tubos y recipientes

100

RECIPIENTES Y TUBOS

Generalidades
La importancia que tienen los recipientes como contenedores de distintos productos de las más
variadas características, ya sean pequeños o de grandes dimensiones y los tubos o cañerías utilizadas
para su transporte, las presiones, temperaturas y ataques a los que son expuestos, la diversidad de
materiales utilizados en su construcción, han conducidoa diversos métodos de cálculos para el diseño
de los mismos. A continuación se analizarán y desarrollarán algunos de los métodos utilizados para
este fin.
Tipos de recipientes

Existen distintos tipos de recipientes, los cuales, según sea la utilización que se les dará, presentan
distintas características, pudiendo ser clasificados según sus formas geométricas como: a)

Cilíndricos,verticales u horizontales, abiertos o cerrados, b) Esféricos, c) Paralelepípedos
rectangulares, d) Formas especiales. En la figura (Fig.10.1) se muestran esquemáticamente las
formas mencionadas.

Los cilindros abiertos en un extremo, tanto verticales como horizontales, se utilizan para almacenar
materiales sólidos en polvo o granillosos, cereales, fibras, líquidos no volátiles y no tóxicos.
Loscilíndricos cerrados en ambos extremos, verticales u horizontales, se utilizan para depósitos o para
transporte de fluidos, almacenamiento de gases, líquidos volátiles o tóxicos; además para distintas
operaciones en la industria, como por ejemplo tanques de vacío, calderas de vapor, digestores, etc.
Los esféricos son utilizados para almacenamiento de gas o cuando se necesita gran resistencia ala
presión.
Los recipientes de formas especiales son utilizados según lo exigen las necesidades de espacio,
resistencia o estéticas, cuando se desea obtener alguna propiedad particular, como la de bajar el centro
de gravedad, concentrar las cargas, etc.
Los tubos o cañerías son utilizados generalmente para la conducción de fluidos, debiendo reunir
determinados requisitos, como ser diámetrosadecuados, rugosidad de las paredes, resistencia a la
presión, etc.
Factores de diseño de un cilindro: Tanto los recipientes como los tubos pueden estar expuestos
además de las temperaturas y presiones internas y externas, al ataque del elemento que contienen. Por
lo tanto, en el diseño de un recipiente o una tubería debe tenerse en cuenta, tanto los esfuerzos
mecánicos a los que essolicitado, como a los efectos del elemento contenido o transportado sobre el
material constitutivo de las paredes, como ser corrosión, abrasión, incrustaciones, etc., utilizándose el
material más conveniente, pudiendo ser de mampostería, chapas de hierro o acero, material sintético,
vidrio, acero inoxidable, cobre, aluminio, etc.
Espesor de la Pared de un cilindro: Los recipientes pueden ser además deparedes delgadas o de
paredes gruesas, considerándose de pared delgada, según la ASME, cuando el cociente entre el
espesor t de la pared y el diámetro interior di del recipiente es igual o menor a 0,10. Otros autores

adoptan para este cociente y ser considerados de pared delgada, valores menores o iguales a 0,05 o
0,07. Por lo tanto se puede escribir:

t
≤ 0,10
di

(10.1)
Recipientede pared delgada:
Tensiones en las paredes de un recipiente: En la figura (10.2a) se observa un recipiente cilíndrico de
longitud L, diámetros interno di y externo d0 y espesor t de la pared. Si este recipiente está sometido a
una presión interna pi y externa p0, sus paredes
soportarán esfuerzos los cuales pueden ser reducidos a
un sistema de tres tensiones normales entre sí, según
muestrala figura (Fig.10.2b), donde se ha magnificado
un elemento A de la pared del cilindro, siendo éstas la
tensión axial σa , la tensión tangencialσt, llamada
también tensión circunferencial o de sunchado y la
tensión radial σr.
Para cilindros de paredes gruesas se consideran actuando
las tres tensiones. Para cilindros de paredes delgadas se
considera que actúan solo dos de ellas, la tensión...