tenga una
tenacidad alta deberá poseer una alta resistencia a la traccion y una alta
deformabilidad.
Esta prueba de impacto se debe realizar sobre las soldaduras y a todos
los materiales que se empleen en la construcción (partes).
Para la prueba (ensayo y maquina) se deberá contar con la especificación
americana SA-370. La temperatura de la probeta no debe ser superior a
la temperatura mínima de diseño

UG-98: Presión máxima de trabajo
La presión máxima de trabajo en un recipiente es la que máxima que
puede soportar en la parte superior del recipiente en su posición de
operación y a la temperatura especificada para dicha presión.
Dicha presión es el menor de los valores de la presión máxima de trabajo
calculados para cada una de las parte esenciales del recipiente, teniendo
en cuenta las posibles presiones estáticas (columnas de agua) entre la
parte considerada y la parte superior del recipiente.
La presión máxima de trabajo admisible para una parte determinada de
un recipiente a presión, es la máxima interna o externa incluyendo la
presión de la columna del liquido existente, determinada por las
ecuaciones de esta división y considerando también las posibles cargas
alternas (UG-22).

UG-99: Prueba Hidrostática Standard
Una prueba hidrostática debe dirigirse en todos los recipientes luego de:
• Haber concluido la fabricación, excepto por operaciones que no
pudieron efectuarse previo a la prueba como culminación de la
soldadura, etc sobre
• Realizarse todas las examinaciones, excepto por aquellas obligadas luego
de la prueba.
Cualquier liquido no-peligroso (a cualquier temperatura) podría usarse
para la prueba hidrostática si esta por debajo de su punto de ebullición.
Los líquidos que tienen un punto de inflamación menor que 110 ºF
(43ºC) ,como los destilados de petróleo, podría usarse solo para pruebas
a temperaturas atmosféricas.
Excepto lo permitido anteriormente, los recipientes diseñados para
presión interna deben estar sujetas a la presión para pruebas
hidrostáticas cuales en cada punto de la superficie es igual a 1.3 veces la
presión máxima de trabajo

Dicho intervalo se requiere para reducir el riego de fractura (Vease UG-20
y UCS-66.2)
La presión no debe aplicarse hasta que el recipiente y su contenido estén
bajo la misma temperatura. Si la temperatura excede lo permitido 120ºF
solo se tendrá que esperar que la temperatura disminuya.
Los respiraderos deberán instalarse en los puntos altos del recipiente el
cual sea para purgar posibles bolsas de aire mientras que el recipiente es
llenado.
Se recomienda que la temperatura del metal durante las prueba se
mantenga al menos a 30ºF (17ºC) por encima de la temperatura mínima
de diseño pero sin exceder 120ºF (48ºC).

UG-100: Prueba Neumática
Podrá realizarse esta prueba en sustitución a la hidráulica, siempre
cuando:
• Que estén diseñado y/o soportados para no soportar el peso del agua
durante la prueba.
• Que no puedan ser fácilmente secados y que restos de fluidos sean
inadmisibles en el funcionamiento posterior del recipiente
Para minimizar riesgos de rotura, se recomienda que la temperatura del
metal se mantenga 17 ºC por encima de la temperatura mínima de
diseño del metal.
La presión se incrementa gradualmente hasta alcanzar la mitad de la
presión de prueba. Luego, será aumentada a escalones a relación de 1/10
Se realizara por medio de inspección visual y solo se tolerara fugas
excepto en las uniones temporales que serán luego soldadas.

UG-103: Ensayo No-destructivos
Este código, UG, presenta dos tipos de ensayos no destructivos:
•Examinación de partículas magnéticas APPENDIX 6
•Examinación de liquido penetrante APPENDIX 8
Cada recipiente a presión debe marcarse con lo siguiente:
•El símbolo oficial U mostrado sobre los
recipientes inspeccionados con la relación
a lo expuesto en UG-90
•El símbolo oficial UM mostrado sobre los
recipientes construidos con relación a lo
previsto en U-1 (j)
•Presión máxima de trabajo
•Temperatura mínima de diseño
•Numero serie del fabricante
•Año de construcción
•Nombre del fabricante del recipiente
UG-116: Marcas Requeridas

Forma de Estampa
Nombre de constructor
Presión máxima de
trabajo
Temperatura mínima
de diseño
Numero de serie del
fabricante
Año de construcción
Tipo de construcción

Tipo de Construcción Letras
Arc or gas welded W
Pressure welded P
Brazed B
Resistance welded RES
El tipo de construcción usado
para el recipiente debe indicarse
directamente bajo Símbolo
mediante la letra apropiada: los
recipientes que tienen Categoría
A ,B o C
Los recipientes que poseen mas de un tipo de construcción deben
marcarse para indicar los métodos usados.
Cuando un recipiente es destinado
para un trabajo y los
requerimientos especiales han
sido correctamente completados.
La codificación apropiada debe ser
aplicada como se muestra
Tipo de Construcción Letras
Servicio letal L
UB
DF
Cuando un recipiente ha sido
radiografiado de acuerdo a lo
expuesto en UW-11, la marcación
debe aplicarse bajo los siguientes
códigos:
Simbolo Caracteristicas
RT1
RT2
RT3

UG-118: Métodos de Marcación
Cuando la marcación requerida (UG-116) se aplica directamente al
recipiente, se debe estampar con letras y figuras con una altura mínima
de 5/16pulg (8mm)
Cuando el recipiente a presión es de pequeño diámetro el tamaño de los
caracteres podrá ser menor de acuerdo al cuadro.
Sin embargo, no se hará este marcado cuando el espesor sea menor de 6
mm, pero si el material no es ferroso entonces el espesor mínimo será
13 mm

UG-119: Placa de Fabricante
Las placas deben usarse sobre recipientes a excepción cuando las marcas
cuando se aplican directamente junto con UG-118. Placas requeridas
deben localizarse en un lugar sobresaliente sobre el recipiente (UG-116,
j)
El espesor de la placa debe ser lo suficiente para resistir la distorsión
causada por la instalación de la misma y compatible con el método de
atadura. El espesor nominal de la placa no debe ser menor que 0.02 pulg
(0.5mm).
Los caracteres deberán tener una altura mínima de 4 mm y deberán de
sobre salir o tener una profundidad de al menos 0.1mm

Soportes para Recipientes
Hay varios métodos que son usados para las estructuras de los recipientes a
presión, y los presentamos a continuación:
•Tipo Falda
•Tipo Poste o “pierna”
•Tipo Caballete
•Tipo Agarradera
 Tipo Falda: Uno de los soportes más
comunes para sostener recipientes
verticales. Este método de apoyo minimiza
las tensiones locales al punto de atadura, y
la carga es uniformemente distribuida
encima de la circunferencia.
El uso de faldas cónicas es más caro desde el
punto de vista de fabricación, e innecesario
para la mayoría de situaciones de diseño.

• Tipo Caballete: tanques y recipientes
horizontales están bancos, “caballetes”. El
uso de más de dos caballetes es
innecesario y debe evitarse
El Código de ASME especifica que el mínimo
ángulo de arco (el ángulo del contacto) es
120º. Las sillas de montar pueden ser acero
u hormigón.
Normalmente un extremo del recipiente es
sujetado y el otro superpuesto. Con el fin de
evitar expansiones por variación térmica.
• Tipo Poste: Las piernas deben espaciarse
igualmente alrededor de la circunferencia.
Las abrazaderas de la oscilación son los
miembros diagonales que transfieren
cargas horizontales, pero las abrazaderas de
la cruz, ellos operan solo en tensión .

Estimación de espesor para recipiente de presión interna
Datos de diseño Valores
Diámetro interno (Di) 24 pulg
Altura de recipiente (H) 43 pies
Presión interna de diseño (P) 200 psi
Temperatura (T) 200 ºF
Valor de esfuerzo (S) 13800 psi
Peso de recipiente 3200 lb
Densidad de contenido (g) 70 lb/pie3
Peso de contenido (Wc) 9500 lb
Eficiencia de junta (S circunferen.) 0.85
Eficiencia de junta (S longitudin.) 0.65
Momento causado por el viento 665000 lb.pulg
Material
Aplicando lo expuesto
en UG-27 (c)

Para dar inicio a diseño del recipiente, se debe considerar 3 casos para
determinar el mínimo espesor.
 Esfuerzos circunferenciales: La siguiente ecuación contabiliza los
esfuerzos causados por la presión interna y la carga estática del
contenido en el recipiente
















144
6
0
144
6
0 Hg
SE
R
Hg
P
SE
PR
t
.
.
 
 
144
70
43
6
0
85
0
13800
12
144
70
43
200
6
0
85
0
13800
12
200
x
x
x
x
x
x
x
t
.
.
.
. 



pulg
.
.
. 228
0
021
0
207
0 


t

 Esfuerzos longitudinales: La forma general de la ecuación para espesor
debido al esfuerzo longitudinal.
DSE
W
W
SE
R
M
P
SE
PR
t c






 2
4
0
2 .

 65
0
2
1
13800
24
3200
65
0
2
1
13800
12
665000
200
4
0
65
0
2
1
13800
2
12
200
2
.
)
.
(
.
)
.
(
.
.
)
.
( x
x
x
x
x
t 



pulg
.
.
.
. 244
0
004
0
137
0
111
0 



t
Para el caso mas severo, la máxima carga se presentara cuando el
recipiente se encuentre completamente lleno .
Según UG23-d

 Esfuerzos de compresión: Esta ecuación es similar a la mostrada
anteriormente para longitudinales; sin embargo, el caso critico ocurre
sin presión y con el recipiente totalmente lleno. Según:
00248
0
244
0
294
12
125
0
125
0
0
.
.
.
.
.



t
R
A
Según UG23-d
13800
15500 

B
DSE
W
SE
R
M
t



 2
1
2
1
13800
24
3200
1
2
1
13800
12
665000
2
x
x
x
x
t
)
.
(
)
.
( 



pulg
.
.
. 092
0
003
0
089
0 


t
Según UG23-b
Usando 13800x1.2=16560 (Según UG 23-d)
El espesor requerido (excluyendo de corrosión) será
equivalente a 0.244 pulg. Donde prima los esfuerzos
longitudinales

Diseño de anillo atiesador para un recipiente a presión externa
 Para ilustrar el procedimiento
Diámetro externo (Do) 169 pulg
Espesor de recipiente (t) 0.3125 pulg
Distancia entre soportes (Ls) 40 pulg
Presión externa (P) 15 psi
Material Casco (SA285),
anillo (SA36)
en UG-29 (a)
3125
0
169
1
1
1
1 .
.
. x
t
Do  pulg
8

• Usando el valor determinado, el momento de inercia en conjunto es
aproximadamente 8 pulg4.

 El factor B será:












s
s
o
L
A
t
PD
B
4
3 5107
40
39
2
3125
0
169
15
4
3 










.
.
x
B
• Ingresar al lado derecho de la tabla (CS-2) y luego trasladar
horizontalmente a la izquierda de la línea de los materiales (a 700ºF).
Luego, descender y hallar el valor A=0.0004
9
10
2
.
)
(
' A
L
A
t
L
D
I s
s
s
o
s


4
2
61
15
9
10
0004
0
40
39
2
3125
0
40
169
pul
x
x
Is .
.
.
)
/
.
.
(
'



• Este valor del momento de inercia es mucho mayor que el provisto por la
sección previamente seleccionada. Además, una nueva forma debe
seleccionarse o el método de atadura al recipiente debe ser cambiado.
Para nuestro propósito, se escoge una barra rectangular
(2pulgx3.75pulg). Asi, proporciona un As=7.5 pulg2 y Is=16.57 pulg4.

 Hallando B, remplazando con los
nuevos valores:
3803
40
5
7
3125
0
169
15
4
3 










.
.
x
B
• Hallando B, remplazando con los
nuevos valores:
4
2
25
16
9
10
00031
0
40
5
7
3125
0
40
169
pul
x
x
Is .
.
.
)
/
.
.
(
'



Como el momento de inercia requerido de 16.25 pulg2 es
menor que el existente 16.57 pulg2, el anillo de refuerzo es
el indicado.

Recipiente cilíndrico bajo presión externa
Una torre de destilación fraccionada con 14 pies (4267.2 mm) de diámetro
interior y 21 pies (6400.8 mm) de longitud y con bandejas de fraccionamiento
apoyadas en anillos soldados al casco cilíndrico separados por 39 pulg.
La presión de diseño es de 15 psi (103.4 kPa) y temperatura de diseño a 700 ºF
(371 ºC). Usando material acero al carbono SA-285. Determine el espesor
requerido para la operación.

Variables
Diámetro interno (Di) 14 pies
Distancia de soportes (Ls) 39 pulg
Material Casco (SA285)
en UG-29 (a)
231
0
625
168
39
.
,


o
D
L
540
3125
0
62
168


.
,
t
Do
• Asumir un espesor, t=0.3125 pulg. Además, ya asumido, el Diámetro
externo es Do=168,625
• Ingresar a la Figura G, observando el valor 0.231 trasladarse
horizontalmente hacia la línea Do/t.
• Ingresar a la Figura CS-2 en el valor de A y moverse verticalmente a la
línea del material (a 700ºF)

psi
t
D
B
P
o
a 1
15
540
3
6100
4
3
4
.
)
(
)
(
)
/
(



• La máxima presión de trabajo para el espesor asumido (0.3125 pulg)
es
A causa que Pa es mayor que la presión de diseño P (15
psi), el espesor asumido se estima correcto

Cabezal Semiesférico
Diámetro interno (Di) 14 pies
Distancia de soportes (Ls) 40 pulg
Material Casco (SA285)
en UG-33 (c)
00046
0
3125
0
5
84
125
0
125
0
.
)
.
.
(
.
)
(
.



t
R
A
o
• Ingresar a la Figura CS-2 con el valor A y trasladarse verticalmente por
la línea de temperatura
• Moverse horizontalmente hacia la derecha y leer el valor de B (5200)
• Asumir el espesor de cabezal t (0.3125 pulg). Y calcular el valor del
factor A:

• La máxima presión externa de trabajo para el cabezal asumido es:
psi
t
R
B
P
o
a 23
19
3125
0
5
84
5200 .
)
.
.
(
)
(



A causa que Pa (19.23) es mayor que la presión externa de
diseño P (15 psi), el espesor asumido-0.3125pulg- se
estima correcto

UW 2
•Las categorías B y C deberá ser el número (1) o (2)
•Juntas de la categoría D plena penetración se extiende a través
de todo el espesor de la pared del cuerpo o en la pared de la
boquilla.

 La categoría B serán de tipo Nº (1) o Nº
(2)
 Todas las juntas de la categoría Nº A Tipo
(1)
 las juntas de la categoría C serán
soldaduras de penetración completa

 Todas las uniones soldadas a tope serán
plenamente de radiografiadas
 prueba hidrostática y prueba neumática de
acuerdo con las especificaciones del material
de aplicación
 examen de ultrasonido o no destructivo debe
ser de sensibilidad suficiente para detectar la
superficie muescas de calibración en cualquier
dirección

 uniones soldadas en la categoría A se
hará de conformidad con el Nº (1) de la
tabla UW-12
 las juntas soldadas en la Categoría B,
cuando el espesor es superior a 5 / 8 de
pulgada ( 16 mm), se hará de
conformidad con el tipo Nº (1) o Nº (2) de
la tabla UW-12

UW 3
 requisitos especiales, que se basan en el
servicio, el material y el grosor, no se
aplican a todas las juntas soldadas, sólo
las juntas a las que se aplican requisitos
especiales se incluyen en las categorías A,
B, C y D.

 Categoría A. longitudinal de uniones soldadas
en el cuerpo principal, transiciones de
diámetro, o boquillas, uniones
circunferenciales soldadas las cabezas
hemisféricas de los depósitos principales

 Categoría B. uniones soldadas
circunferenciales en el depósito principal,
transiciones de diámetro, incluyendo las
juntas entre la transición y el cilindro,
uniones soldadas circunferenciales
conectadas que forman la tapa
hemisférica de los depósitos, las
transiciones de diámetro, a las boquillas.

 Categoría C, Uniones soldadas las bridas,
placas tubulares.
 Categoría D. Las juntas soldadas uniendo
boquillas al cuerpo principal, a las esferas, a
las transiciones de diámetro, a los tapas.
*el ángulo α no será superior a 30 grados

UW 5
 Los materiales utilizados para partes a presión
deberán demostrar la calidad de soldar.
 Las piezas no sometidas a presión deberá ser
probada la calidad soldable
 De conformidad con UG-10, UG-11, UG-15, o
UG-93

 El procedimiento de soldadura sólo debe ser
calificado una vez por un análisis químico o
mecánico para materiales no especificados no
permitidas en esta División.
 Para materiales que no se puede identificar
puede ser demostrada su calidad soldable
mediante la elaboración de pruebas de
soldadura para cada pieza de material no
identificado que vaya a ser utilizado.

 Dos materiales de especificaciones
diferentes se pueden unir mediante
soldadura si se cumplen los
requerimientos de la Sección IX, QW-250.

 Materiales ferríticos y los aceros austeníticos
tipo SA-240 Tipo 304, 304L, 316 y 316, SA-182
F304, F304L, F316, y F316L, SA-351 CF3, CF3A,
CF3M, CF8, CF8A y CF8M podrán ser soldados
por ELECTROSLAG o ELECTROGAS

UW 9 Diseño de uniones soldadas
 Los tipos de uniones soldadas permitidas
en los procesos de soldadura por arco y
gas están listados en la Tabla UW-12,
junto con el espesor de la placa limitante
permitidos para cada tipo.
 Las dimensiones y la forma de los bordes
a unir deberán ser tales que permitan la
fusión completa y la penetración conjunta
completa

 Transiciones cónicas. Una transición
cónica que tiene una longitud no inferior
a tres veces el desplazamiento entre las
superficies adyacentes de las secciones
colindantes, como se muestra en la
figura. UW-9. La soldadura a tope puede
ser parcial o totalmente en la sección
cónica o adyacentes a ella.

 Las soldaduras de filete se añadirán donde
sea necesario para reducir la concentración de
esfuerzos.

 Los tanques compuestos por dos o más placas
tendrán los centros de las uniones soldadas
longitudinales adyacentes escalonadas o
separados por una distancia de por lo menos
cinco veces el espesor de la placa más gruesa.
 Para las juntas espaciadas, la superficie de
superposición no será inferior a cuatro veces
el espesor de la placa interna.

UW 11 Exámenes radiográficos
 todas las soldaduras a tope en los
tanques en los que el espesor nominal en
la unión soldada excede 1 1/2 pulgadas
(38 mm).
 categorías B y C de soldadura a tope en
las boquillas no excedan 1 1/8 pulgadas
(29 mm) de espesor de pared no
requieren un examen radiológico.

 Categoría A y B soldaduras de conexión
entre las partes tanque o tapas
 Categoría de soldaduras B o C que se
intersecan con soldaduras de Categoría
A.

 Examen ultrasónico se puede sustituir la
radiografía de la costura de un recipiente a
presión si la construcción del tanque no
permite interpretar radiografías de
conformidad con los requisitos

 No se requiere examen radiográfico de
uniones soldadas cuando la parte tanque o
recipiente está diseñada para una presión
externa solamente, o cuando el diseño
conjunto cumple con la UW-12
 Soldaduras de materiales ferríticos con
cualquier paso mayor que 1 1/2 pulgadas (38
mm) será examinado por ultrasonido en toda
su longitud

 Para el examen radiográfico y
ultrasonidos de soldaduras a tope, la
definición de espesor nominal de la junta
soldada en cuenta será el espesor
nominal de la más delgada de las dos
partes unidas.

UW12
 Tabla UW-12 da la eficiencia (E) conjunta
para ser utilizados en las fórmulas de la
División de las juntas

La calidad de las soldaduras, usada en los
tanques o sus partes deberán probarse como
sigue: Las probetas deberán ser
representativas de la soldadura de
producción, por cada tanque.
Pueden ser retirados del cuerpo en sí mismo o
de una prolongación de la cáscara incluida la
junta longitudinal, o, en el caso de los tanques
que no incluya una junta longitudinal, se
realizará una prueba del mismo material y
grosor que el tanque

UW 13
 th =espesor nominal de la cabeza, pulg (mm)
 tp = distancia mínima de la superficie exterior
de la cabeza plana al borde de la preparación
de la soldadura medido como se muestra en
la figura. UW-13.2 pulgadas (mm)
 ts = espesor nominal del cuerpo pulgadas
(mm)

 La soldadura a tope y soldadura de filete
deberán estar diseñados para tener
cortante de 1.5 veces el diferencial
máxima de presión que puede existir. El
valor de tensión admisible para la
soldadura a tope será del 70% del valor
de la tensión para el material del depósito
y para filete de 55%.

 Para los anillos guías de las bridas la suma de
a y b no será inferior a tres veces el espesor
nominal de pared adyacente sometida a
presión.

 Para las placas tubulares de apoyo: a + b no
menos de 2ts, c no menos de 0.7ts o 1.4tr, el
que sea menor.
 Para las placas de tubos sin apoyo: a + b no
menos de 3ts, c no menos de ts o 2tr, el que
sea menor.
 La dimensión b es producida por la
preparación de la soldadura y se verificará
después de encajar y antes de la soldadura.

 Para otros componentes, la suma de a y b
no será inferior a dos veces el espesor
nominal de la parte sometida a presión.

UW 15
 La fuerza de soldaduras de ranura se
basará en la superficie sometida a
cortante o tensión. La fuerza de las
soldaduras de filete se basará en la
superficie sometida a cortante
 Porcentajes de los valores de tensión para
el material del tanque

 la tensión de ranura 74%
 corte de ranura 60%
 corte en el filete 49%

UW16
 boquillas, conexiones, refuerzo forman
una categoría D unión soldada entre la
boquilla (o en otra unidad ) y la casco, la
tapa, etc

 Do = diámetro exterior del cuello o tubo
conectado mediante soldadura en el interior
de la casco del tanque, pulg (mm)
 G = juego radial entre el agujero en la pared
del recipiente y el diámetro exterior del cuello
de la boquilla o el tubo, pulg (mm)
 Radio = 1 / 8 de pulgada (3,2 mm) como
mínimo radio

 r1 = mínimo dentro de radio de la esquina, el
menor de 1/4T o 3 / 4 pulgadas (19 mm)
 t = espesor nominal del recipiente o tapa, in
(mm)
 tn = espesor nominal de pared de la boquilla,
pulg (mm)
 tw = dimensión de las soldaduras (filete de un
solo bisel, o simple-J), medido como se
muestra en la figura 16.1

 te = espesor de la placa de refuerzo
 tmin = el menor entre 3/4 pulgadas (19 mm) o
el espesor de la más fina de las partes unidas
por un filete de un solo bisel o simple-J de
soldadura, pulg (mm)
 tc = no será inferior al menor entre 1/4 de
pulgada (6 mm) ó 0.7 tmin
* t1 o t2= no menos que el más pequeño entre
1/4 de pulgada (6 mm) ó 0.7tmin.

 Boquillas unidas a una pared del tanque
se unen por soldadura de penetración
completa.(a, b, c, d y e)
 Placas de refuerzo en el casco serán
adosadas al casco por penetración
completa Véase la figura. UW-16.1
bocetos (a), (b), (c), (d), (e), (f-1), (f-2), (f-
3), (f-4), (g ), (x-1), (y-1), y (z-1)

La dimensión tw no podrá ser inferior a tn ni
menos que 1 / 4 "Ver la figura. UW-16.1 bocetos
(t) y (u).
Cuando aparece radio, disponer un radio mínimo
de 1/8 pulgadas (3,2 mm).
Cuando el cuello o el tubo se conecta desde el
interior solamente, la profundidad de la ranura
de la soldadura o la garganta de la soldadura de
filete deberá ser al menos igual a 1 ¼ tmin.

Accesorios: Rosca interna, rosca externa,
Toma soldadas o soldadas a tope. La unión de
los accesorios deberán cumplir los siguientes
requisitos.
Fijará por una ranura de penetración
completa soldadura o por una o dos filete de
soldadura de penetración parcial, un en cada
cara de la pared del casco. Las dimensiones
mínimas serán de soldadura como se muestra
en la figura. UW-16.1 bocetos (x), (y), (z),

Para las soldaduras de penetración parcial o
soldaduras de filete, t2 o t1 no será inferior al
menor valor entre 3/32 pulg (2.4 mm) o 0.7tmin.
Brida: máximo espesor de la pared no excederá
de 3 / 8 de pulgada (10 mm).
La presión máxima de diseño no excederá de 350
psi (2410 kPa).
tf mínima es de 3 / 32 pulg (2.4 mm).

 La apertura en la pared del casco, no podrá
ser superior al diámetro exterior del tamaño
nominal de la tubería más 3/4 de pulgada

UW 17
 Deberán estar debidamente separados para
tener la carga en proporción, pero no se
considerará que toman más del 30% de la
carga total a transmitir.
 los agujeros de conexiones deberán tener un
diámetro no menor que t + 1 / 4 de pulgada (6
mm) y no más de 2t + 1 / 4 de pulgada (6
mm), donde t es el espesor en pulgadas de la
placa o parte adjunta en la que el agujero se
hace.

 los agujeros de las conexiones deberán estar
completamente llena con metal de soldadura
cuando el espesor de la placa es de 5 / 16 "(8
mm) o menos, en placas más gruesas se
llenarán con una profundidad de por lo menos
la mitad del espesor placa o 5/16”, el mayor
valor, pero en ningún caso será inferior a 5 /
16 pulgadas

 La carga de trabajo admisible de
soldadura, ya sea en corte o tensión se
calculará por la siguiente fórmula:

 P = carga total de trabajo admisible en la
soldadura lb (kN)
 d = el diámetro del agujero en el que se
hace la soldadura, pulg (mm)
 S = valor máximo de tensión admisible
para el material en el que se hace la
soldadura, psi (kPa)

REQUISITOS PARA RECIPIENTES A
PRESION CONSTRUIDOS DE
ACERO AL CARBONO Y DE BAJA
ALEACION

MATERIALES
ACEROS AL CARBONO Y
DE BAJA ALEACION
Se limitan a la tabla
UCS-23 (Salvo UG-10 y
UG-11)
Contenido mayor de
0.35% no se utilizara
para la soldadura
Las piezas pequeñas
conforme a ug-
11((a)(2)) serán de
calidad soldable
Especificación en la
SECC. II
MATERIALES

 Todos los materiales se rigen por la TABLA
UCS-23 ,salvo se especifique alguna otra
tabla
 Los tensiones admisibles en función a la
temperatura se indican en la TABLA 1 A
de la sección II , parte D, salvo se
especifique otras tablas
MATERIALES (TABLA UCS-23)

PLACAS DE ACERO
• Planchas de acero según el SA-36, SA/CSAG40.21 38W, y
SA-283 grados A, B, C y D puede utilizarse para las
partes a presión en recipientes a presión
• Requisitos
1. Los recipientes no se utilizan para contener
sustancias letales, ya sea líquido o gaseoso.
2. Con la excepción de las bridas, tapas planas o
empernadas y anillos rigidezadores , el espesor de
las placas en que se aplica la fuerza de soldadura no
exceda del 5 / 8 pulgadas (16 mm).

CASCOS FABRICADOS CON TUBERIA (UCS-
27)
• Especificaciones en la Tabla UCS-23
• Fabricacion
1. Por horno de hogar abierto
2. Por horno de oxigeno basico
3. Horno Eléctrico
TUBERIAS SIN COSTURA
TUBERIAS ELECTRO SOLDADA ( Hasta diámetros nominales de 762 )

PERNOS, TUERCAS Y ARANDELAS
PERNOS
• .La tabulación de los valores de esfuerzo admisible a
diferentes se dan en la tabla 3 de la Sección II, Parte D.
• Los pernos de aleación no ferrosos y de acero,
esparragos, y tuercas se puede utilizar. Deberán
ajustarse a los requisitos de la Parte UNF o
UHA, según corresponda
• TUERCAS Y ARANDELAS(a SA-194, SA-563)

CRITERIO DE SELECCIÓN DE
TUERCAS Y ARANDELAS

(1) Las tuercas de acero al carbono y arandelas de acero al carbono se pueden
usar con pernos de acero al carbono o espárragos.
 (2) Las tuercas de acero al carbono o aleación de acero y arandelas de acero al
carbono o de aleaciones de acero de aproximadamente la misma dureza que las
tuercas se pueden utilizar con pernos de aleación de acero
(para las temperaturas no superiores a 900 ° F (482 ° C)).
 (3) Tuercas de aleación de acero se utilizan con espárragos de aleación de acero o
pernos de aleación de acero
(A temperaturas superiores a 900 ° F (482 ° C).)
 (4) Tuercas y arandelas no ferrosos se pueden utilizar con Pernos ferrosos y
Espárragos
Se tendrá en cuenta a las diferencias de expansión térmica y la posible corrosión
resultante de la combinación de metales diferentes. tuercas y arandelas no ferrosos
se ajustarán a los requisitos de la UNF-13.

REQUISITOS PARA TRATAMIENTO TERMICO
POSTERIOR A LA SOLDADURA (UCS-56)
 (1) La temperatura del horno no será superior a 800 ° F(427 º C) en el momento que el
recipiente o una parte se coloca en el mismo.
 (2) Por encima de 800 ° F (427 ° C), la velocidad de calentamiento no debe ser mayor de 400
° F / h (222 ° C / h) dividido por el espesor maximo del metal de la placa del casco o de la
cabeza en pulgadas, pero en ningún caso más de 400 ° / hr (222 ° C / hr). Durante el período
de calentamiento no debe haber una mayor variación de temperatura en toda parte del
recipiente de 250 ° F (139 ° C) dentro de 15 pies (4,6 m) intervalo de longitud.
 (3) El recipiente o parte del recipiente se llevará a cabo en o por encima de la temperatura
especificada en la tabla UCS-56 o la tabla UCS-56.1 para el período de tiempo especificado en
las tablas. Durante el período de tenencia, no habrá una diferencia mayor de 150 ° F (83 ° C)
entre la temperatura máxima y mínima en toda la parte del buque que se calienta, salvo
cuando el rango es más limitado en la tabla UCS-56

REQUISITOS PARA EL TRATAMIENTO TERMICO
POSTERIOR A LA SOLDADURA
 (4). Durante el periodos de calentamiento y estancia, la atmósfera del
horno deberá estar controlada para evitar excesiva oxidación de la
superficie del recipiente. El horno deberá ser diseñado tal que evite el
directo choque de la llama en el recipiente.
 (5) Por encima de 800 ° F (427 ° C), el enfriamiento se llevará a cabo en un
horno cerrado o cámara de enfriamiento no a una velocidad superior a
500 ° F / h dividido por el espesor máximo de la placa de metal del casco
o de la cabeza en pulgadas, pero en ningún caso más de 500 ° F / h (278 °
C). A partir de 800 ° F(427 ° C) el buque se puede enfriado al aire en calma.

REQUISITOS PARA EL TRATAMIENTO TERMICO POSTERIOR
A LA SOLDADURA

EXAMEN RADIOGRAFICO (UCS-57)
 UW-11 ( Requisitos
indicados)
 Examen radiográfico al
100% a cada unión de
soldadura a tope en la
que la placa mas delgada
o los espesores de pared
del recipiente en la
unión,en caso supera los
limites e n al tabla UCS-
67

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