if gamarra chinchay fime

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

VICERECTORADO DE INVESTIGACION

INSTITUTO DE INVESTIGACION DE LA FACULTAD DE INGENIERIAMECÁNICA-ENERGÍA

“TEXTO :DISEÑO DE RECIPIENTES A PRESION SEGÚN NORMASASME DIVISION VIII SECCION 1”

AUTOR:

MG. ING. ARTURO PERCEY GAMARRA CHINCHAY

(01-04-2010 AL 31-03-2012)

RESOLUCIÓN RECTORAL: N°384-2010-R

BELLAVISTA – CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA-ENERGIA

2

I. INDICE GENERAL

Página

I. INDICE GENERAL 2

II. RESUMEN 6

III. INTRODUCCIÓN 7

IV. PARTE TEORICA O MARCO TEÓRICO 11

CAPÍTULO I MATERIALES

UG 4 GENERAL 14

UG 5 PLANCHAS 15

UG 6 FORJAS 15

UG 7 FUNDICIONES 15

UG 8 TUBERIAS 16

UG 10 MATERIAL IDENTIFICADO CON O PRODUCIDO A UNA

ESPECIFICACION NO PERMITIDA POR ESTA DIVISION Y

MATERIAL NO IDENTIFICADO PLENAMENTE 16

UG12 PERNOS Y TORNILLOS 18

UG13 TUERCAS Y ARANDELAS 18

UG14 BARRAS REDONDAS 18

UG15 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO 18

UW 5 GENERAL 19

UF 5 GENERAL 20

UB 5 GENERAL 22

UB 6 METALES DE APORTE PARA LA SOLDADURA FUERTE 22

UB 7 FUNDENTES Y AMBIENTES 22

UCS 6 PLANCHAS 22


3

UCS 7 PLANCHAS DE ACERO FORJADAS 23

UCS 8 PLANCHAS DE ACERO DE FUNDICION 23

UCS 9 TUBERÍAS DE ACERO 23

UCS 10 PERNOS 24

UCS 11 TUERCAS Y ARANDELAS 25

UCS 12 BARRAS 25

UNF 5 GENERAL 25

CAPÍTULO II DISEÑO

UG 20 TEMPERATURA DE DISEÑO 27

UG 21 PRESION DE DISEÑO 27

UG 22 CARGAS 27

UG 23 VALORES DE ESFUERZO MAXIMO PERMISIBLE 28

UG 27 ESPESOR DE ENVOLVENTES SOMETIDOS A PRESION INTERNA 30

UG 28 ESPESOR DE ENVOLVENTES Y DE TUBOS FLUS SOMETIDOS

A PRESION EXTERNA 32

CAPÍTULO III ABERTURAS Y REFUERZO

UG 36 ABERTURAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN 40

UG 37 REFUERZOS DE ABERTURAS EN CUERPO Y CABEZALES

CONFORMADOS 43

CAPÍTULO IV SUPERFICIES CON REFUERZOS Y TIRANTES

UG 47 SUPERFICIES APUNTALADAS Y ATIRANTADAS 47

UG 48 PERNOS ATIRANTADORES 48

UG 49 UBICACION DE PERNOS ATIRANTADORES 49

UG 50 DIMENSIONES DE PERNOS ATIRANTADORES 49

UG 54 SOPORTES 49


4

CAPÍTULO V LIGAMENTOS

UG 53 LIGAMENTOS 51

UG 55 SOPORTES DE PLATAFORMAS, ESCALERAS Y OTROS

ACCESORIOS UNIDOS A LA PARED DEL RECIPIENTE. 56

CAPÍTULO VI INSPECCION Y PRUEBAS

UG 90 GENERAL 58

UG 91 EL INSPECTOR 59

UG 92 ACCESO PARA EL INSPECTOR 59

UG 93 INSPECCION DE MATERIALES 60

UG 94 MARCADO EN LOS MATERIALES 60

UG 95 INSPECCION DE SUPERFICIES DURANTE LA FABRICACION 60

UG 96 VERIFICACION DIMENSIONAL DE PARTES COMPONENTES 60

UG 97 INSPECCION DURANTE LA FABRICACION 60

UG 98 PRESION DE TRABAJO MAXIMA PERMISIBLE 61

UG 99 PRUEBA HIDROSTATICA NORMAL 61

UG 100 PRUEBA NEUMATICA 62

UG 101 PRUEBAS PARA ESTABLECER LA PRESION DE TRABAJO

MAXIMA PERMISIBLE 65

CAPÍTULO VII DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION

UG 125 GENERAL 65

UG 126 VALVULAS DE ALIVIO DE PRESION 68

UG 127 DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION QUE NO VUELVEN

A CERRAR 68

UG 128 VALVULAS DE ALIVIO DE LIQUIDOS 66

UG 129 MARCADO 66


5

V. MATERIALES Y METODOS 70

VI. RESULTADOS 71

VII. DISCUSION 72

VIII. REFERENCIALES 73

IX. APENDICE 75


6

II. RESUMEN

Este proyecto de investigación se refiere al Diseño de recipientes a presión ya sea

interno o externo, utilizando las normas ASME sección VIII, división 1. Esta presión puede

obtenerse por una fuente extrema, o por la aplicación de calor de una fuente directa o

indirecta, o cualquier combinación de ambos.

La división 1 está dividida en tres subsecciones, apéndices obligatorios y apéndices

no obligatorios.

La subseccion A esta compuesta de la parte UG, que cubre los requerimientos

generales aplicables a todos los recipientes a presión. La subseccion B cubre requerimientos

específicos que son aplicables a los diferentes métodos empleados en la fabricación de

recipientes a presión. Se compone de las partes UW, UF y UB que tratan de los métodos de

fabricación soldada, forjada y de soldadura fuerte, respectivamente. La subseccion C cubre

requerimientos específicos aplicables a las distintas clases de materiales utilizados en la

construcción de recipientes a presión. Está formada de las partes UCS, UNF, UHA, UCI,

UCD, UHT, ULW y ULT que tratan respectivamente de aceros al carbono y de baja

aleación, metales no ferrosos, aceros de alta aleación, hierro fundido, material de

revestimiento integral y de forro, hierro dúctil fundido, aceros ferriticos con propiedades

agregadas por tratamiento térmico, construcción con capas y materiales de baja

temperatura. Los apéndices obligatorios refieren a temas no cubiertos en las subsecciones y

se convierten en obligatorios cuando el tema cubierto esta incluido en la construcción. Los

apéndices no obligatorios proveen información y buenas practicas sugeridas.


7

III.INTRODUCCION

El criterio de diseño utilizado por la Secc VIII Div 1, establece que el espesor de

pared de un recipiente a presión, deberá ser tal que las tensiones generadas por la

presión, no deben exceder el valor de la tensión admisible del material.

La tensión admisible a la tracción para cada material, resultará de dividir por 3,5

a la tensión de rotura de ese material a la temperatura de diseño.

No obstante que los valores de tensión de rotura que figuren en los certificados ó

que resulten de ensayos posteriores, tengan valores por arriba del valor que para ese

material y esa temperatura se establece en la Secc.II, este último es a partir del cual se

tomará la tensión admisible a utilizar en el cálculo.

La presión de trabajo máxima permitida, estará limitada por la envolvente ó los

cabezales y no por partes menores.

Los recipientes cubiertos por la Secc. VIII Div1, serán diseñados para las más

severas condiciones coincidentes de presión y temperatura previstas para las

condiciones normales de operación que le son requeridas. Consecuentemente, la presión

de diseño será la máxima de trabajo admitida por el recipiente sin que se supere la

tensión admisible del material en el punto más comprometido.

Los recipientes sometidos a presión, deberán ser diseñados para poder soportar

las tensiones debidas a las cargas ejercidas por la presión interna ó externa, el peso del

recipiente lleno de líquido y toda otra solicitación que agregue tensiones sobre las partes

que lo componen.

En el caso de tanques horizontales con longitud considerable y 2 cunas de apoyo,

además del peso propio y de elementos interiores, deben ser calculadas por

solicitaciones generadas en los apoyos y en el centro de la luz por el peso del líquido


8

durante la realización de la Prueba Hidráulica, los que suman esfuerzos de tracción en

esas zonas que son las más comprometidas.

En los recipientes cilíndricos verticales de altura considerable, también deberán

ser verificadas las tensiones que provocan, además de la presión, otros factores tales

como las cargas excéntricas, la acción del viento y las cargas sísmicas (si

correspondiere); asimismo, también deben ser considerados el efecto de la temperatura

si fuere el caso, la posibilidad de cargas de impacto, etc. El análisis debe concentrarse

en la verificación de la condición más desfavorable, provocada por su efecto

combinado. En general se acepta que los recipientes verticales de altura considerable

(caso torres de destilación), deban diseñarse con espesores variables, de manera tal que

bajo las condiciones de operación normales, admitan una deflección no mayor de 6” por

cada 100 piés de altura, bajo la velocidad máxima del viento tenida en cuenta para el

diseño. Tolerancia por corrosión: Las superficies interiores de un recipiente, al estar en

contacto con el fluido, pueden estar expuestas a sufrir la pérdida de espesor por efecto

de la corrosión y en el caso de movimiento de sólidos en suspensión, por erosión ó

abrasión mecánica. El Código no permite que el espesor mínimo de la envolvente y de

los cabezales (luego de conformados) de un recipiente a presión, sea menor a 1/16”

(1,59 mm), excluida la tolerancia por corrosión; en todos los casos en los que se

considere que esta pudiere aparecer, se debe sumar un sobreespesor adicional al de

cálculo; está establecido como recomendable, adicionar un valor del orden de 1/16”,

con lo cual el espesor mínimo, no debería ser menor de 1/8” (3,17 mm). En el caso de

recipientes para aire comprimido, vapor de agua ó agua a presión, el espesor mínimo

será de 3/32”(2,38 mm) y previéndose corrosión, no debería ser menor de 5/32” (3,97

mm). En el caso de generadores de vapor sin fuego, no será menor de ¼” (6,35 mm) y

adicionando la tolerancia por corrosión, no menor de 5/16” (7,93 mm).


9

Será responsabilidad del diseñador establecer en función del fluido y del servicio,

el valor que resulte apropiado para permitir una vida útil razonable. Salvo casos

especiales, los recipientes a presión deberán ser diseñados para una vida útil no menor

de 15 años de operación continuada. En el caso particular de la Normativa de nuestro

pais, la vida útil de un recipiente habilitado, ha sido establecida en 30 años. Esto es un

límite temporal válido siempre y cuando el espesor se mantenga por sobre el mínimo

admisible por cálculo; cuando el valor medido resulte menor a ese mínimo, la vida útil

del recipiente para operar a la presión para la que ha sido diseñado ha concluido,

cualquiera sea el tiempo transcurrido desde su puesta en servicio. Como el avance real

de una posible corrosión puede responder a factores que no hayan sido previstos, para

no correr riesgos, la Norma exige la realización del control periódico de espesores.

Por lo indicado precedentemente y a los efectos de posibilitar el control

periódico, los recipientes deberán contar con aberturas de inspección. Así por ejemplo,

el Código establece que los recipientes con diámetro interior hasta 36” deberán contar

con una boca de hombre ó 2 cuplas de 2” c/tapón roscado. Los diámetros mayores de

36” siempre deberán contar con boca de hombre con diámetro mayor ó igual a 16”; lo

aconsejable es utilizar 18 ó 20”. Cuando exista seguridad de que el fluido no es

corrosivo, la boca de hombre podrá ser obviada.

Los usuarios establecen los requerimientos de diseño para recipientes a presión,

tomando en consideración factores asociados con la operación normal, y otras

condiciones tales como la puesta en marcha y paro de operación. Tal consideración

incluirá, pero no se limitara a, lo siguiente: la necesidad de márgenes por corrosión mas

allá de aquellos especificados por las reglas de esta división (ver UG-25); la definición

de servicios letales (ver UW-2(a)); la necesidad de tratamiento térmico posterior a

soldadura mas allá de los requerimientos de esta división y dependiendo de las


10

condiciones de servicio; para recipientes a presión en los cuales se genera vapor de

agua, o se calienta agua [ver U-1(g) y (h)], la necesidad de tubería, válvulas,

instrumentos y accesorios. El fabricante de cualquier recipiente o parte que se va a

marcar con el símbolo de código tiene la responsabilidad de cumplir con todos los

requerimientos aplicables de esta división y, por la certificación apropiada, de asegurar

por todo el trabajo hecho por otros cumple también. El fabricante de recipiente o de

parte, hará disponible para la censura del inspector. Las reglas de esta división se han

formulado sobre la base de principios de diseño y prácticas de construcción aplicables a

recipientes proyectados para presiones que no exceden de 3,000lb/pulh2. Para presiones

arriba de 3,000lb/pulg2, desviaciones de, y adicionales a estas reglas son comúnmente

necesarias para reunir los requerimientos de principios de diseño y prácticas de

construcción para estas presiones más altas. Solo en el caso de que después de haber

aplicado estos principios de diseño y prácticas de construcción adicionales y que el

recipiente todavía cumple con todos los requerimientos de esta división, se puede

estampar con el símbolo de código aplicable


11

IV. MARCO TEÓRICO

Hacia fines del siglo XIX y comienzos del XX, una serie de fallas catastróficas de

calderas en los EEUU. Condujo a las primeras acciones tendientes a fijar reglas para el

diseño y construcción de calderas. En aquella época se producían entre 350 a 400

explosiones de calderas por año, solo en los EEUU. con muchas pérdidas de vidas humanas

y graves daños a las instalaciones y plantas en las que operaban.

Como resultado, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) emitió su

primer código en 1914.

Durante los años siguientes, el Código aumento su alcance para incluir secciones

separadas para calderas de potencia, calderas de calefacción, de locomotoras, recipientes

presurizados sin calefacción, y finalmente recipientes conteniendo sustancias inflamables (

a lo que API originalmente se oponía) y recipientes nucleares. El objeto del código es, por

tanto, establecer reglas de seguridad cubriendo el diseño, fabricación e inspección durante

la construcción de calderas y recipientes a presión. Los accidentes disminuyeron en forma

sustancial desde la emisión del Código.

El cuidado e inspección de calderas y recipientes en servicio se considera solamente

a través de sugerencias de buenas prácticas como ayuda a inspectores y operadores (con

excepción de los recipientes nucleares).

La administración del Código es realizada por una cantidad de comités. Estos

consisten especialmente en un Comité Principal, varios subcomités (por Ejm.: Subcomite de

Especificaciones de Materiales, Subcomite de Recipientes a Presión, Subcomite Nuclear,

etc.) y un gran número de Grupos de Trabajo (por Ejm.: Grupo de Trabajo en Fatiga por

Creep, en Estructuras soporte del Núcleo, etc.). Los miembros de estos comités participan

en calidad de voluntarios, part-time, y normalmente trabajan para fabricantes, proveedores

de materiales, usuarios, aseguradores, etc.


12

ASME y sus Comités no tiene capacidad legislativa, es decir no tienen poder para

imponer el cumplimiento de Código. El Código esta referenciado en las leyes y reglamentos

de organismos responsables por la seguridad pública. Hoy es un requisito mandatorio en la

mayoría de los estados y grandes ciudades de EEUU., y de las provincias de Canadá.

También esta impuesto como requerimiento por algunos organismos gubernamentales, tales

como la Nuclear Regulatory Commission.

Es así como, mediante el desarrollo de un conjunto único de requisitos técnicos

acordados y marcas de evaluación de la conformidad aceptable por las autoridades

regulatorias, el código ha servido para aumentar la seguridad de instalaciones presurizadas,

y al mismo tiempo, facilitar el intercambio comercial de estos componentes.

Es así como, mediante el desarrollo de un conjunto único de requisitos técnicos

acordados y marcas de evaluación de la conformidad aceptable por las autoridades

regulatorias, el Código ha servido para aumentar la seguridad de instalaciones presurizadas,

y al mismo tiempo, facilitar el intercambio comercial de estos componentes.

Un principio fundamental del Código ASME es que un recipiente a presión debe

recibir una inspección autorizada por una “tercera parte” durante la fabricación, para

verificar el cumplimiento de los requisitos aplicables del Código. La firma por un inspector

autorizado por tercera parte en el formulario correspondiente del Código, certificando que

el recipiente ha sido fabricado de acuerdo con los requisitos del mismo, es un elemento

básico en el sistema de aceptación de calderas y recipientes y ha facilitado su aceptación

cuando hay varios organismos involucrados en la misma.

Además de inspeccionar recipientes durante la fabricación, los inspectores

Autorizados pueden también controlar los procedimientos de instalación en el lugar de la

obra. Y después que han sido puestos en servicio, ellos también inspeccionan


13

periódicamente el cumplimiento de los requisitos legales definidos por los reglamentos y

leyes locales sobre calderas y recipientes a presión


14

CAPITUO 1 MATERIALES

UG-4 GENERAL

UG-4(a) Los materiales sujetos a esfuerzos debido a la presión , deben de ajustarse a las

especificaciones dadas en la Sección II, Parte D, Subparte 1, Tablas 1A, 1B, y 3 ,

incluyendo todas las notas aplicables en las tablas y están limitados por aquellos que

están permitidos en la parte de aplicación de la subseccion C , salvo lo permita lo

incluido en las UG-9, UG-10, UG-11, UG-15, la parte UCS y los apéndices obligatorios .

Los materiales, como sabemos, pueden ser identificados por diferentes especificaciones y/o

grados, siempre que el material cumpla con las especificaciones y/o grados dados en la UG-

23.

UG-4(b) Los materiales para los elementos que no están sometidos a presión como el

faldón, soportes, deflectores, orejas, clips y superficies extendidas para la transferencia de

calor, No necesitan ajustarse a las especificaciones de los materiales a los cuales van

unidos, pero si estas partes son unidas al tanque mediante soldadura, deben de cumplir con

las características dadas en la UW-5(b). Los valores de los esfuerzos permisibles para los

materiales no identificados en la UG-93, no deben de sobrepasar el 80% de los valores

dados para materiales similares en la subsección C.

UG-4(c).- El material objeto de especificaciones en la sección II, no se limita en cuanto al

método de producción a menos que así se establezca en el pliego de condiciones y siempre

que el producto cumpla con los requisitos de la UG-85.

UG-4(d).-Los materiales distintos del autorizado por esta división no se puede utilizar a

menos que los datos al respecto se presentan y son aprobados por el comité de calderas y

recipientes a presión de acuerdo con el Apéndice 5 en la Sección II, Parte D.

UG-4(e).- Los materiales que están fuera de los limites respecto al tamaño y el espesor

indicado en las especificaciones de la Sección II, pero admitidos en la Subseccion C de esta


15

división, podrán ser utilizado si el material cumple con el resto de los requisitos y no existe

limitación de tamaño ó espesor en las tablas de tensiones admisibles.

UG-4(f).- Se recomienda que el usuario del recipiente se asegure que el material es

adecuado para la fabricación con respecto a que estos mantengan en forma satisfactoria sus

propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, erosión, oxidación, y cualquier otro

deterioro durante su vida útil.

UG 5 PLANCHAS

UG-5 (Planchas)-Las planchas utilizadas en la construcción de recipientes a presión debe

cumplir con alguna de las especificaciones indicadas en la Sección II del código ASME

para los que se indique los valores de tensión admisible en las tablas de la UG23,

exceptuando lo indicado en los apartados UG4,UG10,UG11 y UG15.

UG-6 FORJAS

UG-6. (Forjados)-Los materiales forjados si pueden ser usados en la fabricación de

recipientes a presión, siempre que el material haya sido trabajado lo suficiente para eliminar

la estructura gruesa del lingote.

*Los valores de tensión admisible máximo para estos materiales se indica en la tabla de la

UG23.

*Mas detalle de forjado ver Parte UF de la Subseccion “B”, de esta División.

UG 7 FUNDICIONES

UG-7 (Fundiciones)- Los materiales de fundición se pueden usar en la fabricación de

recipientes a presión y sus partes.

*Los valores de tensión admisible máximo para estos materiales se indica en la tabla de la

UG23


16

* Los valores de tensión admisibles deberán ser multiplicados por el factor de calidad de la

fundición indicado en el apartado UG24, para todos los materiales excepto para el Hierro

Forjado

UG-8 TUBERIAS

UG-8(Tuberías)- Los tubos con y sin costura fabricados de acuerdo con alguna

especificación indicadas en la Sección II del código ASME, se podrán usar como parte de la

fabricación de los recipientes a presión .Los materiales de soldadura utilizadas en la

fabricación de recipientes a presión deberán cumplir con los requisitos de esta división, con

aquellos indicados en la Sección IX del código ASME, y con la especificación de

calificación del procedimiento de soldadura.

Cuando el material de soldadura cumple con alguna de las especificaciones de la Sección II,

Parte C, el marcado de acuerdo con aquella especificación puede ser aceptado como

identificación del material.

Cuando el material de soldadura no cumple de las especificaciones de la Sección II, Parte

C, el marcado deberá ser identificado con el material utilizado en el procedimiento de

soldadura.

Siempre se asume que solo los materiales identificados “códigos” pueden ser usados en la

fabricación de un recipiente bajo código. Sin embargo el uso de otros materiales es

permitido por UG4(a) y UG10

UG10 MATERIAL IDENTIFICADO CON O PRODUCIDO A UNA ESPECIFICACION

NO PERMITIDA POR ESTA DIVISION Y MATERIAL NO IDENTIFICADO

PLENAMENTE

UG10(a): Materiales identificados con certificación completa del fabricante del

material: Permite el uso de materiales que no estén listados en el código siempre que estén


17

identificado y con completa certificación, y haya trazabilidad por su colada, numero de lote

a la comparación química original del fabricante del material.

Se compara sus propiedades químicas y físicas, evidencia que demuestra como el material

fue producido y adquirido y que no existe conflicto con los requerimientos de la

especificación con el método de desoxidación , practica de fundición, calidad y el

tratamiento térmico a una especificación aceptable por el código y si es aceptable

recertificar el material.

Esta recertificación puede ser realizada por el fabricante del recipiente o parte ó por otra

organización siguiendo el procedimiento descripto en la UG10.

UG10(b)Materiales identificados respecto de un lote particular de producción según lo

requerido por una especificación permitida por el código pero que no puede ser

calificado según UG10(a): Permite el uso de material no listado en el código si es

identificable pero no tiene trazabilidad con la composición química original del fabricante

del material, al igual que en UG10(a) .Los pasos requeridos para usar este material están

descrito en este párrafo .En este caso se deberá realizar análisis químicos y mecánicos en

cada colada y luego se compara con la especificación permitida. Luego se recertifica el

material con la especificación de la Sección II .Sin embargo estos pasos solo podrán ser

realizados por el fabricante del recipiente ó parte.

UG10(c): Materiales no completamente Identificados: Permite el uso de material no

listado en el código. Que no tenga identificación, que no tenga trazabilidad con la

composición química original del fabricante del material. Los pasos requeridos para usar

este material están descritos en este párrafo .Es similar al UG10 (b) sin embargo, cada pieza

deberán ser ensayadas. Los pasos podrán ser solo realizados por el fabricante del recipiente

ó parte.


18

Prefabricados y preformado de partes retenedoras de presión suministrada por otra

organización distinta al fabricante del recipiente deberá conformar los requerimientos de

esta división para el recipiente, incluyendo restricciones de servicio aplicables al material,

inspección en el taller del fabricante de la parte y el suministro del reporte de datos del

fabricante tal como lo requiere la UG-120(c).Con las excepciones indicadas en los puntos a,

b y c.

La fabricación de estas partes puede ser realizada sin el suministro del reporte de datos

parcial y de la inspección en el taller de la parte del fabricante.

UG12 PERNOS Y TORNILLOS

UG-12 (Pernos y Tornillos)- Los pernos y tornillos se pueden utilizar para fijación de las

partes desmontable. Las especificaciones y normas para los valores de tensión admisible

esta supeditadas en la UG23.

UG13 TUERCAS Y ARANDELAS

UG-13(Tuercas y Arandelas)- Las tuercas y arandelas están sujetas a los requisitos de la

aplicación en la subseccion “C”. (Ver UCS11 y UNF13).

UG14 BARRAS REDONDAS

UG-14 (Barras redondas)- Las barras redondas se pueden usar para la fabricación de

partes de los recipientes a presión como bridas anillos. Las barras están sujetas a los

requisitos de la aplicación Especificaciones del Producto en la subseccion “C”.

UG15 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO

UG-15(Especificaciones del Producto)- Cuando el material que queremos emplear está

fabricado de acuerdo con una especificación que NO aparece en la lista de la Subseccion

“C”, podrá utilizarse si:


19

*Las propiedades físico químicas, tratamiento térmico, desoxidación, tamaño de grano,

procedimiento de fabricación, ensayos, marcaciones, etc., conforme a los especificado en la

Subseccion “C”.

*Se utiliza los valores de tensión admisible aplicables en la especificación de la Subseccion

“C”.

*Para el caso de tubos soldados sin adición de material de aporte el valor de la tensión

admisible es multiplicado por un factor de 0.85.

UW 5 GENERAL

UW-5(a) Partes sometidas a presión: Los materiales usados en la fabricación de los

tanques a presión fabricados mediante soldadura, deben de cumplir con los requerimientos

dados en las UG-4 a la UG-15 y se proveerá de una calificación de soldadura. La

calificación es considerada bajo las especificaciones de la Sección IX. Del código ASME.

UW-5(B) Partes NO sometidas a presión.- Los materiales usados para las partes que no

están sometidas a presión que son soldadas al tanque deben de cumplir con las siguientes

características de soldabilidad:

(1)Para materiales identificados de acuerdo a la UG-10, 11, 15 o 93, la

calificación satisfactoria, se da de acuerdo a la Sección IX del código ASME.

2) Para materiales NO identificados de acuerdo a la UG-10, 11, 15 o 93, Pero

identificables de acuerdo a la composición química y propiedades mecánicas.

Para los materiales identificados por S-números, las especificaciones de la Sección

IX, QW/QB-422 puede ser seguida para la calificación del procedimiento de

soldadura.

El procedimiento de soldadura sólo debe ser calificado una vez que se ha realizado

un análisis químico y de las propiedades mecánicas del material.


20

(3) Los Materiales de los que no puedan ser identificados su calidad soldable deben

ser demostrados preparando una prueba de la junta a tope, para cada pieza de

material no identificado. Las muestras deben de cumplir con las especificaciones

dadas en QW-451 de la sección IX del CÓDIGO ASME.

UW-5(C) Dos materiales de especificaciones diferentes, pueden ser unidos por soldadura,

siguiendo las especificaciones e la sección IX Q-250.

UW-5(D) Los materiales unidos mediante los procesos de soldadura electro escoria y

electrogas deben de estar limitados a aceros ferríticos y los siguientes aceros austeníticos

que se sueldan para producir un ferrita que contiene el metal de soldadura: SA-240 tipos

304, 304L, 316 y 316, SA-182 F304, F304L, F316, F316L y;

SA-351, CF3, CF3A, CF3M, CF8, CF8A y CF8M.

UW-5(e). Los materiales unidos mediante los procesos de soldadura por inercia y por

fricción continua, deben de estar limitados a materiales asignados por P- números de la

sección IX del código ASME y no debe de incluir los aceros efervescentes y semi-

calmados.

Acero Efervescente .- Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de

verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas.

Acero calmado .-Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo,

mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se

obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay producción de gases durante la

solidificación, lo que impide que se formen sopladuras.

UF 5 GENERAL

UF-5(a) Los materiales utilizados en la fabricación de tanques por forja deben de cumplir

con las especificaciones dadas desde la UG-4 a la UG-14 , Excepto por limitaciones

especificas o las extensiones en las partes (b) o ( c) definidas líneas abajo y en la UF-6 .


21

UF-5(b) El análisis térmico de las piezas forjadas a ser fabricadas por soldadura no deben

de exceder el 0.35% el porcentaje de carbono, sin embargo cuando la soldadura incluye

accesorios menores que no están sometido a presión, limitados por la UF-32 -.La soldadura

de cierre de conexiones roscadas según lo permitido en la UF-43 o reparaciones limitadas

en la UF-37, EL PORCENTAJE DE CARBONO PERMITIDO ES DE 0.5%, para el

análisis térmico. Cuando el análisis térmico arroja mas de 0.5% , la soldadura o está

permitida.

UF-5(c). Esta sección contiene los requerimientos especiales para materiales SA-372 ,

sometidos a enfriamiento líquido y tratamiento térmico . Los requisitos especiales no se

aplican a materiales austeníticos o materiales que no exceda de 95 ksi (655 MPa) resistencia

a la tracción mínima especificada. SA-372. Los materiales pueden ser sometidos a un

enfriamiento acelerado o pueden ser templados y revenidos para alcanzar sus mínimos

propiedades, siempre que:

(1) después del tratamiento térmico, la inspección defectos se realizará de acuerdo a

la UF-31 (b) (1) (a)

(2) La resistencia a la tracción no deberá ser mayor que 20.000 psi(140 MPa) por

encima de su resistencia especificada a la tracción mínima

UF-5(d). Para tanques construidos mediante material SA-372 Grado J , Clase 110 o grado L

, las pruebas de impacto deben de ser realizadas a la temperatura mínima permitida de

acuerdo a UHT con parte de esta división, excepto en ningún caso

la temperatura de ensayo será superior a -20 ° F (-29 °C). Es necesaria una certificación. Un

examen de ultrasonido se hará de acuerdo con UF-55.

UB 5 GENERAL


22

UB-5(a).- Los materiales utilizados para la fabricación de tanques mediante el proceso de

soldadura fuerte, deberán de ajustarse a las especificaciones de la sección II se limitará a los

materiales para los que los valores permitidos de esfuerzo han sido asignado en las tablas de

referencia UG-23.

UB-5(b).-Las combinaciones de metales diferentes se pueden unir por soldadura, siempre y

cuando reúnan los requisitos de la Sección IX, y los requisitos adicionales de UB-12 cuando

sea aplicable.

UB 6 METALES DE APORTE PARA LA SOLDADURA FUERTE

UB-6. ( Metales de aporte para la soldadura fuerte) La selección del metal de aporte de

soldadura para una determinada aplicación, dependerá de su idoneidad para los metales

base a unir y el servicio previsto. La calificación satisfactoria del procedimiento se

realizará mediante la Sección IX y cuando sea necesario basándose en la temperatura de

diseño, con los requisitos adicionales de este Artículo, se considera una prueba de la

idoneidad del material de aporte.

UB 7 FUNDENTES Y AMBIENTES

UB-7. (Fundentes y ambientes).- Fundentes apropiados o atmósferas o combinaciones de

fundentes y los ambientes se utilizan para prevenir la oxidación de la soldadura de metal de

relleno y las superficies a unir. Una calificación satisfactoria del procedimiento de

soldadura, se dé en la Sección IX y cuando sea necesario basándose en la temperatura de

diseño.

UCS 6 PLANCHAS

UCS -6(a).- Las especificaciones aprobadas para carbón y bajas aleaciones de planchas de

acero son dadas en la tabla UCS-23. Una tabla de valores de esfuerzos admisibles a

diferentes temperaturas es dada en la tabla 1ª de la sección VIII, parte D. (ver UG-5).


23

UCS-6(b).-Placas de acero según SA-36, SA/CSA-G40.2138W y SA-283 grado A,B,C y D

pueden ser usadas para partes de recipientes a presión siempre y cuando cumplan los

siguientes requisitos:

1) los recipientes no deben contener sustancias letales, ya sean estos líquidos o

gaseosos.

2) El material no sea usado en la construcción de generadores de calor

3) A excepción de bridas, pernos de cubierta y anillos de refuerzo, el espesor de la

plancha en los que se genera esfuerzo en la soldadura no debe exceder 5/8 pulg. (16

mm).

UCS 7 PLANCHAS DE ACERO FORJADAS

UCS-7. (ACERO FORJADO) Especificaciones aprobadas para piezas forjadas de acero al

carbón y baja aleación son dadas en la Tabla UCS-23. Una tabla de valores admisibles de

esfuerzo a diferentes temperaturas es dada en la tabla 1ª de la sección II, parte D (ver UG-

6).

UCS 8 PLANCHAS DE ACERO DE FUNDICION

UCS-8. (ACERO DE FUNDICIÓN) .- Especificaciones aprobadas para piezas fundidas

de acero al carbón y baja aleación son dadas en la tabla UCS-23. Una tabulación de valores

Admisibles de esfuerzo a diferentes temperaturas es dada en la tabla 1ª de la sección II parte

D. Estos valores de esfuerzo resultan de la multiplicación por el factor de calidad de

fundición de la UG-24. Las piezas a soldar serán de calidad soldable.

UCS 9 TUBERÍAS DE ACERO

UCS-9. (Tuberías de acero) .- Especificaciones aprobadas para tuberías y tubos de acero al

carbón y baja aleación son dados en la tabla UCS-23. Una tabulación de valores admisibles

de esfuerzo de los materiales con que se fabrican las tuberías y tubos se muestran en la tabla


24

1A de la sección II, parte D. Así también para tubos de soldadura son mostrados en esta

tabla.

UCS 10 PERNOS

UCS-10 (a) . Especificaciones aprobadas para materiales de pernos de acero al carbón y

baja aleación de acero son mostradas en la tabla UCS-23. Una tabulación de valores

admisibles de esfuerzo a diferentes temperaturas (ver UG-12) son dadas en la tabla 3 de la

sección II, parte D.

UCS-10 (b) . Pernos de acero de alta aleación y no ferrosos, prisioneros y tuercas pueden

ser usados siempre que resulten adecuados para la aplicación. Deberán ajustarse a los

requisitos de la UNF o UHA, según sea el caso.

UCS 11 TUERCAS Y ARANDELAS

UCS-11 (a) . Salvo alguna disposición contraria en (b4) los materiales para las tuercas se

ajustaran a la SA-194, SA-563, o a los requerimientos para tuercas en la especificación para

los materiales de empernado con los que se van a utilizar. Algunas de diseño especial como

las de mariposa pueden ser de cualquier material forjado listado en la tabla UCS-23 o en la

tabla UHA-23.

UCS-11 (b) Materiales tuercas y arandelas serán seleccionadas según:

1. tuercas de acero al carbón y arandelas de acero al carbón con pernos de acero al

carbón.

2. Tuercas y arandelas de aleación de acero al carbón deben tener casi la misma dureza

como las de pernos de aleación para temperaturas no superior a 900°F.

3. Tuercas de aleación deben ser usadas con pernos de aleación para temperatura

superiores a 900°F.Las arandelas si son utilizadas deben ser con tuerca de un acero

equivalente.


25

4. Tuercas no ferrosas y arandelas pueden ser usados con pernos ferrosos que sean

provistos para la aplicación. Tuercas no ferrosas y arandelas conforme a los

requerimientos de UNF-13.

UCS-11 (C) Tratamientos para terminado en las tuercas deben ser acorde a la ASME B1.1.

Para su uso en bridas de acuerdo a los estándares de la UG-44 y las dimensiones acorde a la

ASME B18.2.2 para series de gran dureza.

UCS-11 (d) Para tuercas de diseño especial u otras dimensiones de la serie ANSI pueden

usarse siempre que su fuerza sea la debida para el área de empernado, teniendo en cuenta el

área de soporte, el ajuste, tipo de hilo.

UCS 12 BARRAS

UCS-12 BARRAS.-Especificaciones aprobadas para barras de acero son dadas en la tabla

UCS-23. Una tabla de valores admisibles de esfuerzo a diferentes temperaturas es dada en

la tabla 1B de la sección II, parte D.

UNF 5 GENERAL

Todo material no ferroso sujeto a esfuerzo por presión debe cumplir con las

especificaciones dadas en la sección II y también por la lista de tablas UNF-23.1 hasta

UNF-23.5 excepto alguna postura contraria de la UG-10 u UG-11.


26

Las tablas están dadas * ASME, VIII División 1 Rules for Construccion of Pressure

Vessel, USA, Editorial: ASME Edición, 2010.

Lo descrito en el tema de Materiales ha sido tomado de *WILL J. CARTER, BRUCE E.

BALL, ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL COMMITTEE. SUBCOMMITTEE

ON PRESSURE VESSELS, ASME Section VIII Div. 1, Pressure vessels, Universidad

Estatal de Pensilvania, Editori


27

CAPITUO 2 DISEÑO

UG-20 TEMPERATURA DE DISEÑO

(a) Maxima. Excepto como se requiere en UW-2(d)3, la temperatura maxima utilizada

en el diseño no debera ser menor que la temperatura media (a traves del espesor) esperada

en las condiciones de operación para la parte considerada (vease 3-2). Si es necesario la

temperatura del metal se debera determinar por calculo o por medicion en un equipo en

servicio a condiciones de operaciones equivalentes.

(b) Mínima. La temperatura mínima del metal utilizada en el diseño deberá ser la más

baja esperada en el servicio, excepto cuando temperaturas más bajas son permitidas por las

reglas de esta división (véase UCS-66). La mínima temperatura media del metal se deberá

determinar por los principios descrito en (a) de arriba.

UG-21 PRESION DE DISEÑO

Los recipientes cubiertos por esta division de la seccion VIII deberan ser proyectados para

al menos la condicion mas severa de presion y temperatura coincidentes esperadas en

operación normal. Para esta condicion y para condiciones de prueba, la diferencia maxima

en presion entre el interior y el exterior de un recipiente, o entre dos camaras cualesquiera

de una unidad de combinacion, debera ser considerada (vease UG-98, UG-99e y 3-2)

UG-22 CARGAS

La carga que se van a considerar al proyectar un recipiente deberan incluir aquellas a causa

de:

a) La presion de diseño interna o externa (que se define en UG-21)

b) Peso del recipiente y su contenido normal sometido a las condiciones de operación o

de pueba (esto incluye presion adicional que resulta por carga estatica de liquidos)

c) Reacciones estaticas adicionales por peso de equipo unido, tal como motores,

maquinaria, otros recipientes, tuberia, forros y aislamiento.


28

d) La union de:

1. Partes internas

2. Soportes de recipiente, tales como orejas, anillos, faldones, silletas y patas

e) Reacciones ciclicasy dinamicas como resultado de variaciones termicas o de

presion, o por equipo montado o por un recipiente, y cargas mecanicas.

f) Reacciones de viento, nieve y sismicas, donde se requiera.

g) Reacciones de impacto tales como aquellas que resultan por choque de fluido.

h) Gradientes de temperatura y expansion termica diferncial

UG-23 VALORES DE ESFUERZO MAXIMO PERMISIBLE

a) El valor del esfuerzo maximo permisible es el maximo esfuerzo unitario permitido

en un material dado, utilizado en un recipiente construido sometido a estas reglas.

Los valores de esfuerzo maximo permisible de tension permitidos para diferentes

materiales eatan dados en las tablas de la subseccion C.

b) El esfuerzo máximo a compresión longitudinal permisible que se va a emplear en el

diseño de envolvente cilíndricas o tubos flus ya sean sin costura o soldadas a tope,

sujetos a cargas que producen compresión longitudinal en la envolvente o tubo flus

deberá ser el menor de los valores siguientes:

1) El valor del esfuerzo máximo permisible de tensión permitida en (a) de

arriba;

2) El valor del factor B determinado por el procedimiento siguiente, en donde:

t = el espesor mínimo requerido de la envolvente cilíndrica o tubo flus, pulg.

Ro = radio exterior de envolvente cilíndrica o tubo flus, pulg.

E = modulo de elasticidad del material a la temperatura de diseño, lb/pulg2.

El modulo de elasticidad que se va a emplear deberá ser tomado de la grafica


29

de materiales aplicables del Apéndice 5 (se puede hacer interpolación entre

líneas para temperaturas intermedias)

La eficiencia para las juntas soldadas a tope se deberá tomar como la unidad.

El valor de B se deberá determinar como sigue:

Paso 1.- Empleando los valores de t y R, calcule el valor del factor A empleando la formula

siguiente:

tR

Ao

125.0

Paso 2.- Utilizando el valor de A calculado en el paso 1, entre la grafica de materiales

aplicable del apéndice 5 para materiales en consideración. Muévase verticalmente hasta una

intersección con línea material/temperatura para la temperatura de diseño (vea UG-20). Se

puede hacer interpolación entre líneas para temperaturas intermedias.

En los casos en que el valor de A cae a la derecha del extremo de la línea

material/temperatura. Para valores de A que caen a la izquierda de la línea de

materiales/temperatura vea el paso 4.

Paso 3.- A partir de la intersección obtenida en el paso 2, muévase horizontalmente hacia la

derecha y lea el valor del factor B. Este es el esfuerzo a compresión máximo permisible


30

para los valores de t y de Ro empleados en el paso 1.

Paso 4.- para valores de A que caen a la izquierda de la línea aplicable de material /

temperatura, el valor de B, lb/pulg2 se deberá calcular empleando la formula siguiente:

2

AEB

Paso 5.- Compare el valor de B determinado en los pasos 3 y 4 con el esfuerzo a

compresión longitud final calculado en la envolvente cilíndrica o tubo flus, usando los

valores seleccionados de t y Ro . Si el valor de B es menor que el esfuerzo comprensivo

calculado, se debe seleccionar un valor mayor de t y el procedimiento de diseño repetirse

hasta que se obtenga un valor de B mayor que el esfuerzo a compresión de cálculo para las

cargas sobre la envolvente cilíndrica o el tubo flus.

La eficiencia de junta, para juntas soldadas se puede tomar como la unidad.

UG-27 ESPESOR DE ENVOLVENTES SOMETIDOS A PRESION INTERNA

(c) El espesor de envolventes sometidos a presión interna no deberá ser menor que el

calculado por las formulas siguientes. Además, se deberá hacer provisión para cualquiera


31

de las otras cargas de la lista de UG-22, cuando tales cargas sean probables de presentarse

(vea UG-16)

(d) Los símbolos definidos abajo se emplean en las formulas de este párrafo

t = espesor mínimo requerido de envolvente, pulg.

P = Presión interna de diseño Lb/pulg 2 (vea UG-21) (o presión de trabajo

permisible vea UG-98)

R = radio interior del contorno de envolvente sometido a consideración, pulg

S = esfuerzo máximo permisible, lb/pulg2 (véase la tabla aplicable de valores de

esfuerzo en la subseccion C, y las limitaciones de esfuerzo en UG-24)

E = eficiencia de junta para, o la eficiencia de, la junta apropiada en envolventes

cilíndricas, o la eficiencia de ligamentos entre aberturas, cualquiera que sea menor.

Para recipientes soldados, utilice la eficiencia especificada en UW-12.Para

ligamentos entre aberturas, utilice la eficiencia calculada en UG-53

(e) Envolventes Cilíndricas. El espesor mínimo o la presión de trabajo máxima

permisible deberá ser el espesor mayor o la presión menor que esta dado por (1) o (2) de

abajo.

1. Esfuerzo circunferencial (Juntas longitudinales). Cuando el espesor no excede de un

medio del radio interior, o P no excede de 0.385SE, se deberán aplicar las formulas

siguientes

PSE

PRt

6.0 0

tR

SEtP

6.0

(1)

2. Esfuerzo longitudinal (Juntas circunferenciales). Cuando el espesor no excede de un

medio del radio interior, o P no excede de 1.25SE, se deberán aplicar las formulas

siguientes:


32

PSE

PRt

4.02 0

tR

SEtP

4.0

2

(2)

(f) Envolventes esféricas. Cuando el espesor de la pared de un recipiente totalmente

esférico no excede de 0.356R, o P no excede de 0.665SE, se deberán aplicar las formulas

siguientes;

PSE

PRt

2.02 0

tR

SEtP

2.0

2

(3)

(e) Cuando sea necesario, los recipientes deberán ser provistos de refuerzos u otros

medios adicionales de soporte para evitar sobreesfuerzo o deformaciones grandes bajo las

cargas externas puestas en lista en UG-22 diferentes de presión y temperatura.

(f) Una envolvente de chaqueta con tirantes que se extienda completamente alrededor

de un recipiente cilíndrico o esférico deberá también reunir los requerimientos de UG-47(c)

(g) Cualquier reducción en espesor dentro de un contorno de envolvente o de

envolvente esférica deberá estar de acuerdo con UW-9

UG-28 ESPESOR DE ENVOLVENTES Y DE TUBOS FLUS SOMETIDOS A

PRESION EXTERNA

(a) Las reglas para el diseño de envolventes y de tubos flus sometidos a presión

externa dadas en esta división se limitan a envolventes cilíndricas, con o sin anillos

de refuerzo, tubos flus y envolventes esféricas. Tres formas típicas de envolventes

cilíndricas se muestran en la fig. UG-28. Las graficas empleadas en la

determinación del espesor mínimo requerido de estos componentes están dados en

el apéndice 5

(b) Los símbolos definidos abajo son empleados en los procedimientos de este

párrafo


33

A = Factor determinado en la Fig. 1. Para el caso de cilindros que tienen valores

de Do/t menores de 10, vea UG-28 (c) (2)

B = factor determinado de la grafica de material aplicable del apéndice 5 para

máxima temperatura de diseño de metal, lb/pulg2 (vea UG-20(c))

Do = diámetro exterior de contorno de envolvente cilíndrica o de tubo, pulg.

E = Modulo de elasticidad del material a la temperatura de diseño, lb/pulg2. Para

presión de diseño externa de acuerdo a esta sección, el modulo de elasticidad

que se va a utilizar deberá ser tomado de la grafica de materiales aplicable del

Apéndice 5 (se puede hacer interpolación entre líneas para temperaturas

intermedias)

L = Longitud total, pulg., de un tubo entre espejos de tubos, o longitud de diseño

de una sección de recipiente entre líneas de soporte es:

1) Una línea circunferencial sobre una tapa (con excepción de

tapas cónicas) a un tercio de la profundidad de la tapa a partir

de la línea tangente de la tapa como se muestra en la fig. UG-

28

2) Un anillo de refuerzo que satisface los requerimientos de UG-

29

3) Un cierre de chaqueta de un recipiente con chaqueta que

satisface los requerimientos de 9-5

4) Una unión de cono a cilindro o una unión de articulación a

cilindro de una tapa toriconica que satisface el requerimiento

de momento de inercia de 1-8P = presión externa de diseño,

lb/pulg2 (ver nota de UG-28(f))


34

Pa = valor calculado de presión de trabajo externa máxima permisible para el valor

supuesto de t, lb/pulg2

Ro = radio exterior de la envolvente esférica, pulg.

t = espesor mínimo requerido de la envolvente cilíndrica o tubo, o de envolvente

esférica, pulg.

ts = espesor nominal de envolvente cilíndrica o tubo, pulg.


35


36

(c) Envolventes cilíndricas y Tubos. El espesor mínimo requerido de una envolvente

cilíndrica o tubo sometido a presión externa ya sea sin costura o con juntas longitudinales a

tope, deberá ser determinado por el procedimiento siguiente:

1) Cilindros que tienen valores de Do/t≥10

Paso 1.- Suponga un valor para t y determine las relaciones L/Do y Do /t

Paso 2.- En la figura anterior en el valor L/Do determinado en el paso 1.

Para valores de L/Do mayores de 50, entre a la grafica en un valor de L/Do

=50. Para valores de L/Do menores de 0.05, entre a la grafica en un valor de

L/Do =0.05

Paso 3.- Muévase horizontalmente hasta la línea para el valor de Do/t

determinado en el paso 1. Se puede hacer interpolación para valores

intermedios de Do /t. A partir de este punto de intersección, muévase

verticalmente hacia abajo para determinar el valor del factor A.

Paso 4.- Utilizando el valor de A calculado en el paso 3, entre a la grafica

aplicable del material del apéndice 5 para el material sometido a

consideración. Muévase verticalmente hasta una intersección con la línea

de material / temperatura para temperatura de diseño (vea UG-20). Se

puede hacer interpolación entre líneas para temperaturas intermedias. En

los casos en que el valor de A cae a la derecha del extremo de la línea de

material / temperatura suponga una intersección con la proyección

horizontal del extremo superior de la línea material / temperatura. Para

valores de A que caen a la izquierda de la línea de material / temperatura,

vea el paso 7

Paso 5.- A partir de la intersección obtenida en el paso 4, muévase

horizontalmente para la derecha y lea el valor del factor B.


37

Paso 6.- Utilizando este valor de B, calcule el valor de la presión de trabajo

externa máxima permisible Pa empleando la formula siguiente:

Paso 7.- Para valores de A que caen a la izquierda de la línea aplicable de

material / temperatura, el valor de Pa puede ser calculado empleando la

formula siguiente:

Paso 8.- Compare el valor calculado de Pa obtenido en los pasos 6 y 7 con

P. Si Pa es menor que P, seleccione un valor mayor para t y repita el

procedimiento de diseño hasta que se obtenga un valor de Pa que sea igual

tD

BP

oa

3

4

tDAE

Po

a

3

2


38

o mayor que P.

(a) Cilindros que tienen valores de Do/t<10:

Paso 1.- Empleando el mismo procedimiento que se da en UG-28 (c) (1),

obtenga el valor de B. Para valores de Do /t menor que 4, el valor del

factor A puede ser calculado empleando la formula siguiente:

Para valores de A mayores de 0.10, use un valor de 0.10

Paso 2.- Utilizando el valor de B obtenido en el paso 1, calcule un valor

de Pa1 empleando la formula siguiente:

Paso 3.- Calcule un valor de Pa2 empleando la formula siguiente:

En donde S es lo menor de dos veces el valor del esfuerzo máximo

permisible a la temperatura del metal de diseño, que proviene de la tabla

aplicable de la subseccion C, o 0.9 veces la resistencia de cedencia del

material a la temperatura de diseño. Los valores de la resistencia de

cedencia son obtenidos de la grafica aplicable de presión externa como

sigue:

(a) Para una curva dada de temperatura, determine el valor de B

que corresponda al punto de terminación a mano derecha de la

curva.

(b) La resistencia de cedencia es el doble del valor de B obtenido

en (a) de arriba.

Paso 4.- El más pequeño de los valores de Pa1 calculado en el paso 2, o

Pa2 calculado en el paso 3 deberá ser utilizando para la presión de trabajo

2

1.1

tD

Ao

B

tD

Po

a

0833.0167.2

1

tD

tD

SP

ooa

11

22


39

externa máxima permisible Pa . Compare Pa con P. Si Pa es menor que P,

seleccione un valor mayor para t y repita el procedimiento de diseño

hasta que se obtenga un valor para Pa que se da igual que o mayor que P

Lo antes descrito se encuentra * K. R. RAO, *Companion guide to the ASME boiler

& pressure vessel code: criteria and commentary on select aspects of the boiler &

pressure vessel and piping codes, Universidad de Michigan, Editorial: ASME Press,

2006.

Las tablas y gráficos están dadas * ASME, VIII División 1 Rules for Construccion of

Pressure Vessel, USA, Editorial: ASME Edición, 2010.


40

CAPITUO 3 ABERTURA Y REFUERZO

UG-36 ABERTURAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN

(g) Forma de abertura

1) Las aberturas en partes cilíndricas, cónicas o en un cabezal conformado deberán ser

preferiblemente circular, elípticas o alargadas. Cuando la relación de dimensiones

de una abertura oblonga o elíptica excede 2:1 el refuerzo a través de la dimensión

más corta deberá ser aumentado para prevenir excesiva

distorsión debido al momento por torsión.

2) Las aberturas pueden ser de distintas formas y todas las

esquinas deberán estar provistos de un radio adecuado.

Cuando las aberturas son de tal magnitud que su fuerza no se

puede calcular con la garantía de duda de la exactitud, o

cuando existe en cuanto a la seguridad de un recipiente con

aberturas, la parte del casco afectado debe ser sometido a una

prueba hidrostática a prueba según lo prescrito en UG-101.

(b) Tamaño de las aberturas.

1. Las aberturas adecuadamente reforzadas en cuerpos

cilíndricos no están limitadas a su tamaño, excepto con las

siguientes provisiones para el diseño: Deben satisfacerse las

reglas de diseño de UG-36 hasta UG- 43. En recipientes con

un ID. no mayor a 60 pulgadas (1500mm) , la abertura no

deberá exceder la mitad del diámetro del recipiente ni ser

mayor a 20 pulgadas(500mm). En recipientes con un ID.

mayor de 60 pulgadas (1500mm), la abertura no deberá exceder 1/3 del diámetro del

recipiente ni ser mayor a 40 pulgadas (1000mm). Para cuerpos cónicos el diámetro


41

D, es el diámetro del cono al centro de la conexión Para las aberturas que excedan

estos limites, las reglas suplementarias del Apéndice 1-7 deberán ser satisfechas

adicionalmente a las reglas de UG-36 hasta UG- 43. alternativamente pueden

aplicarse las reglas dadas en 1-10. [ver UG-36(c)(2)(d).]

2. Aberturas debidamente reforzado en la cabeza de forma

y capas esféricas no están limitados en tamaño. Por una

abertura en un cierre final, que es mayor que la mitad del

interior diámetro del recipiente, una de las siguientes

alternativas para refuerzo también se puede utilizar:

i. Una sección cónica, como se muestra en

la fig. UG-36 (a)

ii. Un cono con un radio de articulacion en la parte ancha como se

muestra en la fig. UG-36 (b)

iii. Una sección de la curva inversa, como se

muestra en la fig. UG- 36 (c) y (d)

iv. Usando un radio de acampanado en el

extremo más pequeño, como se muestra

en la figura. UG-33.1 (d)

El diseño deberá cumplir con todos los requisitos de las

reglas para las secciones reductor [ver (e) más abajo], en la medida que estas reglas son

aplicables.

(c) Resistencia y diseño de las aberturas acabadas

1) Todas las dimensiones utilizadas corresponden a materiales a los que se les ha

quitado el sobre espesor por corrosión. (estado corroído). El sobre espesor por

corrosión no debe considerarse como que contribuye al refuerzo.Para propósitos


42

de diseño, no de metal como añadido a la corrosión prestación podrá ser

considerado como refuerzo. La de diámetro terminado de abrir es el diámetro d

como se define en UG-37 y en la figura. UG-40.

2) Las aberturas de los depósitos cilíndricos o cónicos, o cabezas constituida

deberá ser reforzado para satisfacer los requisitos en la UG-37, excepto como se

indica en (c), (d), y (3)

a) Conexiones de soldadura ferrosa o no

ferrosa fijadas de acuerdo con las reglas

aplicables y con una abertura terminada no

mas grande que: 3½pulg. de diametro en

envolventes o tapas de recipientes de ⅜ pulg.

o menos de espesor; 2⅜ pulg. de diametro en

envolventes o tapas de recipientes de mas de

⅜ pulg. de espesor;

b) Conexiones con rosca, con husillos o expandidas, en las cuales el agujero

cortado en al envolvente o tapa no es mayor que 2⅜ pulg. de diametro.

c) Ningun par de dos aberturas sin refuerzo aisladas, de acuerdo con (a) o (b)

de arriba, deberan tener sus centros mas cercanos uno del otro que la suma

de sus diametros.

d) Ningun par de dos aberturas sin refuerzo, en una agrupacion de tres o mas

aberturas sin refuerzo de acuerdo con (a) o (b) de arriba, deberan tener sus

centros mas cercanos uno de otro que lo siguiente:

para envolventes cilindricas o conicas 21cos5.11 dd


43

para envolventes o tapas doblemente curvadas, 215.2 dd

en donde:

Ɵ = el angulo entre la línea que conecta el centro de las aberturas y el eje

longitudinal de la envolvente.

d1 d2 = los diámetros terminados de las dos aberturas adyacentes

UG-37 REFUERZOS DE ABERTURAS EN CUERPO Y CABEZALES

CONFORMADOS

(a) Nomenclatura. Los símbolos usados en este apartado se definen como sigue:

A= Área de refuerzo requerido en el plano bajo consideración, pulg2 (vea FIG

UG-37.1)

A2= Área disponible para refuerzo por exceso de espesor en la pared del recipiente.

A3= Área disponible para refuerzo cuando la conexión penetra dentro del

recipiente.

A41,42 y 43= Área transversal de las diversas soldaduras disponibles para refuerzo.

A5= Área transversal del elemento agregado para refuerzo.

A1= Área disponible para refuerzo por exceso de espesor en la pared de la

conexión.


44

fr = Máximo 1.(recomendado utilizar material del elemento de refuerzo agregado

con esfuerzo/tensión admisible igual o mayor que el de la pared del recipiente. Si

esto no es posible puede utilizar un material de menor resistencia pero

incrementando el área requerida en proporción inversa a la relación de

esfuerzos/tensiones admisibles de ambos materiales.

fr1= Sn/Sv para conexiones insertadas a través de la pared del recipiente.

fr1=1 para conexiones que no penetran en el interior del recipiente

fr2= Sn/Sv.

fr3= El menor de ( Sp o Sn)/ Sv

fr4= Sp/Sv

Sn= Esfuerzo/tensión admisible (S) para el material de la conexión.

Sv= Esfuerzo/tensión admisible (S) para el material del recipiente.

Sp= Esfuerzo/tensión admisible (S) para el material del elemento de refuerzo

agregado.

t= espesor especificado para la pared del recipiente

tn= Es el espesor especificado para el cuello de la conexión menos el sobre espesor

de corrosión y tolerancia de espesor en menos para el caso de tubos.

Sn= Esfuerzo/tensión admisible (S) para el material de la conexión.

te= Espesor o altura del elemento de refuerzo.

te= Espesor de pared de la proyección interior de la conexión.

tr= Espesor requerido para un cuerpo sin costura basado en esfuerzos

circunferenciales o de un cabezal conformado, usando E=1 (aplican excepciones


45

cuando la apertura está ubicada en la parte esférica de un cabezal torisférico, en un

cono o en un cabezal elíptico dentro de un circulo de diámetro 80% del diámetro del

cuerpo con sus centros coincidentes.

trn= Espesor requerido para una

conexión sin costura.

Rn= Radio interno corroído de la

conexión bajo consideración.

d= Diámetro interior de la abertura

circular terminada o dimensión de

una abertura no radial en el plano en

consideración.

D y R = Diámetros y Radios

interiores del cuerpo (corroídos).

Dp= Diámetro exterior del elemento

agregado para refuerzo. (puede

excederse el máximo permitido pero

no puede tomarse esto como crédito

en el computo de áreas de refuerzo).

W= Carga total soportada por las soldaduras de fijación.


46

E= 1 (según definición para tr y trn).

E1= Cuando la abertura esta sobre la plancha o junta categoría B.

F= Factor de compensación por variación de esfuerzos por presión interior en

diferentes planos respecto del eje del recipiente.

F= para todas las configuraciones.

h= Altura de la proyección de la conexión en el interior del recipiente.

b) General. Las reglas de este párrafo se aplicará a todos los las demás aberturas que:

(1) Pequeñas aberturas cubiertas por UG-36 (c) (3);

(2) Orificios en la cabeza plana cubierta por UG-39;

(3)Aberturas diseñado como reductor de las secciones cubiertas por UG-36 (e);

(4) Grandes aberturas cabeza cubierta por UG-36 (b) (2);

(5) Orificios del tubo con los ligamentos entre ellos conforme a las reglas de laUG-53.

(c) Diseño de la presión interna.

El área de refuerzo requerido para

cualquier plano a través de la

abertura o cabezal formado no debe

ser menos del calculado con la

siguiente fórmula: (ver figura UG-

37.1) . Las formulas aplicables para determinación de área de refuerzos):

Lo antes descrito fue revisado de * J. PHILLIP ELLENBERGER, ROBERT CHUSE,

BRYCE E. CARSON, Pressure Vessel: the ASME code simplified, USA,

Universidad de Michigan, Editorial: McGraw-Hill Octava Edición, 2004.

Las tablas y graficos están dadas * ASME, VIII Division 1 Rules for Construccion of



47

CAPITUO 4 SUPERFICIE CON REFUERZO Y TIRANTE

UG 47 SUPERFICIES APUNTALADAS Y ATIRANTADAS

El espesor mínimo y la presión máxima de trabajo de placas planas apuntaladas, atirantadas

y de aquellas partes que requieran tirantes de igual diámetro espaciados simétricamente,

serán calculados por las siguientes expresiones:

en donde:

t = el espesor mínimo de la placa.

p = presión interna de diseño (Ver UG – 21)

S = tensión máxima admisible a tracción (Ver UG – 23)

P = separación máxima. La separación máxima es la mayor distancia entre cualquier

conjunto de líneas paralelas adyacentes que unen los centros de los puntales. Deberán

de tenerse en cuenta las líneas horizontales, las verticales y las inclinadas.

C = 2.1 cuando los puntales están soldados o roscados a través de placas de no más de

11 mm de espesor con terminaciones remachadas.

C = 2.2 cuando los puntuales están soldados y roscados a través de placas de más de 11

mm de espesor con terminaciones remachadas.

C = 2.5 cuando los puntuales están roscados a través de placas con tuercas en el exterior

o en el exterior e interior de la placa sin arandelas. También en el caso de puntuales

roscados en la placa como en la Fig. UG – 47, esquema (b).

C = 2.8 para puntales con cabeza no menor de 1.3 veces el diámetro del puntal,

roscados a través de la placa.

SC

Ppt 2

2

p

SCtP


48

C = 3.2 para puntales con tuerca interior y exterior, con arandela exterior de diámetro no

menor de 0.4xp y de espesor no menor de t.

El espesor mínimo de chapas a las que

pueden ser unidos tirantes, exceptuando

virolas externas cilíndricas o esféricas, es de

8 mm y exceptuándose también las

construcciones soldadas que se regulan por

el apartado UW – 19.

Si una camisa atirantada se extiende

completamente a lo largo de un recipiente

cilíndrico o esférico, o cubre completamente

un fondo conformado, deberá de cumplir

con lo aquí indicado y con los apartados UG

– 27 y UG – 32. Si además esta camisa

posee una abertura, deberá de tenerse en cuenta también el apartado UG – 37.

La separación máxima, P, será de 221 mm, excepto para los tirantes soldados que puede

ser mayor pero siempre inferior a 15 veces el diámetro del tirante.

UG 48 PERNOS ATIRANTADORES

Los extremos de los pernos atirantadores o tirantadores, atornillados a través de la placa.

Se extenderán mas allá de la placa no menos de dos roscas cuando instalados, después de lo

cual ellos serán remachados por encima o recalcados por un proceso equivalente sin

excesivo rayado de las placas, o ellos serán provistos de tuercas roscadas a través de las

cuales el perno o tirante se deberá extender.

Los extremos de tirantes de acero recalcados para las rocas deberán ser reconocidos

completamente.


49

Los requerimientos para los pernos atirantadores soldados por dentro están dados en UW

19.

UG – 49 UBICACION DE PERNOS ATIRANTADORES

Cuando la orilla de la placa atirantada esta rebordeada, la distancia desde el centro de los

tirantes exteriores más alejados hasta el interior del reborde que soporta, no deberá ser

mayor que el paso de los tirantes mas el radio interior del reborde.

UG 50 DIMENSIONES DE PERNOS ATIRANTADORES

El área requerida de un perno atirantador en su sección transversal mínima y excluyendo

cualquier margen de corrosión se deberá obtener al dividir la carga sobre el perno

atirantador calculada con La Carga Soportada por Tirantes, entre el valor del esfuerzo

permisible para el material empleado.

Carga Soportada por Tirantes. El área soportada por un tirante se deberá calcular sobre las

bases de las dimensiones del paso completo, con una deducción del área ocupada por el

tirante. La carga soportada por el tirante es el producto del área soportada por el tirante y la

presión de trabajo máxima permisible.

Los tirantes hechos de partes unidas por soldadura deberán ser revisados para la

Resistencia usando una eficiencia de junta de 60% para la soldadura

UG 54 SOPORTES

Los recipientes deberán de estar soportados de tal manera para que aguanten

adecuadamente las posibles cargas impuestas. (Véase UG – 22 y UG – 82) un recipiente a

presión soportado verticalmente y horizontalmente, estará sometido a altas tensiones

localizadas en la unión de la virola con el soporte.

En el Apéndice G se indican diversas sugerencias para el diseño de los soportes así como el

cálculo de las tensiones originadas en la pared del recipiente.

Como ejemplo, expondremos aquí el cálculo de las tensiones originadas en un recipiente

horizontal soportado por dos cunas.


50

Para este cálculo, podemos suponer que el recipiente se comporta como una viga horizontal

soportada en dos apoyos y sometida a una carga uniformemente repartida debido al peso

propio del recipiente más su contenido.

Se considera una viga con un peso total uniformemente repartido de 2Q distribuida a lo

largo de una longitud equivalente igual a L + (4H / 3).

Lo descrito en el tema de superficies con refuerzos y tirantes ha sido tomado de J.

PHILLIP ELLENBERGER, ROBERT CHUSE, BRYCE E. CARSON, Pressure

Vessel: the ASME code simplified, USA, Universidad de Michigan, Editorial:

McGraw-Hill Octava Edición, 2004.


51

CAPITUO 5 LIGAMENTOS

UG 53 LIGAMENTOS

Cuando una evolvente cilíndrica es barrenada (taladrada) para tubos en una línea

paralela al eje de la envolvente para realmente llenar la longitud total de la envolvente.

Los símbolos usados en las formulas y graficas de este párrafo se definen como sigue:

p = paso longitudinal de agujeros de tubos, pulg.

p₁= longitud unitaria de ligamento, pulg.

p`= paso diagonal de agujeros de tubos, pulg.

Θ = ángulo de diagonal con línea longitudinal, grados.

S = dimensión longitudinal de paso diagonal, pulg. (p`cos Θ)

d = diámetro de agujeros en tubos, pulg.

n = numero de agujeros en tubos en la longitud p ₁.Paso de los agujeros de tubos en cada hilera son iguales.


52

Paso de agujeros de tubos en cualquier hilera son diferentes

Cuando las hileras adyacentes longitudinales son barrenadas como se describe en el

texto dicho arriba, también se examinaran los ligamentos diagonales y

circunferenciales.

Para ello se usara la eficiencia longitudinal equivalente mas baja para determinar el

espesor mínimo requerido y la presión de trabajo máximo permisible.


53

Cuando una envolvente cilíndrica es barrenada por agujeros de modo de formar

ligamentos diagonales, como se muestra en la Fig. UG-53.4; la eficiencia de este

ligamento se determina por las Fig. UG-53.5 y UG-53.6.

La Fig. UG-53.5 se usa cuando hay ligamentos longitudinales o circunferenciales o

ambos ligamentos con los ligamentos diagonales.

Se sigue los siguientes pasos:

1. Calcular p`/p1

2. Calcular la eficiencia longitudinal

3. Se usa la Fig. UG-53.5 entrando con el calculo 2. siguiendo verticalmente

hasta el punto donde hace intersección con la línea diagonal que presenta la

relación del calculo 1.

4. Luego proyecte este punto horizontalmente para la izquierda y lea la

eficiencia diagonal del ligamento.

El espesor minimo de envolvente y la presion de trabajo maxima permisible se basaran

en el ligamento que tiene la eficiencia mas baja.


54

La Fig. Ug-53.6 se usa para agujeros que no están en línea colocados longitudinalmente

a lo largo de una envolvente cilíndrica. El diagrama puede ser usado por pares de

agujeros para todos los planos entre el plano longitudinal y el plano circunferencial.

Se sigue los siguientes pasos:

1. Se determina θ. (línea longitudinal y línea entre centros de las aberturas)

2. Se determina p`/d.

3. Se usa Fig. UG-53.6 entrando con 1. siguiendo verticalmente hasta el punto

donde hace intersección con la línea que representa p`/d.


55

Luego proyecte este punto horizontalmente hacia la izquierda y lea la eficiencia

longitudinal equivalente de ligamentos diagonales. Esta eficiencia longitudinal

equivalente se usa para determinar el espesor mínimo requerido y la presión de trabajo

máxima permisible

Cuando los agujeros de tubos de una envolvente cilíndrica dispuestos en grupos

simétricos los cuales se extienden una distancia mayor que el diámetro interior de la

envolvente a lo largo de líneas paralelas al eje y se usa el mismo espaciamiento para

cada grupo, la eficiencia para uno de los grupos no deberá ser menor que la eficiencia

en la cual se basa la presion de trabajo máxima permisibles.


56

La eficiencia de ligamentos promedio en una envolvente cilíndrica en la cual los

agujeros de tubos están dispuestos a lo largo de líneas paralelas al eje ya sea con

espaciamiento uniforme o no uniforme se deberá calcular por las reglas siguientes y

deberá satisfacer los siguientes requerimientos:

1. Para una longitud igual al diámetro interior de la envolvente para la

posición que da la eficiencia mínima, la eficiencia no deberá ser menor

que aquella en la cual se basa la presion de trabajo máxima permisible.

Cuando el diámetro sea mas de 60 pulg, la longitud se tomara como de

60 pulg en la aplicación.

2. Para longitudes igual al radio interior de la envolvente para la posicion

que da la eficiencia minima, la eficiencia no debera ser menor que el

80% de aquella en la cual se basa la presion de trabajo maxima

permisible. Cuando el radio de la envolvente excede de 30 pulg, la

longitud se tomara como de 30 pulg en la aplicación de esta regla.

3. Cuando los ligamentos ocurren en envolventes cilíndricas hechas a partir

de tubos de cedula o tubos flus soldados y su eficiencia calculada es

menor que 85% (longitudinal) o 50% (circunferencial), la eficiencia que

va a usar en las formulas de UG-27 es la eficiencia de ligamentos

calculada. En este caso, el valor de esfuerzo apropiado de las tablas

puede ser multiplicado por el factor 1.18.

UG 55 SOPORTES DE PLATAFORMAS, ESCALERAS Y OTROS ACCESORIOS

UNIDOS A LA PARED DEL RECIPIENTE.

Los soportes pueden ser soldados, unidos por soldaduras fuertes o empernadas a la pared

interior o exterior del recipiente con el fin de soportar escaleras, plataformas, tuberías,

maquinarias y el aislamiento del recipiente. El material del soporte deberá de cumplir con lo

indicado en el UG – 4.


57

Las tuberías que están conectadas al recipiente deberán de instalarse de tal manera que las

tensiones originadas por ellas en la pared del recipiente estén dentro de los limites

adecuados (Véase UG – 22 y UG – 82).

En el apéndice G se indican diversas sugerencias para el diseño de los mismos.

Lo antes descrito se encuentra en * MARC HELLEMANS, The Safety Relief Valve

Handbook, Design and Use of Process Safety Valves to ASME and International

Codes and Standards, Gran Bretaña, Universidad de Michigan, Editorial: ELSEVIER,

Primera Edición, 2009.

Las tablas y graficos están dadas * ASME, VIII Division 1 Rules for Construccion of



58

CAPITUO 6 INSPECCION Y PRUEBAS

UG 90 GENERAL

Las inspecciones y la pruebas de recipientes a presión que se van a marcar con el

símbolo U de Código de pruebas y las pruebas de recipientes que se van a marcar con el

símbolo UM de Código deberán conformar con los requerimientos generales para

inspección y pruebas de los párrafos siguientes y además con los requerimientos

específicos para inspección y pruebas dados en las subsecciones B y C que sean

aplicables.

El fabricante tiene la responsabilidad de asegurar que sean efectuados el control de

calidad, las pruebas detalladas, y las pruebas requeridas por esta división. El fabricante

cumplirá con sus deberes especificados.

Todas las responsabilidades, las cuales son definidas en reglas aplicables, se resume

como sigue:

Para recipientes para los cuales la resistencia no se puede calcular con una seguridad

satisfactoria en exactitud, sera establecida de acuerdo con los requerimientos de este

parrafo

1) El certificado de autorización que proviene del comité de calderas y recipientes

a presión de ASME que autoriza al fabricante para fabricar la clase de recipiente

que esta construyendo.

2) Los dibujos y los cálculos para el recipiente o parte

3) Identificación de todo material empleado en la fabricación del recipiente o parte.

4) Acceso para el inspector de acuerdo con UG-92.

5) Concurrencia del inspector antes de cualquiera de las reparaciones.

6) La provision de aparatos de control para aegurar que se han efectuado todos los

tratamientos termicos requeridos.


59

7) Hacer las pruebas hidrostáticas y neumáticas y tener la inspección requerida

efectuada durante la prueba

8) La preparación del informe de datos de fabricante requerido y el de tenerlo

certificado por el inspector.

9) El inspector hará todas las inspecciones específicamente requeridas por el y

algunas se resumen como lo siguiente:

a. Verificar que los cálculos de diseño aplicables estén disponibles.

b. Verificar que las imperfecciones de los materiales reparadas por

soldadura sean aceptables.

c. Hacer una inspeccion visual desl recipiente para confirmar que no hay

defectos de material o dimensionales

UG 91 EL INSPECTOR

Todas las referencias a “Inspectores” por esta división significa el inspector autorizado que

se define en este párrafo. Todas las inspecciones serán por un inspector empleado

normalmente por una agencia de inspección autorizada.

Además de las obligaciones especificadas, el inspector tiene la obligación de verificar el

sistema de control de calidad del fabricante como se requiere.

UG 92 ACCESO PARA EL INSPECTOR

El fabricante del recipiente hará los arreglos para que el inspector tenga acceso libre a

aquellas partes de todas las plantas que tienen que ver con el abastecimiento o fabricación

de materiales para el recipiente, cuando así sea solicitado.

El inspector se le permitirá todo el acceso libre, en todo el tiempo mientras se este

efectuando trabajo en el recipiente.


60

El fabricante mantendrá informado al inspector del avance del trabajo y le notificara

cuando los recipientes estén listos para cualquiera de las pruebas o inspecciones requeridas

UG 93 INSPECCION DE MATERIALES

Los requerimientos para materiales para aceptación de materiales proporcionados por el

fabricante o el proveedor del material serán como sigue:

(a) Para placas, el fabricante del recipiente obtendrá el informe de prueba de material

y el inspector examinara el certificado de cumplimiento

(b) Para todas las otras formas de producto, el material que será aceptado es el que

cumple con todas las especificaciones del material

UG 94 MARCADO EN LOS MATERIALES

El inspector inspeccionara los materiales empleados en la construcción para ver que ellos

lleven la identificación requerida por la especificación del material aplicable. Si las marcas

e identificación estuvieran borradas o el material estuviera dividido en 2 o más partes, las

marcas se deberán transferir apropiadamente por acción del fabricante.

UG 95 INSPECCION DE SUPERFICIES DURANTE LA FABRICACION

Conforme progresa la fabricación, todos los materiales utilizados en la construcción serán

examinados por imperfecciones que se han descubierto durante la fabricación así como para

determinar que el trabajo se ha hecho apropiadamente .

UG 96 VERIFICACION DIMENSIONAL DE PARTES COMPONENTES

El fabricante probara las partes que requieren presión para asegurarse que ellas conforman

con los perfiles pre escritos y que reúnen los requerimientos de espesor después de la

formación.

Antes de fijar las boquillas, marcos de registro de hombre, refuerzos de boquillas serán

probados para asegurarse que se ajustan en forma apropiada a la curvatura del recipiente.

UG 97 INSPECCION DURANTE LA FABRICACION


61

Cuando las condiciones permiten acceso hacia el interior del recipiente, se hará una

inspección tan completa como sea posible antes del cierre final.

El inspector hará una inspección externa del recipiente terminado al momento de la prueba

hidrostática o neumática final.

Todas las soldaduras se inspeccionaran visualmente antes de la aplicación del forro para

asegurarse que no haya imperfecciones las cuales podrían empeorar la integridad del forro.

UG 98 PRESION DE TRABAJO MAXIMA PERMISIBLE

Para un recipiente es la presión máxima que se puede permitir en la parte mas alta del

recipiente en su posición normal de operación a la temperatura de operación especifica para

esa presión.

La presión de trabajo máxima permisible para un recipiente es la máxima presión interna o

externa incluyendo la carga estática sobre la misma, para la temperatura designada de

operación, excluyendo cualquier espesor de metal especificado como margen de corrosión.

UG 99 PRUEBA HIDROSTATICA NORMAL

Cada recipiente a presión debe ser sometida a prueba a presión

-Haberse realizado todo los ensayos e inspecciones ,excepto lo que están estipulados a

realizar después de la prueba.

-En cálculo de prueba de presión se podrá utilizar la prueba de diseño

-Debe someterse a presión igual a 1.3 veces la presión diferencial de diseño.

-Se utiliza un gas detector de fugas adecuado

-Para prueba hidráulica se podrá utilizar cualquier liquido no peligros, siempre que se

encuentre por debajo de punto de ebullición.

-Debe instalarse los ventaos para realizar la purga.

UG 100 PRUEBA NEUMATICA

Podrá realizarse prueba neumática en sustitución de la hidráulica


62

Que no pueden soportar el peso del agua.

Que no puedan ser fácilmente secados y que los restos de dichos fluidos sea inadmisibles

en el funcionamientos posterior del recipiente.

La presión neumática de prueba debe ser al menos 1.1 veces la presión máxima de trabajo.

La presión debe incrementarse gradualmente hasta alcanzar a mitad de la presion de

prueba , la presión será incrementado a escalones iguales 1/10 hasta alcanzar dicho valor.

UG 101 PRUEBAS PARA ESTABLECER LA PRESION DE TRABAJO MAXIMA

PERMISIBLE

Se hace provisión de estas reglas para 2 tipos de prueba para determinar la presión interna

de trabajo máxima permisible:

Pruebas basadas en la cedencia de la parte que se va a probar, materiales con resistencia

ultima mínima especificada de 0.625 o menos.

-Las pruebas se basan en el rompimiento de la parte.

El recipiente o parte del recipiente para el cual la presión de trabajo máxima permisible va a

ser establecida no habrá previamente sido sujeta a una presión mayor a 1 ½ veces la presión

de trabajo máxima permisible deseada o anticipada.

Margen de corrosión:

n

n

tCt

t = Espesor nominal del material en el pto mas débil, pulg

C = Margen agregado para corrosión, erosión y abrasión, pulg

n = 1 en superficies curvas: cilindros esferas conos

n = 2 en superficies planas o casi planas, costados de planos, bridas o conos.

Presión de trabajo máxima permisible:

2S

SPP to


63

Po = Presión de trabajo maxima permisible a la temperatura de diseño

Pt = Presión de trabajo máxima permisible a la temperatura de prueba

S = Valor de esfuerzo máximo permisible a la temperatura de diseño, lb/pulg2

S2 = Valor de esfuerzo máximo permisible a la temperatura de prueba, lb/pulg2

Procedimiento de prueba de recubrimiento quebradizo.

(a) La presión de trabajo máxima permisible se puede calcular con una de las

siguientes formulas:

I. Si la resistencia de cedencia promedio se determina

Syavg

SHP y5.0

(b)Para eliminar la necesidad de cortar probetas de tension y determinar la

resistencia real de cedencia del material sometido a prueba, se puede emplear

una de las formulas siguientes para determinar la presion de trabajo maxima

permisible

I. Para acero al carbono que satisface una especificacion aceptable de codogo,

con una resistencia de tension minima especificada no mayor de

70,000lb/pulg2

5000

5.0u

u

S

SHP

II. Para cualquier material aceptable

HP 4.0

en donde:

H = Presión de prueba hidrostática a la cual la prueba fue detenida,

lb/pulg2


64

Sy = Resistencia de cedencia mínima especificada a la temperatura local,

lb/pul2

Savg = Resistencia de cedencia promedio real de probetas a la temperatura

del local, lb/pulg2

Su = Resistencia de tensión mínima especificada a la temperatura local,

lb/pulg2

Lo antes descrito se encuentra en * K. R. RAO, *Companion guide to the ASME

boiler & pressure vessel code: criteria and commentary on select aspects of the

boiler & pressure vessel and piping codes, Universidad de Michigan, Editorial:

ASME Press, 2006.


65

CAPITUO 7 DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION

UG 125 GENERAL

(a) Los recipientes a presión independientemente del tamaño o de la presión, serán

provistos de dispositivos de protección.

(b) Una caldera de vapor de agua no sujeta a fuego, estará equipada con dispositivos

de alivio de presión requeridos para el grado de servicio que requieran en la

instalación.

(c) Todos los recipientes a presión estarán protegidos por un dispositivo de alivio de

presión que evitará que la presión se eleve mas de 10% o de 3 Lb/pulg2.

1. Cuando múltiples dispositivos de alivio de presión son provistos y

ajustados evitaran que la presión se eleve mas del 16% o de 4 Lb/pulg2

2. Cuando un riesgo adicional puede ser creado por exposición de un

recipiente a presión al fuego o a otras fuentes inesperadas de calor

externo, se instalarán dispositivos de alivio de presión suplementarios

para proteger contra una presión excesiva.

3. Los dispositivos de alivio de presión destinados para protección contra

exposición de un recipiente a presión al fuego, instalados en fuentes que

no tienen conexión de abastecimiento permanente son empleados para

almacenaje a temperaturas ambientales de gases comprimidos licuados

sin refrigeración.

(d) Los dispositivos de alivio de presión serán fabricados, ubicados e instalados de

manera que ellos sean fáciles para la inspección y reparación y de modo que su

operación sea fácil de maniobrar. Deberán ser seleccionados en base al servicio

requerido.


66

(e) Las válvulas de alivio de presión que no vuelven a cerrar serán utilizados como

dispositivos protectores.

(f) Los recipientes que van a operar completamente llenos con líquidos estarán

equipados con válvulas de líquidos a menos que sean protegidos de otro modo

contra la sobrepresión.

UG 126 VALVULAS DE ALIVIO DE PRESION

(a) Las válvulas de seguridad y alivio serán del tipo con carga directa de resortes

(b) Las válvulas de alivio de presión operadas por piloto pueden ser utilizados

siempre que el piloto sea de actuación propia y la válvula principal abra

automáticamente.

(c) El resorte de la válvula no se ajustara para presión alguna de mas de 5% arriba

o debajo de aquella para la cual esta marcada la válvula.

(d) Las tolerancias en la presión de ajuste de las válvulas no deberán exceder de 2

Lb/pulg2 para presiones hasta de 70 Lb/pulg2, inclusive y 3% para presiones

de arriba de 70 Lb/pulg2.

UG 127 DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION QUE NO VUELVEN A

CERRAR

A. Dispositivos de disco de ruptura

1. GENERAL

(a) A cada disco de ruptura se le estampara la presión de

rompimiento no mas allá del orden de diseño de fabricación a una

temperatura de disco especificada y marcada con un numero de

lote. La tolerancia a presión de rompimiento a la temperatura de

disco especificada no excederá de ± 2Lb/pulg2 para presiones de


67

rompimiento de hasta 40 Lb/pulg2 y de 5% para presiones de

rompimiento superior a 40 Lb/ pulg2.

(b) Todas la pruebas de discos para un lote dado serán

efectuados en un portadiscos de la misma forma y dimensiones

que aquel con el cual se van a usar el disco.

2. RANGO DE CAPACIDAD

(a) El rango de capacidad calculado de un dispositivo de

ruptura no excederá de un valor basado en la formula teórica

aplicable multiplicado por K = Coeficiente = 0.62.

(b) Un fabricante puede tener la capacidad de un diseño de

dispositivo de disco de ruptura dado, determinando el coeficiente

K.

3. APLICACIÓN DE DISCOS DE RUPTURA

(a) Un dispositivo de ruptura puede ser utilizado como el

único dispositivo de alivio de presión de un recipiente.

(b) Un disco de ruptura puede ser instalado entre una válvula

de alivio de presión y el recipiente.

(c) La capacidad estampada de una válvula de resortes cuando

esta instalada con un dispositivo de disco de ruptura será

multiplicada por un factor de 0.9 de la capacidad de régimen de

alivio de la válvula sola.

(d) El espacio entre un dispositivo de disco de ruptura y una

válvula de seguridad estará provisto de un medidor de presión, un

grifo de prueba, un respiradero libre.


68

(e) Un dispositivo de disco de ruptura puede ser instalado en

el lado de la salida de una válvula con carga de resortes la cual sea

abierta por la acción directa de la presión dentro del recipiente.

B. DISPOSITIVO DE PERNO DE RUPTURA

1. Los dispositivos de perno de ruptura no serán utilizados como

dispositivos sencillos sino solo en combinación entre la válvula y el

recipiente.

2. El espacio entre un dispositivo de perno y una válvula de alivio estará

provisto de un medidor de presión, un grifo de prueba y un respiradero

libre.

3. Cada dispositivo de perno de ruptura tendrá una presión y temperatura

de régimen a las cuales el perno se romperá.

4. La presión del régimen del perno de ruptura mas la tolerancia en Lb/pulg2

no excederá de 105% de la presión de trabajo máxima permisible del

recipiente al cual este aplicado.

UG 128 VALVULAS DE ALIVIO DE LIQUIDOS

Toda válvula de alivio de líquidos utilizada será al menos de NPS 1/2

UG 129 MARCADO

Las válvulas serán claramente marcadas por el fabricante o ensamblador con los datos

requeridos de una manera tal que las marcas no se borren en el servicio. Las marcas se

pueden colocar sobre válvulas o sobre una placa q satisfaga los requerimientos:

1. El nombre o una abreviatura aceptada, del fabricante o ensamblador.

2. El numero de diseño o del tipo del fabricante.

3. El tamaño de NPS (diámetro nominal del tubo de la entrada de válvula).


69

4. Presión de ajuste (Lb/pulg2).

5. Capacidad Certificada (si es aceptable):

(a) Lb/hora de vapor de agua saturado a una sobrepresión de 10% o de 3

Lb/pulg2 cualquiera que sea mayor para válvula certificadas en vapor de

agua.

(b) Galones/min. de agua a 70°F a una sobrepresión de 10% o de 3 Lb/pulg2 ,

para válvulas certificadas en agua.

6. Año de construcción, o en forma alterna, un código que puede ser marcado sobre

la válvula de modo que el fabricante pueda identificar el año en que la válvula

fue ensamblada o probada.

7. El símbolo de ASME que se muestra:


70

V. MATERIALES Y MÉTODOS

Dado que la presente investigación no es de TIPO EXPERIMENTAL, sino de carácter

teórico en el nivel de la INVESTIGACION BASICA (elaboración de Texto), no es posible

incluir materiales o métodos seguidos para su realización como por ejemplo el método

estadístico.

Muy por el contrario por el carácter mismo de la presente investigación como es la

elaboración del texto de: “TEXTO: DISEÑO DE RECIPIENTES A PRESION SEGÚN

NORMAS ASME” se ha tomado en consideración la revisión de cierta bibliografía en el

campo de las normas, con el fin de ser analizada y que permita presentar un material

didáctico acorde a nuestra realidad, teniendo como valor agregado la experiencia del autor

que se traduce como lecciones aprendidas

El material bibliográfico utilizado es muy amplio y variado desde aplicaciones básicas hasta

aquellas que lo hacen más exigentes y reales-prácticas, tal como se aplica en las maquinas

que trabajan en los procesos industriales, con conceptos técnicos de última generación,

acorde al avance tecnológico. La forma como se presenta éste trabajo de investigación

constituye un intento por llenar el vacío existente en un solo libro, con un método

pedagógico, deductivo y un análisis en las respectivas aplicaciones industriales.


71

V I . R E S U L T A D O S

El resultado del Proyecto de Investigación, que se presenta a la comunidad

universitaria en calidad del texto de: “TEXTO :DISEÑO DE RECIPIENTES A

PRESION SEGÚN NORMAS ASME” “, nos permitirá contar con un material

bibliográfico práctico y de mucho interés, el mismo que puede ser utilizado por los

estudiantes de Ingeniería Mecánica-Energía y ramas afines en el área académica de

campo de diseño, asignaturas que forman parte del Plan de estudios de la Escuela

Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad nacional del Callao.

Los temas tratados en el presente texto se explican en forma clara y sencilla y, a la

vez, rigurosa, con las exigencias que requiere la investigación.

La investigación efectuada nos permite contar y disponer con material de estudio de

las partes y utilización de las NORMAS ASME SECCION VIII DIVISION 1, de una

manera ordenada y, lógica. Los estudiantes o cualquier otra persona interesada

encontrarán en él un marco teórico-práctico muy amplio y entendible.

Los temas y conceptos tratados en el presente TEXTO son explicados de manera muy

clara, sencilla y a la vez rigurosa, con la exigencia que requiere un estudiante o

profesional de las carreras de ingeniería, sobre todo los de mecánica.


72

V I I . D I S C U S I Ó N

La elaboración de un texto de cualquier materia, muy especialmente el de TEXTO

:DISEÑO DE RECIPIENTES A PRESION SEGÚN NORMAS ASME, es un

proyecto por demás ambicioso y difícil, en donde no se podrá satisfacer a plenitud las

aspiraciones y exigencias del lector, no obstante el presente texto constituye un

intento por llenar el vacío dejado por las obras en el diseño de recipientes a presión,

para de ésta manera complementarlo, ampliando y actualizando a las ya existentes,

contribuyendo así en la formación de nuestros estudiantes universitarios de

Ingeniería Mecánica.


73

V I I I . R E F E R E N C I A L E S

JUAN MANUEL MARTINEZ MASSONI, Normas de Construcción de

Recipientes a Presión: Guía del Código ASME, sección VIII, div. 1, Madrid

Editorial: Bellisco, 2008

WILL J. CARTER, BRUCE E. BALL, ASME BOILER AND PRESSURE

VESSEL COMMITTEE. SUBCOMMITTEE ON PRESSURE VESSELS,

ASME Section VIII Div. 1, Pressure vessels, Universidad Estatal de

Pensilvania, Editorial: McGraw Hill, 2000

EUGENE F. MEGYESY, Manual de recipientes a presión. Diseño y

Calculo, México, Editorial: Grupo Noriega Editores, Primera Edición, 1,992

JAMES R. FARR Y MAAN H. JAWAD , Guidebook for the Design of Asme

Section VIII Pressure Vessels, EE.UU, Editorial: ASME Press, 2,001

K. R. RAO, Companion guide to the ASME boiler & pressure vessel code:

criteria and commentary on select aspects of the boiler & pressure vessel

and piping codes, Universidad de Michigan, Editorial: ASME Press, 2006.

JOSE LUIS OTEGUI Y ESTEBAN RUPERTIS, Cañerías y Recipientes a

presión, Mar del Plata, Editorial: EUDEM, 2008.

DENNIS MOSS, Pressure Vessel Design Manual, USA, Editorial:

ELSEVIER Tercera Edición, 2004.

J. PHILLIP ELLENBERGER, ROBERT CHUSE, BRYCE E. CARSON,

Pressure Vessel: the ASME code simplified, USA, Universidad de Michigan,

Editorial: McGraw-Hill Octava Edición, 2004.

MARC HELLEMANS, The Safety Relief Valve Handbook, Design and Use

of Process Safety Valves to ASME and International Codes and Standards,


74

Gran Bretaña, Universidad de Michigan, Editorial: ELSEVIER, Primera

Edición, 2009.


75

IX. APENDICE

Graficos y Tablas en ASME Boiler and Pressure VesselCode 2010 VIII Division 1

if gamarra chinchay fime

Documents