Diseño de Recipientes a Presión Para Productos Agroindustriales
Diseño de Recipientes
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALINGENIERIA QUIMICA
Lorena JaramilloEnero 2015
Diseño de recipientes
Que comprende el diseño de un recipiente
Presión y temperatura de operación ydiseño
Materiales de construcción
Dimensiones y orientación
Tipos de cabezas a utilizar
Aberturas y conexiones requeridas
Especificaciones internas
Diseño de recipientes
Diseño de recipientes
Diseño de recipientes
Diseño de recipientes
Presión de diseño:
Es igual a la presión máxima a la cual va a estarsometido el recipiente más un rango deseguridad (5 o 10 %). Se añade la presiónhidrostática si es representativa.
Diseño de recipientes
Temperatura de diseño:
También la temperatura de diseño es superiora la temperatura de trabajo en 50 OF(30OC)
Materiales
• Se elige un material compatible con lassustancias con las que tendrá contacto.
• Generalmente se fabrican de aceros al carbono,alta o baja aleación y plásticos reforzados.
• Se analiza también la factibilidad deconstrucción específica del tanque. Soldadura.
Diseño de recipientes
Resistencia del material
Se elige un valor considerablemente pordebajo del esfuerzo a la ruptura (tensilestrength) y el límite elástico (yield stress).
Diseño de recipientes
Resistencia del material
Diseño de recipientes
Eficiencia de la soldadura (welded-jointefficiency)
• Se usa en la forma de un factor que se multiplica por la resistencia del material para corregir su valor.
• Depende del tipo de soldadura utilizada y del análisis realizado para comprobar la eficiencia de la misma. 1 es para tuberías sin costura
• Se representa con las letras E ó J.
Diseño de recipientes
Diseño de recipientes
Corrosión permisible:
Es el espesor adicional del metal añadido para permitir la pérdida de material por corrosión y erosión.
Para acero al carbono se usa 3 mm, para otros materiales más resistentes se usa tolerancia mínima de 2 mm, donde hay condiciones más severas 4 mm.
Diseño de recipientes
Prueba hidrostática
Es una prueba que se realiza a tanquessometidos a presión interna o externa y sistemasde tuberías, con el objetivo de detectar fugas.
Hermeticidad: Se aísla el sistema y se observa sihay fugas.
Resistencia: Midiendo deformacionespermanentes.
Diseño de recipientes
Espesor mínimo de pared
Diseño de recipientes
Diseño de recipientes
Espesor de recipientes cilíndricos
De pared delgada: Di/t > 10
De pared gruesa: Di/t < 10
Diseño de recipientes
Diseño del recipientes
• Espesor de la pared del recipiente
𝑡 =𝑃𝑅𝑖
𝑆𝐸 − 0,6𝑃=
𝑃𝑅𝑜𝑆𝐸 + 0,4𝑃
t espesor mín requerido de pared de recipiente(in)P presión aplicada en el interior del recipiente (psig)Ri radio interno del recipiente (in)S Resistencia de trabajo máx admisible del material (psi)E eficiencia de la soldadura
Tipos de tapas
• Planas
• Abovedadas
Hemisféricos Elíptico Torisférico
Diseño del recipientes
Tipos de tapas y cabezales• Planas
• Abombadas o abovedadas
Hemisférico elíptico torisférico
Diseño del recipientes
Diseño de tapas abovedadas
• Torisféricas (cóncavas): más comunes para recipientes que trabajan a P<15 bar
• Elíptico: P>15 bar más económico, se debe hacer una comparación entre torisféricas y elipsoidales.
• Hemisféricas: presiones elevadas, másresistentes, más caras
Diseño del recipientes
Diseño de tapas planas
𝑡 = 𝐷𝑒𝐶 𝑃
𝑆 𝐸
• Cp: Constante de diseño, según tipo de unión (brida, soldadura)
• De: Diámetro nominal de la placa
Diseño del recipientes
Diseño de tapas planas
Placa bridada
C=0,17 𝑟𝑐 > 3 𝑡𝐶 = 0,1 𝐷𝑒 = 𝐷𝑖
Diseño del recipientes
Diseño de tapas planas
Diseño del recipientes
𝐶 =0,33𝑡
𝑡𝑠ts
espesor de la carcaza
𝐷𝑒 = 𝐷𝑖
Diseño de tapas planas
Diseño del recipientes
Placas soldadas al cilindro
𝐶 = 0,25𝐷𝑒 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙𝑐í𝑟𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜𝑠
Diseño de tapas abombadas
L (rc) Radio de la corona
Diseño de las tapas abovedadas
Diseño del recipientes
Relación longitud o altura y
diámetro
Relación L/D
Recipientes grandes L/D = 1 a presión
atmosférica
Para tanques medianos y
pequeños
L/D = 2 a presión
atmosférica
Para tanques medianos y
pequeños
L/D = 4 - 6 a presión
Diseño del recipientes