Estanque aire comprimido

VIII.- DISEÑO Y ANÁLISIS ESTRUCTURAL
DE RECIPIENTES A PRESIÓN
http://libros.redsauce.net/
Un equipo generador de vapor comprende un sistema de componentes a presión, desde tubos de pequeño
diámetro, hasta grandes tuberías y enormes recipientes que pueden alcanzar pesos del orden de
1.000 toneladas. Un generador de vapor grande, que quema combustibles fósiles en una planta termoeléctrica,puede llegar a tener una altura del orden de 90 m sobre el nivel del suelo, y requiere una estructura
soporte de acero, comparable a la de un edificio de 30 plantas.
Para garantizar la fiabilidad de todos los componentes y de los elementos estructurales, se precisa
un análisis completo del diseño de todos esos componentes, tanto de los integrados en las partes a presión
y en las partes nopresurizadas, como de sus respectivas estructuras soporte.
VIII.1.- DISEÑO DE RECIPIENTES A PRESIÓN
Las unidades generadoras de vapor utilizan recipientes a presión que operan a presiones que alcanzan
4000 psi (275,8 bar) y temperaturas que superan los 1050ºF (566ºC) .
El método de diseño y análisis de las tensiones en: calderines de vapor, colectores de sobrecalentadores
y recalentadores,precalentadores, condensadores, evaporadores, reactores presurizados y reactores
nucleares, etc., consiste en compendiar las tensiones en otras que incluyan, mediante los adecuados
coeficientes de seguridad, parámetros desconocidos, como:
- La redistribución local de tensiones debida a deformaciones permanentes
- La variabilidad de las propiedades mecánicas
- El conocimiento inexacto de las cargas
-La evaluación imprecisa de diversas tensiones
El análisis y diseño de recipientes y componentes a presión complejos, como puede ser la tapa de la
vasija de un reactor ó el calderín de una caldera que quema combustible fósil, requieren de métodos muy
sofisticados. En zonas con discontinuidades como aberturas de toberas y soportes, se aplica la teoría de
la elasticidad.
En USA los Códigos deConstrucción de Recipientes a Presión establecen las normas de seguridad
para la construcción de recipientes, siendo el más utilizado el Código ASME, para Calderas y Recipientes
a Presión, que comprende entre otros:
VIII.-249
Calderas para plantas energéticas, Sección I
Especificaciones de materiales, Sección II
Componentes de plantas energéticas nucleares, Sección III
Ensayos nodestructivos
Reglas recomendadas para el cuidado y operación de calderas, Sección VI
Recipientes a presión (no nucleares) y especificaciones en tanques, Sección VIII, división I
Cualificación de soldaduras con materiales especiales (aleaciones), Sección IX
Bridas y accesorios para tuberías
Tuberías para plantas químicas y refinerías
Válvulas bridadas, roscadas y para soldar
Condiciones estacionarias.-Una tensión permanente elevada, como la originada por la aplicación
de una presión en un recipiente dúctil, puede provocar
- Distorsión del material del recipiente
- Aparición de fugas en los accesorios
- Fallo del material




Las propiedades de los materiales a considerar inicialmente, son:
- El límite elástico, que define la presión que produce la máxima distorsión comodeformación macroscópica
- La resistencia a la tracción, que determina la tensión de rotura
Las normas del Código ASME para el diseño de los recipientes a presión, establecen los factores de
seguridad basados en los siguientes parámetros:
- Calidad del material correspondiente
- Control de la fabricaci ón del material
- Análisis del diseño empleado con el material




Condicionestransitorias.- Si las tensiones aplicadas son periódicas (régimen transitorio) aparecen
fenómenos de fatiga por lo que hay que determinar el tiempo que, el componente considerado, puede
resistir a estas tensiones. En los generadores de vapor, los recipientes disponen de tubuladuras, soportes
y bridas para conexiones, que pueden originar cambios bruscos en la sección transversal de los recipientes,...