Diseño de tanque rectangular

7/22/2019 Diseo de tanque rectangular

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

RECIPIENTE RECTANGULAR CON TIRANTES BAJO PRESIN HIDROSTTICA

TESIS CURRICULAR

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MEC NICOPRESENTA:

EDU RDO J VIER OSORIO D Z

2008


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RECIPIENTE RECTANGULAR CON TIRANTES ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UA

A MI PADRE:

LVARO OSORIO GARCA.

Porque mejor ejemplo de cario, sinceridad y lucha no pude haber tenido.Por ser un gran hombre y mejor ser humano.

A MI madre:

CARMEN DEL ROSARIO DIAZ FLORES

Por su cario.

A MIS HERMANOS:

JORGE LUIS OSORIO DAZ.

MARA DEL ROSARIO OSORIO DAZ.

Que como guas incondicionalmente me dieron su ejemplo y apoyo.

A MI ASESOR DE TESIS:

M. en C. JOS LUIS MORA RODRGUEZ.

Por su valioso apoyo en mi formacin profesional y gran docencia.

Y a ti mi gran amiga e inspiracingracias Ere.


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NDICE

OBJETIVO. 7

JUSTIFICACIN. 7

INTRODUCCIN. 8

CAP TULO No. 1.Generalidades. 10

1.1. RECIPIENTES. 11

1.2. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIN. 14

1.2.1. Aceros al carbn. 14

1.2.2. Aceros de baja aleacin. 14

1.2.3. Aceros de alta aleacin. 14

1.2.4. Materiales no ferrosos. 15

1.3. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA

SATISFACER ER LAS CONDICIONES DE SERVICIO.15

1.3.1. Propiedades mecnicas. 15

1.3.2. Propiedades fsicas. 16

1.3.3. Propiedades qumicas. 161.3.4. Esfuerzos admisibles. 16

1.4. FILOSOFIA DE DISEO. 18


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1.5. CATEGORIAS DE EXPOSICIN. 18

1.6. CRITERIOS DE DISEO EN RECIPIENTES. 18

1.6.1. Clasificacin de fallas. 18

CAP TULO No. 2. Especificaciones de diseo y fabricacin derecipientes sometidos a presin.

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2.1. GENERALIDADES. 21

2.2. DISEO. 21

2.2.1. Relacin de los lados. 222.2.2. Cargas de viento y terremoto. 222.2.3. Deflexin. 22

2.3. FABRICACIN. 23

2.4. SOLDADURA DE RECIPIENTES. 26

2.4.1. Circunstancias para la realizacin de la soldadura. 262.4.2. Economa de la soldadura. 262.4.3. Soldadura de los bordes de las placas. 26

2.5. REGISTROS. 27

2.5.1. Forma de los registros. 272.5.2. Tamao de los registros. 272.5.3. Espesor del cuello de una boquilla. 27

2.6. CORROSIN. 28

2.7. PINTURA. 2929

2.7.1. Objeto. 292.7.2. Preparacin de la superficie. 292.7.3. Consideraciones econmicas. 292.7.4. Seleccin de sistemas de pintura. 29


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2.7.5. Abrasin. 30

2.8. INSPECCIN. 30

2.9. ASPECTOS DIVERSOS. 30

2.8. PREPARACIN PARA EMBARQUE. 31

2.8.1. Capacidades y limitaciones de embarque. 31

2.9. INFORMES FINALES. 32

2.10. GARANTA. 32

CAP TULO No. 3. Diseo del recipiente rectangular con tirantes. 33

3.1.- DIMENSIONAMIENTO. 34

3.2.- MATERIAL DE PLACA. 35

3.3.- CLCULO DE ESPESOR DE PLACA. 35

3.4.- CLCULO DE POSICIN DE ATIESAMIENTO. 37

3.5.- MOMENTO DE INERCIA MNIMO DEL ANGULO SUPERIOR DE

SOPORTE. 37

3.6.- MOMENTO DE INERCIA MNIMO DEL ANGULO INFERIOR DESOPORTE.

38

3.7.- ESPESOR DE ALMA DE VIGA DE SOPORTE. 39

3.8.- ESPESOR DEL FONDO DEL RECIPIENTE. 40

3.9.- REVISIN POR DEFLEXIN. 40

3.10- CARGAS QUE ACTAN SOBRE LOS TIRANTES. 41

3.11.- UNIONES. 42

3.12.- CLCULO DE APERTURAS. 44


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3.12.1. Tubo de drenaje. 453.12.2. Tubos de entrada e indicador de nivel. 473.12.3. Tubo de entrada de retorno. 493.12.4. Tubo de Salida. 51

3.13. CLCULO DE PLACA DE CHOQUE. 53

3.14. CLCULO DE PESOS. 55

CONCLUSIONES. 56

GLOSARIO. 57

BIBLIOGRAFIA. 58

ANEXOS. 59


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OBJETIVO.

Desarrollar un recipiente rectangular bajo presin hidrosttica con soporte por tirantes de

atiesamiento cuyo uso ser para el almacenamiento de agua no potable. Dentro de la

infraestructura de una empresa que lo requiera esta se colocara y diseara en base a las

condiciones de espacio que se tengan en el lugar.

Para el diseo del recipiente se har uso del Cdigo ASME Seccin VIII, Div. 1, de donde se

tomaran las normas establecidas para el diseo, fabricacin y mantenimiento de dicho recipiente,

as mismo se nombraran las normas las cuales rigen dicho trabajo y se sealaran los elementos

que conformaran la construccin.

JUSTIFICACIN.

Debido al implemento en la industria de recipientes cilndricos en su gran mayora se pretende dar

la alternativa de el uso de los recipientes rectangulares, ya que a pesar de que su costo de

insumos es mayor al que podra emplearse en un recipiente cilndrico, esto se ve en gran medida

justificado a su reduccin de costo en fabricacin, ya que muchas de sus partes pueden ser

desarrolladas y armadas en planta, lo que reduce problemas en armado de campo y ms aun el

aprovechamiento del espacio que ocupara un recipiente cilndrico, pues debido a su geometra los

recipientes cilndricos aportan en un mismo espacio de instalacin menor capacidad de

almacenaje.


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INTRODUCCIN.

A partir de la revolucin industrial fue fundamental el almacenamiento de diversas sustancias por lo

cual se fue definiendo con investigacin y anlisis los requerimientos que peda el poder mantener

dichos materiales en condiciones propicias, accesibles y no estorbosas para procesos y

distribucin de fabricas. Evaluando cada una de las formas propuestas la ms ideal admitida parael almacenaje de lquidos fue sin duda la esfrica en la mayora de los casos modificada al

proporcionarle una longitud mas similar a un cilindro con tapas cncavas, sin embargo a pesar e

que aun hoy en da suele ser la mas empleada como recipientes debido a su resistencia es claro

que el espacio que requiere y su aprovechamiento no precisamente son compatibles, ya que dicha

forma proporciona menor volumen de espacio aprovechado.

Es por ello, que se proporciona en diversos casos para los que no aplican presiones mayores a la

atmosfrica geometras alternas a las circulares, en estos casos presenta mayores beneficios

recipientes rectangulares, ya que al no requerir altas presiones y desendose el mejor

aprovechamiento de espacio este tipo de recipientes resulta mas practico, de igual manera

presenta ventajas en comparacin a los dems, ya que su diseo y construccin no implica

mayores problemas en campo tambin proporcionando un fcil transporte e instalacin en caso de

construccin de taller.

Con estas ventajas los recipientes rectangulares se convierten en una muy viable opcin para

algunas industrias hacindose cada vez mas requeridos.

HISTORIA DEL CDIGO A.S.M.E.

Fundada en 1880 como la Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos, hoy ASME es una

organizacin de profesionales que cuenta con ms de 120,000 miembros enfocado a temas

tcnicos, educativos y de desarrollo de la ingeniera y la comunidad tecnolgica

ASME conduce una de las ms grandes operaciones de publicacin tcnicas, lleva numerosas

conferencias tcnicas mundialmente y ofrece cientos de cursos para el desarrollo profesional cada

ao. ASME dicta cdigos y estndares reconocidos internacionalmente por la industria para

promover seguridad pblica.
http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=HISTORIA&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=HISTORIA&?intersearch


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Hoy, ASME es una sociedad de ingeniera de todo el mundo se centr en tcnicas, educativas y de

investigacin. Se lleva a cabo una de las ms grandes del mundo la publicacin de las

operaciones tcnicas, posee unas 30 conferencias tcnicas y 200 cursos de desarrollo profesional

cada ao, y muchos conjuntos de normas industriales y de fabricacin. La diversidad de la

ingeniera mecnica puede verse en ASME los 36tcnicos y divisiones Institutos.

ASME Internacional de la pertenencia de 125000 incluye algunos 24000 estudiantes.

Aproximadamente 10000 de sus miembros se encuentran fuera de los Estados Unidos.

La sociedad est dividida geogrficamente en 12 regiones y 200 locales de las secciones en los

Estados Unidos, sus posesiones Canad, y Mxico. Hay alrededor de 300 de estudiantes en las

secciones Colegios y Universidades.

La Regin XIII es la regin fuera de Amrica del Norte fundada en 1996 que se divide en cuatro

zonas. Se trata de la mayor de Europa, Asia y Pacfico, Amrica Latina y el Caribe y el Oriente

Medio y frica Zonas.
http://72.14.203.104/translate_c?hl=es&u=http://www.asme.org/divisions/&prev=/search%3Fq%3DASME%2Bhistory%26hl%3Deshttp://72.14.203.104/translate_c?hl=es&u=http://www.asme.org/international/regionxiii/&prev=/search%3Fq%3DASME%2Bhistory%26hl%3Deshttp://72.14.203.104/translate_c?hl=es&u=http://www.asme.org/international/regionxiii/&prev=/search%3Fq%3DASME%2Bhistory%26hl%3Deshttp://72.14.203.104/translate_c?hl=es&u=http://www.asme.org/divisions/&prev=/search%3Fq%3DASME%2Bhistory%26hl%3Des


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CAPTULO No. 1.Generalidades.

1.2. 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 algnproceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los diferentes tipos derecipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera:

1. Por su uso:

Los podemos dividir en recipientes dealmacenamiento y en recipientes deprocesos.Los primerosnos sirven nicamente para almacenar fluidos a presin y de acuerdo con sus servicios sonconocidos como tanques dealmacenamiento,tanques de da, tanques acumuladores, etc.

Fig. 1- Tipos de recipientes de almacenamiento de sustancias
http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=plantas&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=proceso&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=servicios&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=servicios&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=proceso&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=plantas&?intersearch


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2. Por su forma:

Los recipientes a presin pueden ser cilndricos o esfricos. Los primeros son horizontales overticales y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer latemperaturade los fluidos segn sea el caso.

Los esfricos se utilizan generalmente como tanques dealmacenamiento,y se recomiendan paraalmacenar grandes volmenes esfricos a altas presiones. Puesto que la forma esfrica es laforma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presin interna esta sera la forma mseconmica para almacenar fluidos a presin sin embargo en la fabricacin de estos es mucho mscara a comparacin de los recipientes cilndricos.

Los tipos ms comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a sugeometra como:

A. Recipientes Abiertos.Tanques Abiertos.

B. Recipientes Cerrados.Tanques cilndricos verticales, fondo plano.Recipientes cilndricos horizontales y verticales con cabezas formadas.Recipientes esfricos.

1. Recipientes abiertos.

Los recipientes abiertos son comnmente utilizados como tanque igualador o de oscilacin comotinas para dosificaroperaciones donde losmateriales pueden ser decantados como: desecadores,reactores qumicos, depsitos, etc.

Obviamente este tipo de recipiente es ms que el recipiente cerrado de una misma capacidad yconstruccin.La decisin de que un recipiente abierto o cerrado es usado depender del fluido aser manejado y de la operacin. Estos recipientes son fabricados deacero,cartn,concreto. Sinembargo en los procesos industriales son construidos de acero por su bajo costo inicial y fcilfabricacin.

2. Recipientes cerrados.

Fluidos combustibles o txicos o gases finos deben ser almacenados en recipientes cerrados.Sustancias qumicas peligrosas, tales como cidos o sosa custica son menos peligrosas si sonalmacenadas en recipientes cerrados.

3. Tanques cilndricos de fondo plano.

El diseo en el tanque cilndrico vertical operando a la presin atmosfrica, es el tanque cilndricocon un techo cnico y un fondo plano descansando directamente en una cimentacin compuestade arena, grava o piedra triturada. En los casos donde se desea usar una alimentacin degravedad, el tanque es levantado arriba del terreno y el fondo plano debe ser incorporado porcolumnas y vigas deacero.
http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=temperatura&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=geometr%EF%BF%BD?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=operaciones&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=materiales&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=construcci%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=concreto&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=costo&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=gases&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=alimentaci%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=alimentaci%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=gases&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=costo&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=procesos&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=concreto&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=acero&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=construcci%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=materiales&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=operaciones&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=geometr%EF%BF%BD?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=temperatura&?intersearch


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4. Recipientes cilndricos horizontales y verticales con cabezas formadas.

Son usados cuando la presin de vapor del lquido manejado puede determinar un diseo msresistente. Varios cdigos han sido desarrollados o por medio de los esfuerzos del API y el ASMEpara gobernar el diseo de tales recipientes. Una gran variedad de cabezas formadas son usadaspara cerrar los extremos de los recipientes cilndricos. Las cabezas formadas incluyen lasemiesfrica, elptica, toriesfrica, cabeza estndar comn y toricoidal. Para propsitos especialesde placas planas son usadas para cerrar un recipiente abierto. Sin embargo las cabezas planasson raramente usadas en recipientes grandes.

5. Recipientes esfricos.

El almacenamiento de grandes volmenes bajo presiones atmosfricas es normalmente de losrecipientes esfricos. Las capacidades y presiones utilizadas varan grandemente. Para losrecipientes mayores el rango de capacidad es de 1000 hasta 25000 Psi (70.31 - 1757.75 Kg/cm).

6. Recipientes de paredes planas.

Los tanques de paredes planas se utilizan nicamente para presiones hidrostticas bajas, debido asu forma mecnicamente dbil. La cantidad de material requerida para los tanques rectangulareses mayor a la que requieren los tanques cilndricos de igual capacidad. Sin embargo, a veces seprefiere utilizar dichos tanques por la facilidad de fabricacin y buen uso de espacio.

a) Ventajas de recipientes rectangulares.

Gran aprovechamiento del espacio.Rapidez y facilidad de fabricacin.Sencillez en su conformacin.

Mayor estabilidad.

b) Desventajas de recipientes rectangulares.

Elevacin del costo a comparacin de los recipientes cilndricos.Debilidad estructural por lo que necesita mayor refuerzo.Solo puede ser implementado para presiones atmosfricas.
http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=almacenamiento&?intersearch


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Fig. 2- Recipiente de tratamiento de agua, Bajatanks. Inc.

1.2. MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESIN.

1.2.1. Aceros al carbn.

Es el ms disponible y econmico de los aceros, recomendables para la mayora de los recipientesdonde no existen altas presiones ni temperaturas.

1.2.2. Aceros de baja aleacin.

Como su nombre lo indica, estos aceros contienen bajos porcentajes de elementos de aleacincomo nquel, cromo, etc. Y en general estn fabricados para cumplir condiciones de usoespecfico. Son un poco ms costosos que los aceros al carbn. Por otra parte no se consideraque sean resistentes a la corrosin, pero tienen mejor comportamiento en resistencia mecnicapara rangos ms altos de temperaturas respecto a los aceros al carbn.

1.2.3. Aceros de alta aleacin.Comnmente llamados aceros inoxidables. Su costo en general es mayor que para los dosanteriores. El contenido de elementos de aleacin es mayor, lo que ocasiona que tengan altaresistencia a lacorrosin.
http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=corrosi%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=comportamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=resistencia&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=mec%E1%AE%A9ca&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=costo&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=resistencia&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=corrosi%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=corrosi%E3%AE%A6?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=resistencia&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=costo&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=mec%E1%AE%A9ca&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=resistencia&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=comportamiento&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=corrosi%E3%AE%A6?intersearch


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1.2.4. Materiales no ferrosos.

El propsito de utilizar este tipo de materiales es con el fin de manejar sustancias con alto podercorrosivo para facilitar la limpieza en recipientes que procesanalimentos y proveen tenacidad en laentalla enservicios a bajatemperatura.

Tabla 1- Aceros y materiales comnmente empleados en recipientes a presin.Rollo - Aceros para recipientes a presin

EspecificacinComposicin Qumica

(% Mximo) LmiteElsticoKsi Mn.

UltimaTensinKsi Mn.

% deElong

2"Mn.

RangoDim Descripcin y Uso Final

C Mn P S Si CbASTM/ASME SA-414-C(5) 0.25 0.90 0.0350.035 0.30 0.20 33 55 - 70 22 1 Recipientes estacionarios de

baja e intermedia resistencia.ASTM/ASME SA-285-C(4) 0.28 0.90 0.0350.035 0.40 0.20 30 55 - 75 27 1

ASTM/ASME SA-515-60 (4) 0.27 0.90 0.0350.035 - 0.20 32 60 - 80 25 2Recipientes media resistenciapara servicio de media y alta

temperatura.

ASTM/ASME SA-516-60(4) 0.270.60 -0.90 0.0350.0350.15 -0.40 0.20 32 60 - 80 25 2

Recipientes media resistenciapara servicio de media y baja

temperatura.

ASTM/ASME SA-414-G(5) 0.31 1.35 0.0350.035 0.30 0.020 45 75 - 95 16 3 Recipientes estacionarios de altaresistencia.

NOM-011-SEDG-1999 0.220.50 -1.00 0.0400.050 0.300.010 -0.040 50 61 27 3 Cuerpo y tapa recipientes

porttiles de alta resistencia.DOT-178.61-5 Gr. 3. 0.220.50 -

1.00 0.0400.050 0.300.010 -0.040 50 64 27 3

ASTM/ASME SA-455(4) 0.330.85 -1.20 0.0350.035 0.40 0.020 35 70 - 90 22 3

Recipientes estacionarios de altaresistencia.

ASTM/ASME SA-516-70(4) 0.310.85 -1.20 0.0350.0350.15 -0.40 0.020 38 70 - 90 21 3

Recipientes para mediana y bajatemperatura.

ASTM/ASME SA-612(4) 0.25 1.0 -1.35 0.0350.035

0.15 -0.40 0.020 50 81 - 101 22 3 Recipientes para tanques de

F.F.C.C.AAR TC 128-B(4) 0.25 1.0 -

1.35 0.0350.0350.15 -0.40 0.020 50 81 - 101 22 3

ASTM/ASME A-515-70 (4) 0.31 1.20 0.0350.035 0.15 -0.40 0.020 38 70 - 90 21 3Recipientes para media y alta

temperatura.

1.3. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS MATERIALES PARA SATISFACERLAS CONDICIONES DE SERVICIO.

1.3.1. Propiedades mecnicas.

Al considerar las propiedades mecnicas del material es deseable que tenga buenaresistencia a latensin, alto nivel de cedencia, por cierto de alargamiento alto y mnima reduccin de rea. Conestas propiedades principales se establecen los esfuerzos de diseo para el material en cuestin.
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Fig. 3- El recipiente rectangular tiene una menor resistencia a elevadas presiones, sinembargo otorga una mayor captacin en una misma rea.

1.3.2. Propiedades fsicas.

En este tipo de propiedades se buscar que el material deseado tenga coeficiente de dilatacintrmica.

1.3.3. Propiedades qumicas.La principal propiedad qumica que debemos considerar en el material que utilizaremos en lafabricacin de recipientes a presin es su resistencia a lacorrosin.Este factor es de muchsimaimportancia ya que un material mal seleccionado nos causar muchos problemas, lasconsecuencias que se derivan de ello son:

Reposicin del equipo corrodo. Un material que no sea resistente al ataque corrosivo puedecorroerse en pocotiempo deservicio.Sobre diseo en las dimensiones. Para materiales poco resistentes al ataque corrosivopuede 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 formaque encarecen el diseo adems de no ser siempre la mejor solucin.Mantenimiento preventivo. Para proteger los equipos del medio corrosivo es necesario usarpinturas protectoras.Paros debido a lacorrosin de equipos. Un recipiente a presin que ha sido atacado por lacorrosin necesariamente debe ser retirado de operacin, lo cual implica las prdidas en laproduccin.Contaminacin o prdida del producto. Cuando los componentes de los recipientes apresin se han llegado a producir perforaciones en las paredes metlicas, losproductos delacorrosin contaminan elproducto,el cual en algunos casos es corrosivo.

1.3.4. Esfuerzos admisibles.

Son los grados de exactitud con los cuales las cargas pueden ser estimadas, la confiabilidad de losesfuerzos estimados para estas cargas, la uniformidad del material, el peligro a la falla ocurre y enotras consideraciones como:

Esfuerzos locales con concentracin de esfuerzos, fatiga ycorrosin.
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Para materiales que sean sometidos a temperaturas inferiores al rango de termo fluencia losesfuerzos admisibles se pueden considerar con el 25% de laresistencia a la tensin o el 62.5% delaresistencia a la cedencia a latemperatura de operacin. Los materiales usados para anclaje enel rango de temperatura de -20 a 400F (-28.88 a 204.44C) se considera que es un 20% de laresistencia a la cedencia.

El porcentaje de resistencia a la cedencia usando como esfuerzo admisible es controlado por unnmero de factores tales como la exactitud con la cual la carga de confiabilidad de los esfuerzoscon frecuencia se usa un esfuerzo admisible para aceros estructurales.

Fig. 4a- Recipiente de polmero con refuerzos metlicos de bajo almacenaje.

Fig. 4b- Recipiente rectangular metlico de alta capacidad
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1.4. FILOSOFIA DE DISEO.

En general los recipientes a presin diseados de acuerdo con el cdigo ASME Secc. VIII Div.

Son diseados por reglas que no requieren una evaluacin detallada de todos los esfuerzos. Se

reconoce que existen esfuerzos secundarios elevados flexionantes pero al admitir un factorelevado de seguridad y las reglas del diseo, estos esfuerzos sern compensados como reglageneral cuando se realiza un anlisis mas detallado de esfuerzos que permiten consideraresfuerzos admisibles mayores en lugar de usar un factor deseguridad elevado como el utilizado enel cdigo. Un factor de seguridad elevado refleja una falta deconocimiento de los esfuerzos reales.

El diseador debe de familiarizarse con los diversos tipos de esfuerzos y cargas para lograr undiseo econmico yseguro.

1.5. CATEGORIAS DE EXPOSICIN.Zona A: Para grandes ciudades donde por lo menos el 50% de los edificios excede a 70'pies de altura.

Zona B: reas urbanas suburbanas y boscosas.

Zona C: Para terreno abierto como terraceras donde cualquier obstruccin sea menor a 30'pies.

Zona D: Para reas costeras, planas, incluye aquellas reas localizadas como mnimo a 10veces la altura de laestructura.

1.6. CRITERIOS DE DISEO EN RECIPIENTES.

Las unidades de equipo de proceso pueden fallar en servicio por diversas razones. Lasconsideraciones por tipo de falla que pueda presentarse es uno de los criterios que deben usarseen el diseo de equipo. La falla puede ser el resultado de una deformacin plstica excesiva oelstica o por termo fluencia (creep). Como un resultado de tal deformacin el equipo puede fallaral no realizar su funcin especifica sin llegar a la ruptura.

1.6.1. Clasificacin de fallas.

Las fallas pueden clasificarse:

Deformacin Elstica excesivaInestabilidad elstica, Inestabilidad plstica,Ruptura por fragilidad, Termo fluencia oCorrosin.
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1.- La Inestabilidad Elstica.

Es un fenmeno asociado con las estructuras que tienen limitada su rigidez y estn sujetas acompresin, flexin, torsin, combinacin de tales cargas. La inestabilidad elstica es unacondicin de la cual la forma de laestructura es alterada como resultado de rigidez insuficiente.

2.- Inestabilidad plstica.

El criterio de mayor uso para el diseo de equipo es aquel que mantiene los esfuerzos inducidosdentro de la regin elstica del material deconstruccin con el fin de evitar la deformacin plsticacomo resultado de exceder el punto de cedencia.
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CAPTULO No. 2Especificaciones de diseo y fabricacin de recipientes sometidos a

presin hidrosttica.

Los usuarios y fabricantes de recipientes sujetos a presin han desarrollado ciertas prcticas

estndares que han demostrado tener ventajas en el diseo y en la construccin de los recipientessujetos a presin. Esta especificacin comprende dichas prcticas que se han convertido en las dems aceptacin y ejecucin.

Los estndares mencionados son, en parte, referencias a alternativas seleccionadas que permitenlas normas ASME, y en parte describen los mtodos de diseo y construccin que no cubrenstas.

2.1. GENERALIDADES.

1. Esta especificacin, en conjunto con el pedido y los dibujos, cubre los requerimientos

para el diseo y la fabricacin de recipientes sujetos a presin.

2. En caso de diferencias, el pedido y los dibujos rigen por encima de esta Especificacin.

3. Los recipientes sujetos a presin debern disearse, fabricarse, inspeccionarse y marcarsede acuerdo con la ltima edicin de las normas de Calderas y recipientes sujetos a presindel ASME, seccin VIII, divisin 1, y sus agregados subsecuentes.

4. Los recipientes y sus auxiliares debern cumplir con los reglamentos de la ley relativa aOccupational Safety and Health Act, OSHA (Seguridad y Salud Ocupacionales).

5. Se invita a los fabricantes de recipientes a cotizar precios con materiales y mtodos deconstruccin alternos si existen aspectos razonables econmicos o de otra ndole parahacerlo as.

6. Todas las desviaciones respecto a esta Especificacin, el pedido o los dibujos debernser aprobadas por escrito por el Comprador.

7. El fabricante del recipiente, al recibo del pedido, proporcionar al comprador dibujosde taller revisados para su aprobacin.

2.2. DISEO.

Los recipientes a presin se disearn para soportar las cargas que sobre stos ejercen la presininterna o externa, el peso del recipiente, el viento, los temblores, las reacciones de los apoyos, elimpacto y la temperatura.

Los tanques sin elementos atiesadores no pueden ser mayores de 30 pies cbicos de capacidad;los que si llevan elementos atiesadores tendrn menos de 140 pies cbicos de capacidad.Para tanques de mayor tamao se usan tirantes por razones econmicas.


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2.2.1. Relacin de los lados.

Si todos los lados son iguales, la longitud de un lado 3 VB siendo V = volumen en pies cbicos.Relacin preferible: lado mas largo: 1.5 B; lado mas corlo: 0.667 B.

Las frmulas siguientes estn basadas en la deflexin mxima permitida A = L/500, en donde L es

el lado ms largo de la placa. 1:1 esfuerzo permitido para el material de la placa puede lomarsecomo el permitido por las normas ASME para recipientes sujetos a presin, seccin VIII. Div. 1. Losvalores de o usados en las frmulas dependen de la proporcin de los lados.

Fig. 5- la distribucin de las medidas estar en funcin del rea disponible para sucolocacin.

2.2.2. Cargas de viento y terremoto.

Todos los recipientes se disearn para sostenerse parados totalmente libres. Para determinar lamagnitud de la presin del viento, la probabilidad de terremotos y los coeficientes ssmicos endiversas reas de los Estados Unidos se aplicar la norma ANS A58.1-1972 (requerimientos delas normas para cargas mnimas de diseo en edificios y otras estructuras). Se supone que noocurren simultneamente las cargas de viento y las de sismo, por lo que el recipiente debedisearse ya sea por carga de viento o de sismo, la que sea mayor.

2.2.3. Deflexin.

La deflexin de los recipientes verticales bajo condiciones normales de operacin no deber

exceder de 6 pulgadas por cada 100 pies de longitud.

Los esfuerzos que obren en los faldones, silletas y otros soportes-y en sus soldadurasde sujecin pueden sobrepasar a los valores mximos de esfuerzo permitidos para los materiales,que se indican en la parte UCS de las normas ASME por 33-1/3 %.

Los fabricantes del recipiente debern someter sus diseos a aprobacin cuando el comprador noproporcione un diseo o no especifique el espesor de placa requerido.


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2.3. FABRICACIN.

1. Los materiales sern especificados por el comprador y su designacin deber aparecerindicada en los dibujos de taller. No se har sustitucin alguna de materiales especificadossin la previa autorizacin escrita del comprador.

2. El espesor de placaque se utilice para el casco y las cabezas ser de 1/4 de pulgada comomnimo.

3. El procedimiento de soldadura y los registros de calificacin de los soldadores delfabricante debern ser sometidos a aprobacin al recibo del pedido. No se efectuarsoldadura alguna antes de que el procedimiento de soldadura y la calificacin seanaprobados por el comprador. Toda la soldadura deber hacerse por los procedimientos porarco metlico protegido o por arco sumergido. No se utilizarn tiras de refuerzo permanentesin la aprobacin escrita del comprador. Cuando se utilicen, dichas tiras sern de acero dela misma composicin que la de aquel al cual van soldadas.

4. Las costuras longitudinalesde los cascos cilndricos o cnicos, todas las costuras de loscascos esfricos y de las cabezas formadas por partes debern situarse de manera quelibren las aberturas, sus parches de refuerzo y las placas de desgaste de las silletas. Lascosturas circunferenciales de los cascos debern situarse de manera que libren lasaberturas, los parches de refuerzo, los anillos de artesa y de soporte del aislamiento y lasplacas de desgaste de las silletas. Cuando sea Inevitable cubrir una costura longitudinal porun parche de refuerzo, se esmerilar la costura a ras y el parche mencionado se examinaren el sitio antes de soldarlo. No se permitirn uniones longitudinales en el rea descendenteo en cualquier otro lugar en que resulte imposible hacer una inspeccin visual apropiada dela soldadura. El tamao mnimo de soldadura de filete que se utilice como soldadura deresistencia para elementos internos ser de 1/4 de pulg.

5. Faldn. Los recipientes verticales estarn provistos de un faldn que tendr un dimetroexterior igual al del recipiente soportado. El espesor mnimo del faldn ser de 1/4 de pulg.Los faldones estarn provistos como mnimo de dos agujeros de ventilacin de 2 pulg.,situados a la mayor altura posible y a 180 grados uno del otro. Los faldones de 4 pies dedimetro y menores tendrn una abertura de acceso; los de ms de 4 pies de dimetrotendrn dos aberturas de acceso de 18 pulgadas de D.E. reforzadas con manguitos,

6. Los anillos de basese disearn para una presin de apoyo permitida sobre el concreto de625 Ib/pulg2.

7. Se usarn silletas para pernos de anclajeo para anillos de orejas en donde se requiera ysiempre que la altura del recipiente exceda de 60 pies. El nmero de pernos de anclajevariar en mltiplos de 4; es preferible un mnimo de 8.

8. Silleta. Los recipientes horizontales sern soportados en silletas; de preferencia slodos siempre que sea posible. Las silletas debern soldarse al recipiente, excepto cuando seordene especficamente que se embarquen sueltas, en cuyo caso debern ajustarse alrecipiente y llevar marcas para su instalacin en campo. El dibujo de taller deber contenerinstrucciones detalladas en relacin con esto.


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Cuando la dilatacin por temperatura ocasione un cambio de ms de 3/8 de pulgada en ladistancia entre las silletas, deber usarse una placa de apoyo deslizante. Cuando elrecipiente est soportado en silletas de concreto de 1/4 de pulg de espesor, se debernsoldar al casco, para fines de corrosin, placas 2 pulgadas ms anchas que la silleta deconcreto, con soldadura continua. La placa de corrosin deber ir provista de un agujero deventilacin de 1/4 de pulgada tapado con sellador plstico despus de que se haya probadoa presin el recipiente.

9. Las aberturas de 2 pulgadas y menores debern llevar copie completo o medio copie deacero forjado de 6000 Ib.

Las aberturas de 2 1/2 pulgadas y mayores debern ser bridadas.Las bridas debern cumplir con la norma ANS B16.5-1973.Las caras de las bridas debern ser como sigue:Cara realzada. ...... abajo de la capacidad nominal ANS, 600 IbCara realzada. ...... capacidad nominal ANS, 600 Ib, tubo de 3 pulgadas y menorJunta de tipo de anillo. ...... capacidad nominal ANS, 600 Ib, tubo de 4 pulgadas y mayorJunta del tipo de anillo. ...... arriba de capacidad nominal ANS, 600 Ib.

Los agujeros para los tornillos de las bridas deben quedar a ambos lados de las lneas decentros principales del recipiente. Las aberturas deben quedar a ras del interior delrecipiente cuando se utilizan como purgas o cuando estn situadas en forma que interfierancon los elementos internos del recipiente. Los bordes internos de los registros debenredondearse a un radio mnimo de 1/8 de pulgada o a un radio igual a la mitad del espesorde pared del tubo cuando sea menor de 1/4 de pulgada.Cuando el dimetro interior del cuello de la boquilla y el de la brida del cuello soldableo del accesorio soldable difiera por 1/16 de pulgada o ms, la parte de dimetro menordeber achaflanarse a una relacin de 1:4.

Las aberturas debern reforzarse siendo nuevas y cuando estn bajo condiciones de

fri o de corrosin.

La placa que se utilice para el parche de refuerzo deber ser de acero de la mismacomposicin que el del casco o la cabecera a que vaya unida.

Los parches de refuerzo debern ir provistos de un agujero de inspeccin de 1/4 de pulgadasituado a 90 del eje longitudinal del recipiente.

El dimetro exterior mnimo del parche de refuerzo deber ser 4 pulgadas ms eldimetro exterior del cuello del registro.

Cuando deban suministrarse lapas para las aberturas de acuerdo con la requisicin delcomprador, el fabricante deber suministrar los empaques y pernos que se requieran; stosno se usarn para probar el recipiente.

Las tapas de los registros de inspeccin debern estar provistas de pescantes.

Las roscas de acoplamiento debern estar limpias y sin defectos despus de su instalacin.


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10.Elementos Internos. Las artesas debern ser surtidas por el fabricante de artesas einstaladas por el fabricante de recipientes. Los anillos de soporte de las artesas y las barrasde sujecin descendentes debern ser proporcionadas e instaladas por el fabricante derecipientes. El fabricante de artesas deber someter a la aprobacin del comprador detallescompletos de taller, inclusive instrucciones de instalacin y lista de embarque, y una vezaprobados, el comprador los remitir al fabricante de recipientes. Las artesas deberndisearse para una carga viva uniforme de 10 Ib/pie2 o el peso del agua que puedaacumularse, lo que sea mayor, y para una carga viva concentrada de 250 Ib.

A la carga de diseo, la flexin mxima de las artesas no deber exceder de hasta dimetrode 10 pies - 1/8 de pulgada, para dimetro mayor de 10 pies - 3/16 de pulgada

El espesor mnimo de los elementos interiores de placa y de los anillos de soporte nodeber ser menor de 1/4 de pulgada.Los tubos interioresde acero al carbono debern ser de peso normal.

Las bridas internas debern ser ANS 150-lb. de tipo deslizante o fabricadas de placa.

Las bridas interioresde acero al carbono debern fijarse con tornillos para mquina de

cabeza cuadrada y de acero al carbono, y con marcas cuadradas soldadas por puntos alas bridas para evitar que se aflojen.

Los elementos internos removibles debern fabricarse en secciones que puedan sacarsepor los registros de inspeccin.

Para dichos elementos no debe considerarse margen por corrosin. Para las aberturasconectadas a la succin de una bomba deber proveerse un rompedor de vrtice.

11.Accesorios. Los recipientes provistos de registros de inspeccin, controles de nivel delquido o vlvulas de alivio situadas 12 pies arriba del piso, debern proveerse de escaleras

marinas con proteccin y plataforma.

Debern soldarse al recipiente en taller las orejas para recibir escaleras y plataformas.Cuando los recipientes verticales requieran de aislamiento, el fabricante deber suministrare instalar anillos de soporte. Tambin, pueden usarse los anillos de refuerzo para soportar elaislamiento.

Los anillos para soporte del aislamiento debern ser 1/2 pulgada menores que el espesordel aislamiento y espaciarse a distancias de 12 pies - 1/2 pulgada comenzando en la lneatangente superior. El anillo superior deber estar unido por soldadura continua a la cabeza,todos los dems anillos podrn ser unidos por soldadura de filete de 1 pulgada de largo a 12

pulgadas entre centros. La cabeza inferior de un recipiente vertical aislado deber equiparsecon tuercas cuadradas de 1/2 pulgada soldadas con sus extremos hacia el exterior de lacabeza, sobre centros aproximadamente de 12 pulgadas en cuadro.


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2.4. SOLDADURA DE RECIPIENTES.

En varios mtodos para hacer juntas soldadas. En cada caso particular, la eleccin de un tipo deentre las numerosas alternativas, depende de:Las circunstancias en que ha de realizarse la soldadura.Los requisitos del Cdigo.Los aspectos econmicos.

2.4.1. Circunstancias para la realizacin de la soldadura.

En muchos casos, la accesibilidad de la junta determina el tipo de soldadura. En un reciente dedimetro pequeo (menos de 18-24 pulgadas), no puede aplicarse la soldadura anual. Se utilizauna tira de respaldo, sta debe permanecer en su lugar. En los recipientes mayor dimetro, si notienen registro para hombre, la ltima junta (de cierre) slo puede soldarse desde el exterior. El tipode soldadura puede ser determinado tambin por el equipo del fabricante.

2.4.2. Economa de la soldadura.

Si los dos factores anteriores permiten la libre eleccin, la economa es el factor decisivo.Siguen algunas consideraciones relativas a la economa de las soldaduras:

La preparacin de bordes en V, que puede hacerse a soplete, es siempre ms econmica que lapreparacin de juntas en J o en U.

La preparacin en V doble requiere slo de la mitad del metal de soldadura depositada de la querequiere la preparacin en V sencilla.

Al aumentar el tamao de una soldadura de filete, su resistencia aumenta en proporcin directa,mientras que el metal de soldadura depositado aumenta en proporcin al cuadrado de su tamao.

La soldadura de baja calidad hace necesaria la utilizacin de placa de mayor espesor para elrecipiente. El que sea ms econmico utilizar soldadura de mayor resistencia y placa ms delgadao lo contrario, depende del (amao del recipiente, del equipo de soldadura, etc. Esto debedecidirse en cada caso particular.

2.4.3. Soldadura de los bordes de las placas.

A continuacin se ilustran algunas juntas soldadas recomendadas para los bordes de las placas:

Fig. 6- Tipos de uniones empleados para bordes de placas.


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27


Los elementos atiesadores pueden soldarse al tanque con soldadura intermitente o continua ypueden colocarse en el interior o en el exterior.

2.5. REGISTROS.

Cuando hay tuberas externas conectadas al recipiente, las normas consideran lo siguiente:a) La conexin soldada de extremo para la primera junta circunferencial en uniones soldadas.b) La primera junta roscada para conexiones roscadas.c) La cara de la primera brida para conexiones bridadas, unidas mediante pernos.d) La primera superficie de sellado para conexiones o accesorios de conexin patentados,

norma U-I (e) (l).

2.5.1. Forma de los registros.

Los registros de inspeccin en los recipientes sujetos a presin deben ser de preferenciacirculares, elpticos u oblongos. Un registro oblongo es el formado por dos lados paralelos yextremos semicirculares. La abertura para un tubo o una tobera circular cuyo eje no seaperpendicular a la pared o a la cabeza del recipiente, puede lomarse, para fines de diseo, comoregistro elptico.Los registros pueden ser de formas diferentes a las anteriores. (Ver norma UG-36.).

2.5.2. Tamao de los registros.

Las aberturas reforzadas correctamente no tienen limitacin en cuanto a tamao, pero cuando unregistro en la cabeza de un casco cilndrico sea mayor de la mitad del dimetro interior de lacabeza, se recomienda usar secciones de reduccin del casco en lugar de cabezas.2.5.3. Espesor del cuello de una boquilla.

Para recipientes sujetos a presin interna (sin incluir el acceso y el registro de inspeccin) (NormaUG-45):

El espesor de la pared del cuello de la boquilla o de otra conexin no deber ser menor que elvalor mayor de lo siguiente:

1) El espesor calculado para las cargas aplicables sobre el cuello de la boquilla (presin,reaccin de la tubera, etc.).

2) El valor menor de lo siguiente:

a) el espesor de la cabeza o casco (a donde est conectada la boquilla) necesario parasoportar la presin interna (suponiendo E = 1.0) ms el margen por corrosin, pero pararecipientes soldados en ningn caso deber ser menor que 1/16 pulg.E = 0.80 si el registro est en un recipiente que no va a ser radiografiado.

b) el espesor mnimo de la pared del tubo estndar ms el margen por corrosin.

El espesor mnimo de un tubo (ANS B 36.10-1979) es el espesor nominal de pared menos 12.5%de tolerancia permitida.


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28


2.6. CORROSIN.

Los recipientes o parles de los mismos que estn sujetos a corrosin, erosin o abrasin mecnicadeben tener un margen de espesor para lograr la vida deseada, aumentando convenientemente elespesor del material respecto al determinado por las frmulas de diseo, o utilizando algn mtodoadecuado de proteccin (Norma UG-25 h).

Las normas no prescriben la magnitud del margen por corrosin excepto para recipientes conespesor mnimo requerido menor de 0.25 pulg. que han de utilizarse para servicio de vapor deagua, agua o aire comprimido, para los cuales indica un margen por corrosin no menor de lasexta parle del espesor de placa calculado. No es necesario que la suma del espesor calculadoms el margen por corrosin exceda de 1/4 de pulg. (Norma UCS-25)

Para otros recipientes en los que sea predecible el desgaste por corrosin, la vida esperada delrecipiente ser la que determine el margen y si el efecto de la corrosin es indeterminado, elmargen lo definir el diseador. Un desgaste por corrosin de 5 milsimas de pulgada por ao(1/16 de pulg. en 12 aos) generalmente es satisfactorio para recipientes y tuberas.

La vida deseada de un recipiente es una cuestin econmica. Los recipientes principales omayores se disean generalmente para una vida larga de servicio (15 a 20 aos), mientras que lossecundarios o menores para perodos ms cortos (8 u 10 aos).

No necesita aplicarse el mismo margen por corrosin a todas las panes del recipiente si seesperan diferentes grados de ataque para las distintas partes (norma UG-25 c).

Existen varios mtodos diferentes para medir la corrosin. El ms simple consiste en taladraragujeros de prueba (normal UG-25 e) o indicadores de la corrosin.

Los recipientes sujetos a corrosin debern tener una abertura de purga (norma UG-25 n.

Todos los recipientes de presin sujetos a corrosin, erosin o abrasin mecnica interioresdebern ser provistos con abertura de inspeccin (norma UG-46).

Para eliminar la corrosin se utilizan materiales resistentes, ya sea como recubrimientosnicamente o para fabricar todo el recipiente.

Las reglas de los recubrimientos se indican en la norma en la parte UCL, apndice 1- y prrafoUG-26.

Un recipiente puede protegerse contra abrasin mecnica por medio de parches de placa, loscuales .se sueldan o se unen por otros medios al rea expuesta del recipiente.


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29


2.7. PINTURA.

2.7.1. Objeto.

El objeto principal de la pintura es la conservacin de las superficies de acero. La pintura re-tarda la corrosin, 1) evitando el contacto de los agentes corrosivos con la superficie del recipiente

y 2) por su accin inhibidora de la oxidacin debida a las propiedades electroqumicas del materialde la pintura.

Las pinturas deben ser adecuadas para resistir los efectos del medio, el calor, el impacto, laabrasin y la accin de las sustancias qumicas.

2.7.2. Preparacin de la superficie.

El requisito principal para pintar con xito una superficie es el desprendimiento de las escamas delaminacin, la herrumbre, suciedad, grasa, aceite y la materia extraa. La escama de laminacin esla capa gruesa de xidos de hierro de color gris azulado que se forma sobre el acero estructural al

terminar la operacin de laminado en caliente. Si la escama de laminacin est intacta y se adhiereperfectamente al metal, le proporciona proteccin; sin embargo, debido al laminado y alapilamiento de las placas, es raro encontrar en la prctica una escama de laminacincompletamente intacta.

Si la escama de laminacin no est muy agrietada, una mano primaria de taller le dar larga vidaen medios benignos, siempre que se desprendan las escamas sueltas, la herrumbre, el aceite, lagrasa, etc.

2.7.3. Consideraciones econmicas.

La seleccin de pintura y la preparacin de superficies que van ms all de los aspectos tcnicosse convienen naturalmente en un problema de economa.

El costo de la pintura est normalmente entre 25 y 30 por ciento o menos del costo que representapintar una estructura, de donde se deriva la ventaja de utilizar pintura de alta calidad. El sesentapor ciento o ms del costo total de un trabajo de pintura se encuentra en la preparacin de lasuperficie y el costo de preparacin a diferentes grados varia en proporcin de 1 a 10 12. Porejemplo, el costo de limpieza con chorro de arena es alrededor de 10 a 12 veces mayor que el delimpieza manual con cepillo de alambre. El costo de preparacin de la superficie debe equilibrarsecon el incremento de la vida til del recipiente.

2.7.4. Seleccin de sistemas de pintura.

Las tablas que sirven de gua para seleccionar el sistema apropiado de pintura y estimar lacantidad necesaria de pintura para las diversas condiciones de servicio tomaron de lasespecificaciones y recomendaciones del Steel Structures Painting Council.


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30


2.7.5. Abrasin.

Cuando la pintura debe resistir a la abrasin, es importante que tenga buena adhesin. Paralograr la mxima adhesin, la mejor limpieza es la quese hace a chorro de arena, aunque tambines satisfactoria la limpieza por medio de productos qumicos. Los pre tratamientos tales como el defosfato en caliente o el de primario de lavado son excelentes para limpiar qumicamente y hacerrugosa la superficie.

Los recubrimientos de uretano, los epxicos y las pinturas de vinilo tienen buena resistencia ala abrasin. Tambin son buenos los recubrimientos ricos en zinc y las pinturas fenlicas. Laspinturas oleo resinosas pueden desarrollar una resistencia mucho mayor si se les agrega unrefuerzo de arena.

2.8. INSPECCIN.

1. El comprador se reserva el derecho de inspeccionar el recipiente en cualquier momentodurante su fabricacin, para comprobar que los materiales y la mano de obra con que seeste fabricando corresponden a la especificacin.

2. La aprobacin de cualquier trabajo por parte del representante del comprador y laaceptacin de un recipiente no liberar al fabricante de su responsabilidad de apegarse a lasdisposiciones de cada especificacin.

2.9. ASPECTOS DIVERSOS.

1. El examen radiogrfico se efectuar cuando lo indiquen las normas ASME o cuando lodetermine la economa del diseo.

2. El recipiente terminado ser provisto de una placa de datos sujeta en forma segura alrecipiente por soldadura.

3. Si se somete al recipiente a tratamiento trmico posterior a la soldadura, no se permiteaplicar ms soldadura despus del relevado de esfuerzos.

4. Los elementos Internos removibles debern instalarse despus del relevado de esfuerzos.

5. La posicin de lodos los componentes del recipiente, aberturas, costuras, componentesinternos, etc. deber indicarse en los dibujos de taller por la distancia a una lnea dereferencia comn, la lnea de referencia deber marcarse permanentemente en el casco.

6. La presin de prueba hidrosttica deber mantenerse por un tiempo adecuado para permitiruna inspeccin completa, pero en ningn caso por menos de 30 minutos.

7. Los recipientes no debern pintarse, a menos que haya indicacin en contrario en elpedido.


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31


2.8. PREPARACIN PARA EMBARQUE.

1. Despus de realizar la prueba hidrosttica final, el recipiente deber secarse y limpiarseperfectamente interior y exteriormente para quitar la grasa, las escamas sueltas, laherrumbre y la mugre.

2. Todas las superficies terminadas que no vayan protegidas por bridas ciegas debernrecubrirse con pintura antioxidante.

3. Todas las aberturas bridadas que no estn provistas de tapas debern protegerse conplacas de acero adecuadas.

4. Las aberturas roscadas debern llevar tapones.

5. Para las parles internas debern proveerse soportes adecuados que eviten que se daendurante el transpone.

6. Los tornillos y tuercas debern recubrirse con lubricante a prueba de agua.

7. Los recipientes debern ser identificados con toda claridad pintando el nmero de pedido yde inciso del pedido en un lugar visible.

8. Las parles pequeas que deban embarcarse sueltas debern ponerse en bolsas o en cajasy marcarse con el nmero de pedido y el de inciso del pedido del recipiente.

9. El fabricante del recipiente tomar todas las precauciones necesarias para cargar, bloqueary asegurar el recipiente en el vehculo de transpone y proporcionar todo el material que seanecesario para evitar que se dae.

2.8.1. Capacidades y limitaciones de embarque.

Transporte por camin.

Tamao mximo de las cargas que pueden transportarse sin permiso especial

a. peso, aproximadamente 40 000 Ib.b. ancho de la carga, 8 pies O pulg.c. altura arriba de carretera. 13 pies 6 pulg.d. Longitud de la carga, 40 pies O pulg.

Los embarques por camin de ms de 12 pies O pulg. de ancho requieren de escolta. Estoaumenta considerablemente los costos de transporte.

Transporte por ferrocarril.

Dimensiones mximas de carga que puede transportarse sin necesidad de rula especial.a. ancho de la carga. 10 pies O pulg.


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32


b. altura arriba del piso del carro, 10 pies O pulg.Con ruta especial pueden manejarse cargas hasta de 14 pies 0 pulgadas de ancho y 14 pies 0pulgadas de altura.

Fig. 7- El transporte de los recipientes deber hacerse en base a las normas establecidasevitando dao humano y material.

2.9. INFORMES FINALES.

1. Antes de que el recipiente este listo para embarque, el fabricante deber suministrar alcomprador copias simples o reproducibles de cada uno de los informes siguientes:

a) Informe de dalos del fabricante.b) Dibujos de taller que muestren el recipiente y las dimensiones "como se construy".c) Copias fotostticas de los grficos de registro que muestren la presin durante la

prueba hidrosttica.d) Copia de la placa de datos sacada por frotamiento.

2.10. GARANTA.

El fabricante garantiza que el recipiente cumple con todas las condiciones expresadas en estaespecificacin y que no tiene defectos de diseo, mano de obra y material. En el caso de queapareciese algn defecto durante el primer ao de operacin, el fabricante se compromete arealizar todas las modificaciones, reparaciones y reposiciones que sean necesarias sin cargoalguno.


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33



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34


CAPTULO No. 3Diseo del recipiente rectangular con tirantes.

A continuacin se muestra el clculo de un recipiente rectangular con tirantes de atiesamiento cuyo

espacio a emplear ser de una altura de 4 metros, ancho de 4 metros y largo de 6 metros. Dichorecipiente se empleara para el almacenamiento de agua.

Fig. 7. Recipiente rectangular con tirantes.

3.1.- DIMENSIONAMIENTO.

Requerimientos:

in.ft.mH

in.ft.mL

in.ft.mwEspacio

4415712134

1623668196

4415712134

Recipientes rectangulares con refuerzos tipo tensor.

Operaciones:

33 6.33879600096464 ftltmxxV

Fig. 8. Medidas base requeridas.


35/66

35


Nmero de atiesadores horizontales = 5

Numero de atiesadores verticales = 3

ftmb

ftma

28.31

28.31

3.2.- MATERIAL DE PLACA.

Tabla 2. Tipos de materiales empleados en recipientes a presin.

Material a emplear en placa: ASTM/ASME SA-285-Cy= 30000 psi.u= 55000 psi.

3.3.- CLCULO DE ESPESOR DE PLACA.

ACS

GHLt .

036.045.2

Donde:


36/66

36


L =236.16 plg = largo de recipiente

H = 157.44 plg = Alto del recipiente

G = Gravedad especifica del liquido (agua) = 1

y = Esfuerzo de la placa =30KSI

= Factor de que depende de la relacin de la longitud a la altura del tanque H/L (ver Fig. No.9)

C.A= Factor de correccin por corrosin.

Fig. 9. Relacin entre la longitud y altura ().

009.0

66.016.236

44.157

LH


37/66

37


inint

ininin

t

ACGHb

t

inint

8

55310.0

16

1)44.157)(1(036.0

200

37.39

.036.0200

87816.0

16

1

)30000(

)1(036.0)44.157()009.0()16.236(45.2

2

1

t1 Es el espesor de placa obtenido de forma que no necesita atiesadores, sin embargo al empleardicho sistema el espesor se reduce a t2 en un 30%.

3.4.- CLCULO DE POSICIN DE ATIESAMIENTO.

lbwR

lbwR

inlbGH

w

31.312)7.0(17.4467.0

85.133)3.0(17.4463.0

17.4462

)44.57.1)(1(036.0

2

036.0

2

1

22

3.5.- MOMENTO DE INERCIA MNIMO DEL NGULO SUPERIOR DE SOPORTE.

4

4

4

min

6

3

1min

46.3057

1

54.245.73

1030

)16.236)(85.133(25.125.1

cm

in

cminI

x

lb

E

LRI

La longitud que se del clculo anterior se considera como un elemento sin atiesadores, sinembargo al ser muy grande el momento de inercia se emplea la longitud entre atiesadores (a),adems, el sistema de clculo para recipientes rectangulares sin tirantes y con refuerzos estlimitado a 140 ft3de capacidad por cdigo.

Fig. 10. Distribucin de presin hidrosttica.


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38


4

4

4

min

6

3

1min

15.141

54.2340.0

1030

)36.39)(85.133(25.125.1

cmin

cminI

x

lb

E

aRI

Perfil seleccionado: LI 2 x ; I = 14.5cm4

; A = 6.06 cm2

(ver anexo Tabla A-1)

Fig. 11. Angulo superior.

3.6.- MOMENTO DE INERCIA MNIMO DEL ANGULO INFERIOR DE SOPORTE.

4

4

4

min

6

32

min

02.331

54.2793.0

1030

)36.39)(31.312(25.125.1

cmin

cminI

x

lb

E

aRI

Perfil seleccionado: LI 2 x 5/16 ; I = 35.38cm4 ; A = 9.48cm2(ver anexo Tabla A-1)

Fig. 12. Angulo inferior.


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39


3.7.- ESPESOR DE ALMA DE VIGA DE SOPORTE.

Clculo por resistencia:

ksiu

ksiy

SAvigadeMaterial

58

36

36:

Nmero de vigas propuesto = 4

mmint

in

GH

St

ininL

2016

13

7876.0

7876.0

)44.157)(1(036.0

36000254.1

74.78

036.0254.1

74.783

22.236

3

Viga seleccionada: IR 12 x 152 lb/ft; t = 22.1mm (ver anexo Tabla A-2)

Clculo por deflexin:

"87.0"314.0500

44.157

"87.01.22

500

min

min

mmt

t

Fig. 13. Viga soporte.


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40


3.8.- ESPESOR DEL FONDO DEL RECIPIENTE.

CSAfondodeplacaladeMaterial 285:

int

t

HG

St

16

15"925.016/1862.0

16

1

44.1571036.0

30000254.1

74.78

16

1

036.0254.1

3.9.- REVISIN POR DEFLEXIN.

"925.015744.0500

72.78

"925.0

500

min

min

t

t

Fig. 14. Separacin entre soportes.


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41


3.10- CARGAS QUE ACTAN SOBRE LOS TIRANTES.

ksiy

SAcablesdeMaterial

20

93283:

ininDinA

lbP

ininDinA

lbP

ininADDA

inA

lbP

inlbSSP

A

HGabP

1611647.0

)4(329.0329.0

20000

17.6587

17.6587)11.118)(1)(036.0()36.39(

169528.0

)4(219.0219.0

20000

45.4391

45.4391)74.78)(1)(036.0()36.39(

83372.0)4(109.04

4

109.020000

16.2195

16.2195)36.39)(1)(036.0()36.39(

20000

))()(036.0(

2

1

2

2

2

1

2

2

2

2

1

2

1

2

Fig. 15. Distancia entre atiesadores.


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42


3.11.- UNIONES.

Tipos de uniones y aplicaciones de soldaduras, casos dados:

Fig. 16. Tipos de uniones soldadas.

3.11.1. Caso 1

inPLCSAfondodeplacadeMaterial

inPLCSAparedesdeplacadeMaterial

16

15;285:

16

9;285:

R2=312.31lb

44

6

3

min

3

2min

42.26435.61030

)74.78(31.31225.1

25.1

cminx

I

soporteyaofrecenqueadebidovigasentrelongitudlaocupaSeE

RI

Base de soldadura

4443

0052.012

5.0

1212

5.02

1

16

1

16

9

16

1

ininbbh

I

ininmenorplacab

No es viable esta unin al no ser mayor el momento de inercia obtenido al minimo por lo que seprocede al siguiente caso seleccionando un ngulo con un momento de inercia mayor.

3.11.2. Caso II.

Seleccin de un ngulo con el momento de inercia mayor o igual al momento de inercia mnimoantes calculado.Seleccin L I 4 in x 5/8 in

I = 277.20 cm4

A = 29.74 cm2


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43


3.11.3. Caso III

r = 1 a 2 veces tMateriales dulcesr = 2 a 3 veces tMateriales duros

inra

intr

t

tnttmdesarrollodelongitud

f ibraladeneutroejealciadisladerealvalory

rbac

y

dobladoarcodelongitud

yrbac

5.724

332

4

33

4

1133

4

11

)()(

tan

)(2

)(2

4443443

38.894

1

64

)5.710(

12

)75.3(25.1

4

1

64

)(

12

25.1125.15.12

5.1225.175.35.7

10

54

11

4

33

5.74

33

indDbh

I

ininindesarrollodelongitud

intram

inDe

intrire

inDiinri

Nota:Se implementara el caso dos en el que se ocupa un ngulo con las caractersticasobtenidas, ya que es el caso en el que se satisfacen los requerimientos de unin.


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44


3.12.- CLCULO DE APERTURAS.

Tabla. 3. Boquillas requeridas.

Nota:E = RADIOGRAFIADO 100% = 1 PARA LIQUIDOS Y GAS.RADIOGRAFIADO SPOT 85% = 0.8 PARA LIQUIDOS.SIN RADIOGRAFIAR 70% = 0.7 LIQUIDO.

DE ACUERDO AL CDIGO ASME LOS DIAMETROS:"3 MENOR NO REQUIERE REFUERZO."3 SI REQUIERE REFUERZO.

DESIGNACI N DE BOQUILLAS PARA EL RECIPIENTE RECTANGULAR CON CAPACIDAD DE 3387.6 ftMARCA CANTIDAD DESCRIPCION SERVICIO MATERIALN-1 1 2nom. tubo drenaje SA-106N-2 1

4 nom. tuboentrada retorno SA-106

N-3 1 3 nom. tubo entrada SA-106N-4 1 3 nom. tubo entrada SA-106N-5 1 4 nom. tubo salida SA-106N-6 1 3 nom, tubo indicador de nivel SA-106

Fig. 17. Modelado de boquillas.

Fig. 18. Distribucin de boquillas.


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45


3.12.1. Tubos de drenaje.

Tubo NOM. 2 ced.40; D=2.375 ; d=2.221 ; t=0.154CASO SR < ST

.nt

.%70

).3(15

).3(8.13

.Pr

:

6.0

.1

tubodeerioriRadioR

lquidosparaadoradiografidePorcenta jeE

ATablaanexoveaseKSItubomaterialdelEsfuerzoS

ATablaanexoveaseKSIplacamaterialdelEsfuerzoS

lquidodelesinP

donde

PSE

Ptr

baserecipientedeEspesor

inxtr

in

lb

PPd

PSIPd

diseodeesin

inlbP

inh

HDh


GhP

3

2

2

1065.325.356.07.013800

25.35

25.353025.530

300

.Pr

/25.556.14510361.0

56.14544.1575375.2

5

Nota: al ser muy bajo el espesor que resulta, se emplea el espesor menor ms 1/16 in.

233

3

3

1073.31068.1221.2

.3

8

10662.016/11073.3

1073.325.356.07.015000

11.125.35

6.0

.2

inxxdtrA

requeridarefuerzoderea

ininxtn

inxPSE

PRtrn

basetubodeEspesor

int8

5

16

1

16

9


46/66

46


2

22

22

2

2

23

23

233

23

32.20234.00234.0186.0232.091.154321

..6

0234.05

int5

0234.0153.04

153.00625.0216.0.5

216.0

8

5

.min4

.4

186.0432.02216.023

.432.0216.022

25.1625.022

.intPr3

.232.0104.1216.0216.0552

673.0104.1216.0625.0552

.2

271.01073.3216.01073.3625.0221

.91.11073.3625.0068.31

.1

..4

inAAAAAAre

evaluadasrefuerzodereas

insoldadurademnimabaseA

erorsoldaduradereaA

inA

insoldadurademnimaBase

intuboEspesor

inPLEspesor

soldaduradeimabaseA

exteriorsoldaduradeareaA

inxhtnA

valormenorelseleccionaseintnh

inth

erioraloyeccinA

menorreadelseleccioninxtrntntnA

inxtrntntA

boquillalaenexcesodereaA

inxxtrtntrtA

reamayorladeseleccioninxtrtdA

recipienteelenexcesodereaA



47/66

47


REFUERZREQUIERESENO

3.12.2. Tubos de entrada e indicador de nivel.

Tubo NOM. 3 ced.40; D=3.5 ; d=3.068 ; t=0.216CASO SR < ST

.%70

)3(.15

)3(.8.13

.Pr

:

6.0

..1

lquidosparaadoradiografidePorcentajeE

ATablaanexoverKSItubomaterialdelEsfuerzoSATablaanexoverKSIplacamaterialdelEsfuerzoS

lquidodelesinP

donde

PSEP

tr


inxtr

in

lbPPd

PSIPd

diseodeesion

inlbP

inh

HDh

baserecipientedeespesor

GhP

3

2

2

1011.3063.306.07.013800

063.30

063.303039.530

300

.Pr

/0631.075.110361.0

75.125.1955.3

5

Nota: al ser muy bajo el espesor que resulta, se emplea el espesor menor ms 1/16 in

233

3

3

1052.91011.3068.3

.3

8

10643.016/11088.1

1039.4063.306.07.015000

534.1063.30

6.0

.2

inxxdtrA

requeridarefuerzodeArea

ininxtn

inxPSE

PRtrn

basetubodeEspesor

24 31.232.21067.7 inxAreArAreal

realrefuerzodeArea

requerida

int8

5

16

1

16

9


48/66

48


2

22

22

2

2

23

23

233

23

32.20234.00234.0186.0232.091.154321

..6

0234.05

.int5

0234.0153.04

153.00625.0216.0.5

216.

8

5

4

.4

186.0432.02216.023

.432.0216.022

25.1625.022

.int3

.232.0104.1216.0216.0552

673.0104.1216.0625.0552

.2

271.01011.3216.01011.3625.0221

.91.11011.3625.0068.31

.1

..4

inAAAAAAre



erorsoldaduradereaA

inA

insoldadurademnimabase

intuboEspesor

inPLEspesor

soldadurademnimabaseA

exteriorsoldaduradereaA

inxhtnA


inth

erioralproyeccinA

menorreadelseleccininxtrntntnA

inxtrntntA


inxxtrtntrtA

reamayorladeseleccininxtrtdA




49/66

49


REFUERZREQUIERESENO

3.12.3. Tubo De Entrada De Retorno.

Tubo NOM. 4 ced.40; D=4.5 ; d=4 ; t=0.250

.%70

)3(.15)3(.8.13

.Pr

:

6.0

..1

lquidosparaadoradiografidePorcentajeE

ATablaanexoverKSItubomaterialdelEsfuerzoSATablaanexoverKSIplacamaterialdelEsfuerzoS

lquidodelesinP

donde

PSE

Ptr


inxtr

inlbPd

inh

HDh

GhP

3

2

1061.387.346.07.013800

87.34

/87.343094.13410361.0

94.13444.15755.4

5

Nota: al ser muy bajo el espesor que resulta, se emplea el espesor menor ms 1/16 in.

233

3

3

1022.71061.32

..3

8

10652.016/11076.2

1065.687.346.07.015000

287.34

6.0

..2

inxxdtrA


ininxtn

inxPSE

PdRtrn

basetubodeEspesor

24 31.232.21067.7 inxAreArAreal

realrefuerzodeArea

requerida

int8

5

16

1

16

9


50/66

50


24 11.312.31062.4

..7

inxAreAAr

realrefuerzoderea

requeridareal

REFUERZREQUIERESENO

2

22

22

2

2

24

24

244

24

12.30351.00351.0250.0312.049.2

..6

0351.05

.int5

0351.0187.04

187.00625.0250.0.5

250.

8

5

4

.4

250.05.02250.023

.5.0250.022

25.1625.022

.int3

.312.01086.3250.0250.0552

780.01086.3250.0625.0552

.2

312.01061.3250.01061.3625.0221

49.21061.3625.041

.1

..4

inAAre



erorsoldaduradereaA

inA


intuboEspesor

inPLEspesor



inxhtnA


inth

erioralproyeccinA

menorreadelseleccioninxtrntntnA

inxtrntntA


inxxtrtntrtA

areamayorladeseleccioninxtrtdA




51/66

51


3.12.4. Tubo de Salida.

Tubo NOM. 4 ced.40 D=4.5 ; d=4 ; t=0.250

inxtr

inlbPd

diseodeesin

inlbP

inh

HDh GhP

5

2

2

1061.3812.346.07.013800

812.34

/812.3430812.4

.Pr

/812.494.13410361.0

94.13444.15755.4

5

Nota: al ser muy bajo el espesor que resulta, se emplea el espesor menor mas 1/16 .int

8

5

16

1

16

9

.%70

3)-Atablaanexover(.15

3)-Atablaanexo(ver.8.13

.Pr

:

6.0

..1

liuidosparaadoradiografidePorcentajeE

KSItubomaterialdelEsfuerzoS

KSIplacamaterialdelEsfuerzoS

lquidodelesinP

donde

PSE

Ptr


244

4

4

22.71061.32

..3

1610625.016/110644.0

10544.1812.06.07.015000

2812.0

6.0

..2

inxdtrA


ininxtn

inxPSE

PRtrn

basetubodeEspesor


52/66

52


24 11.312.31076.0

..7

inxAreAAr

realrefuerzoderea

requeridareal

REFUERZREQUIERESENO

2

22

22

2

2

24

24

244

24

12.30351.00351.0250.0312.049.2

..6

0351.05

.int5

0351.0187.04

187.00625.0250.0.5

250.

8

5

4

.4

250.05.02250.023

.5.0250.022

25.1625.022

.int3

.312.010644.0250.0250.0552

781.010644.0250.0625.0552

.2

312.01061.3250.01061.3625.0221

.49.21061.3625.041

.1

..4

inAAre



erorsoldaduradereaA

inA


intuboEspesorinPLEspesor



inxhtnA


inth

erioralproyeccinA

menorreadelseleccininxtrntntnA

inxtrntntA


inxxtrtntrtA

reamayorladeseleccininxtrtdA




53/66

53


3.13. CLCULO DE PLACA DE CHOQUE.

La placa de choque es un accesorio el cual evita que la entrada del fluido al recipiente genereremolinos en este.Placa en tubo de boquillas de entrada.Mater

Diseño de tanque rectangular

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