TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLEDescripcin tcnica del equipo.-

Introduccin.-

El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotacin de los servicios de hidrocarburos ya que:

Acta como un pulmn entre produccin y transporte para absorber las variaciones de consumo.

Permite la sedimentacin de agua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilacin.

Brindan flexibilidad operativa a las refineras.

Actan como punto de referencia en la medicin de despachos de producto, y son los nicos aprobados actualmente por aduana. Establecer los criterios para el control y disminucin de la contaminacin resultante del almacenamiento, transporte y distribucin de productos derivados del petrleo, lubricantes y productos qumicos.Tipos de tanques.-

El Cdigo ASME o Normas ASME (Seccin VIII) regula respecto a los desechos y la fabricacin de tanques de almacenamiento para presiones de operacin mayor de los 15 psig.

1. Tanques de almacenamiento EsfricosLos Tanques de almacenamiento esferas son principalmente usados para almacenamiento de productos encima de los 5 psig.

2. Tanques de almacenamiento EsferoidalesUn tanque esferoidal es esencialmente esfrico excepto que esto es un tanto aplanado. Tanques hemisfricos tienen un armazn cilndrico con techos curveados. Los tanques esferoidales son generalmente usados en tamaos ms grandes y tienen ataduras internas para as soportar el esfuerzo de flujo en el armazn. Esos tanques son generalmente usaos par almacenar productos tambin encima de los 5 psig.

3. Tanques de almacenamiento Cilndricos HorizontalesLa presin de trabajo puede ser desde 15 Psig a 1000 Psig o mayor. Algunos de esos tanques tienen cabeza hemisfrica

4. Tanques de almacenamiento con Techo FijoEstn permanentemente armados al armazn del tanque. Los tanques soldados de 500bls de capacidad y mas largos pueden ser proporcionados con un FRANGIBLE ROOF (diseado para el cuidado de la liberacin de la cubierta soldada de los juntos del armazn en caso ocurra un exceso interno de la presin), en este caso la presin de diseo no exceder la presin equivalente del peso muerto del techo

5. Tanques de almacenamiento con Techo FlotanteEste tipo de tanques es principalmente usado por almacenes cercano a la presin atmosfrica. Techos flotantes son diseados para mover verticalmente dentro del armazn del tanque para proporcionar una mnima constante de vaco entre la superficie del producto almacenado y el techo y para proporcionar un sello constante entre la periferia del tanque y el techo flotante. Estas pueden ser fabricadas en un tipo que esta expuesto al medio ambiente o un tipo que esta dentro de un techo fijo. Los tanques de techo flotante interno con un techo fijo externo son usados en reas de pesadas nevadas desde que la acumulacin de nieve o agua afecta la operacin de la flotabilidad.

Ambos tanques: techo fijo o flotante interno son usados para reducir las prdidas de vapor y conservar el fluido almacenado.

6. Tanques de almacenamiento EmpernadosSon diseados y acondicionados como elementos segmentados los cuales son montados en localidades para poder proporcionar un completo vertical, cilndrico, encima del terreno, cierre y apertura de la parte superior del acero de los tanques. Los tanques empernados API estandarizados estn disponibles en capacidad nominal de 100 a 10000 bls, diseados a una presin atmosfrica dentro de los tanques. Estos tanques ofrecen la ventaja de ser fcilmente transportados en cualquier localidad y levantados manualmente.

7. Tanques de almacenamiento EspecialesTuberas de almacenamiento. Tubera que es usada especialmente para almacenamiento y tratamiento de componentes de petrleo lquido o lquidos con anhdrido y amoniaco para el cual deben ser diseados y construidos con lo acordado con algn adecuado cdigo.

Tanques de almacenamiento de Caras PlanasCuando el espacio es limitado, como en mar afuera, se requiere de estos tanques de caras planas por que varias celdas de este tipo pueden ser fcilmente construidas y puestas en espacios reducidos que otros tipos de tanques. Los tanques de caras planas o tanques rectangulares son normalmente usados a presiones atmosfricas.8. Tanques Flotantes Plegables (SENTEC Tanques RO-TANK)Los tanques flotantes RO-TANK han sido desarrollados para el almacenamiento de hidrocarburos recuperados por embarcaciones antipolucin que no disponen de tanques propios o cuya capacidad es insuficiente.

Los RO-TANK pueden ser remolcados llenos o vacos a velocidades de hasta 7 nudos en funcin del estado del mar. Gracias a sus conexiones rpidas ASTM es posible unir varios tanques para su remolque o fondeo conjunto.

Los RO-TANK estn fabricados de una gruesa plancha de caucho Neopreno reforzado con 4 capas interiores de tejido de polister, un material extraordinariamente resistente a la abrasin y a la perforacin. Su recubrimiento de caucho Hypalon los hace especialmente resistentes a los hidrocarburos y a los agentes atmosfricos (rayos ultravioleta, ozono, salitre).

Los RO-TANK vacos se almacenan enrollados en una caja de madera de reducidas dimensiones. Tambin es posible estibar hasta 10 tanques de 15m3 en un slo carretel de accionamiento hidrulico. Los RO-TANK pueden ser abiertos en ambos extremos para su limpieza interior mediante agua a presin o con detergentes.

DATOS TCNICOSDimensiones(lleno) Dimensiones (embalado)Peso en seco

Ro-Tank 5m35,3 x 2,2 x 0,8 m2,2 x 0,5 x 0,5 m125 Kg.

Ro-Tank 10m39,5 x 2,2 x 0,8 m2,2 x 0,8 x 0,8 m195 Kg.

Ro-Tank 15m314 x 2,2 x 0,8 m2,2 x 1,0 x 1,0 m265 Kg.

Ro-Tank 25m322 x 2,2 x 0,8 m2,2 x 1,2 x 1,2 m575 Kg.

Ro-Tank 50m314 x 3,8 x 1,8 m4 x 1 x 0,8 m650 Kg.

Tabla 2. Datos tcnicos

Fuente: Ro-Tank

9. Estanques ForradosLos estanques son usados para la evaporacin por desperdicios o almacenamiento de lquidos. Las consideraciones ambientales pueden excluir el uso de estanques forrados para el almacenamiento de mas voltiles o fluidos txicos. Los forros son usados par provenir perdidas del lquido almacenado, la filtracin del terreno y posibles contaminaciones de las aguas subterrneas. Arcilla, madera, concreto, asfalto y forros metlicos han sido usados por mucho tiempo. Recientemente, una clase de imprevistos materiales de forros han sido desarrollados tal que utilizan membranas sintticas. Comnmente los materiales de forros usados son polivinilillo, caucho natural, caucho butilo. El nylon es usado en menor medida

Algunas de las ms importantes cualidades para un adecuado revestimiento son: Alta resistencia al esfuerzo de tensin y flexibilidad

Buena aclimatacin

Inmunidad ante las bacterias y ataque de hongos

Gravedad especifica mayor a 1

Resistente al ataque de la luz ultravioleta

Ausencia de imperfecciones y defectos fsicos

Fcilmente reparableEl detector de fugas algunas veces debe ser construido dentro de este sistema estanque, especialmente cuando son desechos txicos los que son almacenados. Los tipos de sistemas detectores de fugas que son comnmente usados son: sistemas de drenaje, underbed, mediciones de resistividad del terreno y monitoreo de pozos as como combinaciones de estos.10. Almacenamiento en hoyos

Es similar que el anterior pero es solo usado en alguna emergencia bsica. El uso de estos tipos de sistemas de almacenamiento son limitados por la entidad reguladora de gobierno.

11. Almacenamiento subterrneoEs ms ventajoso cuando se requiere almacenar grandes volmenes. Es muy ventajoso cuando se tiene una alta presin de vapor del producto.Los tipos de almacenamiento subterrneo son: construccin de cavernas de sal por solucin de minerales o la minera convencional, cavernas construidas en rocas no porosas por minera convencional, cavernas desarrolladas por la conversin de carbn, lutitas o minerales de sal

12. Solucin de cavernas minadasLas cavernas son construidas perforando un pozo o perforando en el interior de las cavernas de sal y haciendo circular agua salada por el interior del reservorio de sal para disolver el mismo. Las cavernas pueden ser operadas por desplazamiento de salmuera, extrayendo el interior de la cavidad, por desplazamiento de vapor o para el caso de gas: por expansin

Mas soluciones de cavernas minadas son operadas usando la tcnica de desplazar salmuera. La cadena de tubera de desplazamiento es instalada cerca de la profundidad de la caverna y el producto es inyectado en el anular entre la tubera de produccin y el casing de desplazamiento forzando a la salmuera a subir. Este procedimiento es utilizado para la recuperacin de productos. En este tipo de recuperacin un reservorio de salmuera es usualmente proporcionado.

13. Cavernas minadas convencionales Pueden ser construidas en algn lugar de rocas no porosas si esta se encuentra disponible a una adecuada profundidad para que el producto resista la presin. Mas cavernas conteniendo productos son construidos en lutitas, arcillas, dolomitas o granitos. Este tipo de cavernas es operado en SECO (la recuperacin del producto es hecha por medio de bombeo).14. Almacenamiento por refrigeracin La decisin para usar el almacenamiento por refrigeracin en un lugar presurizado es generalmente una funcin del volumen del lquido para ser almacenado, del rate de llenado, de las propiedades fsicas y termodinmicas del lquido para ser almacenado y de la inversin de capital; expresa cada tipo de sistemas a emplearse.

Los parmetros envueltos en la seleccin de las facilidades para un ptimo almacenamiento por refrigeracin son:

La calidad y calidad del producto a hacer almacenado

El rate de llenado, temperatura y la presin de flujo entrante

Condiciones de envi del producto

La composicin del producto

Medio de enfriamiento disponible (aire, agua, etc.)

Disponibilidad y costo de utilidades

La adecuada eleccin de almacenamiento y de la adecuada integracin de la facilidad de almacenamiento con la facilidad de refrigeracin de almacenamiento es importante para la total economa en la inicial inversin y costos de operacin.Cuando usamos almacenamiento por refrigeracin, el lquido para ser almacenado es normalmente enfriado a la temperatura del punto de burbuja a presin atmosfrica. Tanques de almacenamiento refrigerado normalmente opera a una presin interna de 0.5-2Psig

Los requerimientos de refrigeracin normalmente incluyen las siguientes funciones:

Refrigeracin de la corriente de llenado para temperatura de almacenamiento

Productos de re licuefaccin vaporizado por fugas de calor en el sistema

Vapores de licuefaccin desplazados por los lquidos

Otros factores que deberan ser considerados son:

Requerimientos de la energa de bombeo

Variacin de la presin baromtrica

Composicin de productos

No condensables

Efectos de la radiacin solar

Productos de alta temperaturaLos fundamentos para los varios tipos de almacenamiento a bajas temperaturas de barcos tienen los mismos diseos como fundamento para comunes esperas y cilindros a presin. Una precaucin debe ser notada. Ms lquidos a temperaturas bajas son ms ligeros que el agua y los barcos son diseados para almacenar estos lquidos ms ligeros. Por lo tanto, es comn la prctica para los fundamentos de diseo para el total peso del contenido del producto y para el agua que el barco contiene, esto es para tener un arte de 1.25 veces el peso del producto.Identificacin de los elementosEl diseo de tanques exige la consideracin simultnea de mltiples aspectos a fin de lograr un proyecto confiable tanto en lo operativo como en los temas que hacen a la seguridad industrial y ambiental como as tambin a las inversiones requeridas. Los tanques cilndricos verticales, se emplean para almacenar productos de diferente naturaleza qumica (cidos, lcalis, hidrocarburos, agua, etc) y son de gran capacidad de almacenaje (V = 10 a 20.000 m3)Con relacin a la seleccin de los tanques cilndricos, optar por una u otra forma depender del volumen requerido, el espacio disponible, las inversiones exigidas, etc. que harn que en algunas situaciones un tipo determinado sea ms indicado que otro y que habr que determinar en cada caso en particular. Para el clculo, diseo y construccin de estos equipos existen varias Normas y Cdigos, pero las ms difundidas y empleadas en las industrias de procesos son las del American Petroleum Institute (API), siendo los estndares aplicables los siguientes

API Standard 620 (1990): es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, areos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 2.5 psig y a temperaturas no superiores a 93C.

API Standard 650 (1998): es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, areos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 1.5 psig y a temperaturas no superiores a 121C

API Specification 12D: es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en el campo para almacenaje de lquidos de produccin y con capacidades estandarizadas entre 75 y 1500 m3

API Specification 12F: es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en taller para almacenaje de lquidos de produccin y con capacidades estandarizadas entre 13.5 y 75 m3

API Standard 653 (1991): es aplicable a la inspeccin, reparacin, alteracin desmontaje y reconstruccin de tanques horizontales o verticales, basndose en las recomendaciones del STD API 650. Recomienda tambin la aplicacin de las tcnicas de ensayos no destructivos aplicables

Estos estndares cubren el diseo, fabricacin, inspeccin, montaje ensayos y mantenimiento de los mismos y fueron desarrollados para el almacenaje de productos de la industria petrolera y petroqumica, pero su aceptacin ha sido aplicada al almacenaje de numerosos productos en otras industrias. Si bien estas normas cubren muchos aspectos, no todos estn contemplados, razn por la que existen otras normas complementarias a las mismas

DEFINICIN DE CONCEPTOS.-Para poder realizar un estudio bien detallado es necesario conocer algunos conceptos breves de tal manera que pueda entenderse este lo que queremos demostrar con la presente investigacin. RECIPIENTE A PRESIN

Se considera como un recipiente a presin cualquier vasija cerrada que sea capaz de almacenar un fluido a presin manomtrica, ya sea presin interna o vaci, independientemente de su forma y dimensiones. Los recipientes cilndricos a que nos referimos en este tomo, son calculados como cilindros de pared delgada.

PRESIN DE OPERACIN (Po)

Es identificada como la presin de trabajo y es la presin manomtrica a la cual estar sometido un equipo en condiciones de operacin normal.PRESIN DE DISEO (P)Es el valor que debe utilizarse en las ecuaciones para el clculo de las partes constitutivas de los recipientes sometidos a presin, dicho valor ser el

Si Po > 300 lb/pulg2. Si Po 300 lb/pulg2.

P = 1.1. Po. P = Po + 30 lb/pulg2.

Donde P es la presin de diseo, y Po es la presin de operacin.

Al determinar la presin de diseo (P), debe tomarse en consideracin la presin hidrosttica debida a la columna del fluido que estemos manejando, si ste es lquido sobre todo en recipientes cilndricos verticales.PRESIN DE PRUEBA (Pp)

Se entender por presin hidrosttica de prueba y se cuantificar por medio de la siguiente ecuacin:

Pp = P (1.5) Sta/Std

Donde:

P = Presin de diseo.

Sta = Esfuerzo a la tensin del material a la temperatura ambiente.

Std = Esfuerzo a la tensin del material a la temperatura de diseo.

PRESIN DE TRABAJO MXIMA PERMISIBLE

Es la presin mxima a la que se puede someter un recipiente, en condiciones de operacin, suponiendo que l est:

a) En condiciones despus de haber sido corrodo.

b) Bajo los efectos de la temperatura de diseo.

c) En la posicin normal de operacin.

d) Bajo los efectos de otras cargas, tales como fuerza debida al viento, presin hidrosttica, etc., cuyos efectos deben agregarse a los ocasionadas por la presin interna.

Es una prctica comn, seguida por los usuarios, diseadores y fabricantes de recipientes a presin, limitar la presin de trabajo mxima permisible por la resistencia del cuerpo o las tapas, y no por elementos componentes pequeos tales como bridas, boquillas, etc.

El trmino Mxima presin de trabajo permisible nuevo y fro es usado frecuentemente. Esto significa: La presin mxima permisible, cuando se encuentra en las siguientes condiciones:

a) El recipiente no est corrodo (nuevo).

b) La temperatura no afecta a la resistencia a la tensin del material (temperatura ambiente) (fro).c) Tampoco se consideran los efectos producidos por la accin del viento, presin hidrosttica, etc.

El valor de la presin de trabajo mxima permisible, se obtiene despejando

p de las ecuaciones que determinan los espesores del cuerpo y las tapas, y usando como t el espesor real del equipo y su valor ser el que resulte menor.ESFUERZO DE DISEO A LA TENSIN (S)

Es el valor mximo al que podemos someter un material, que forma parte de un recipiente a presin, en condiciones normales de operacin. Su valor es aproximadamente el 25% del esfuerzo ltimo a la tensin del material en cuestin.

EFICIENCIA DE LAS SOLDADURAS (E)

Se puede definir la eficiencia de las soldaduras, como el grado de confiabilidad que se puede tener de ellas. Sus valores estn dados en la Figura No. 1, en la cual se muestran los tipos de unin ms comnmente usados en la fabricacin de recipientes a presin.

TIPOS DE RECIPIENTES

Los diferentes tipos de recipientes a presin que existen, se clasifican de la siguiente manera:

POR SU USO

Por su uso los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de proceso.

Los primeros nos sirven nicamente para almacenar fluidos a presin, y de acuerdo con su servicio son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de da, tanques acumuladores, etc.

Los recipientes a presin de proceso tienen mltiples y muy variados usos, entre ellos podemos citar los cambiadores de calor, reactores, torres fraccionadoras, torres de destilacin, etc.

POR SU FORMA

Por su forma, los recipientes a presin, pueden ser cilndricos o esfricos.

Los primeros pueden ser horizontales o verticales, y pueden tener, en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos segn el caso.

Los recipientes esfricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volmenes a altas presiones.

Puesto que la forma esfrica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presin interna, sta sera la forma ms econmica para almacenar fluidos a presin, sin embargo, la fabricacin de este tipo de recipientes es mucho ms cara en comparacin con los recipientes cilndricos.

TIPOS DE TAPAS

Para cerrar recipientes cilndricos, existen varios tipos de tapas, entre otras tenemos las siguientes: Tapas planas, planas con ceja, nicamente abombadas, abombadas con ceja invertida, toriesfricas, semielpticas, semiesfricas, tapas 80-10, tapas cnicas, toricnicas, etc.Las caractersticas principales y usos de estas tapas son:1. TAPAS PLANAS

Se utilizan para cerrar recipientes sujetos a presin atmosfrica generalmente, aunque en algunos casos se usan tambin en recipientes sujetos a presin. Su costo entre las tapas es el ms bajo, se utilizan tambin como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones.2. TAPAS PLANAS CON CEJA

Al igual que las anteriores, se utilizan generalmente para presiones atmosfricas, su costo tambin es relativamente bajo, y tienen un lmite dimensional de 6 metros de dimetro mximo.3. TAPAS NICAMENTE ABOMBADAS

Son empleadas en recipientes a presin manomtrica relativamente baja, su costo puede considerarse bajo, sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas, ser necesario analizar la concentracin de esfuerzos generada al efectuar un cambio brusco de direccin.4. TAPAS ABOMBADAS CON CEJA INVERTIDA

Su uso es limitado debido a su difcil fabricacin, por lo que su costo es alto, siendo empleadas solamente en casos especiales.5. TAPAS TORIESFRICAS

Son las que mayor aceptacin tienen en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan altas presiones manomtricas, su caracterstica principal es que el radio de abombado es aproximadamente igual al dimetro. Se pueden fabricar en dimetros desde 0.3 hasta 6 metros.6. TAPAS SEMIELPTICAS

Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesfrica es relativamente alto, ya que las tapas semielpticas soportan mayores presiones que las toriesfricas. El proceso de fabricacin de estas tapas es el troquelado, su silueta describe una elipse relacin 2:1, su costo es alto y en Mxico se fabrican hasta un dimetro mximo de 3 metros.7. TAPAS SEMIESFRICAS

Utilizadas exclusivamente para soportar presiones crticas. Como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay lmite dimensional para su fabricacin.8. TAPAS 80:10

Ya que en Mxico no se cuenta con prensas lo suficientemente grandes para troquelar tapas semielpticas 2:1 de dimensiones relativamente grandes, hemos optado por fabricar este tipo de tapas, cuyas caractersticas principales son: El radio de abombado es el 80% del dimetro; y el radio de esquina o radio de nudillos es igual al 10% del dimetro. Estas tapas las usamos como equivalentes a la semielptica relacin 2:1.9. TAPAS CNICAS

Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulacin de slidos y como transiciones en cambios de dimetro de recipientes cilndricos.

Su uso es muy comn en torres fraccionadoras o de destilacin, no hay lmite en cuanto a dimensiones para su fabricacin y su nica limitacin consiste en que el ngulo del vrtice no deber ser mayor de 60. Las tapas cnicas con ngulo mayor de 60 en el vrtice, debern ser calculadas como tapas planas. Deber tenerse la precaucin de reforzar las uniones cono-cilindro de acuerdo al procedimiento.

10. TAPAS TORICNICAS

A diferencia de las tapas cnicas, este tipo de tapas tienen en su dimetro mayor un radio de transicin que no deber ser menor al 6% del dimetro mayor

3 veces el espesor. Tienen las mismas restricciones que la tapa cnica a excepcin de que en Mxico no se pueden fabricar con un dimetro mayor de 6 metros.

A continuacin se muestran las ecuaciones usadas para calcular los espesores de los tipos de tapas utilizadas con mayor frecuencia.SOLDADURA EN RECIPIENTES A PRESINEl procedimiento ms utilizado actualmente en la fabricacin de recipientes a presin es el de soldadura, el cual elimin el sistema de remachado que se us hasta hace algunos aos.Todas las soldaduras sern aplicadas mediante el proceso de arco elctrico sumergido, el cual puede ser manual o automtico, En cualquiera de los dos casos, deber tener penetracin completa y se deber eliminar la escoria dejada por un cordn de soldadura, antes de aplicar el siguiente.

Con el fin de verificar si una soldadura ha sido bien aplicada se utilizan varias formas de inspeccin, entre ellas est el de radiografiado, la prueba de lquidos penetrantes y algunas veces se utiliza el ultrasonido.

La prueba ms comnmente utilizada es el radiografiado, ste puede ser total o por puntos. Cuando practicamos el radiografiado por puntos en recipientes a presin, debemos tomar por lo menos, una radiografa por cada 15 metros de soldadura y la longitud de cada radiografa ser de 15 centmetros como mnimo.

Antes de aplicar cualquier soldadura, en recipientes a presin, debemos preparar un Procedimiento de Soldadura para cada caso en particular, el cual nos indica la preparacin, dimetro del electrodo, etc., para cada tipo y espesor de material. Debemos tambin hacer pruebas a los soldadores para asegurarnos que la soldadura ser aplicada por personal debidamente calificado. Estas pruebas y procedimientos debern apegarse estrictamente a las recomendaciones hechas por el Cdigo A.S.M.E., Seccin IX "Welding and Brazing Qualifications."El material de aporte, de la soldadura, deber ser compatible con el material base a soldar. Los electrodos ms comnmente utilizados para soldar recipientes a presin de acero al carbn, son el 6010 y el 7018.Cuando aplicamos soldadura en recipientes a presin de acero inoxidable, es necesario utilizar gas inerte y se recomienda pasivar las soldaduras con una solucin a base de cido ntrico y cido clorhdrico.

Debemos tratar de evitar los cruces de dos o ms cordones de soldadura. La distancia mnima entre dos cordones paralelos ser de 5 veces el espesor de la placa, sin embargo, cuando sea inevitable el cruce de dos cordones, el CdigoA.S.M.E., Seccin VIII Divisin 1, nos recomienda radiografiar una distancia mnima de 102 milmetros a cada lado de la interseccin.

BOQUILLAS EN RECIPIENTES A PRESIN

Todos los recipientes a presin debern estar provistos de boquillas y conexiones de entrada y salida del producto, vlvula de seguridad, entrada de hombre, venteo, etc; A continuacin se enlistan algunas de las boquillas que se deben instalar en los recipientes a presin:

A.- Entrada (s) de producto.

B.- Salida (s) de producto.

C.- Drene.

D.- Venteo.

E.- Entrada (s) de hombre.

F.- Conexin para vlvula de seguridad.

G.- Conexin para manmetro.

H.- Conexin para termmetro (termopozo).

I.- Conexiones para indicadores de nivel.

J.- Conexiones para control de nivel, etc.

De acuerdo con el tipo de recipiente a presin que vayamos a disear, ste puede tener una o varias boquillas de las antes mencionadas. Los diagramas de tubera e instrumentacin nos indican cuantas boquillas, de que dimetro y para qu servicio debemos instalar en dichos recipientes.

Para instalar una boquilla, en un recipiente a presin, es necesario hacer un agujero en el cuerpo o tapa en que se vaya a instalar. Al efectuar este agujero estamos quitando rea y las lneas de esfuerzos que pasaban por el rea que quitamos pasarn tangentes al agujero practicado.

ESPESORES DE LOS CUELLOS DE LAS BOQUILLAS.

Los espesores de los cuellos de las boquillas (cdulas) debern ser determinados en base a:

a).- Presin interna.

b).- Tolerancia por corrosin.

c).- Fuerzas y momentos debidos a dilataciones trmicas en tuberas, fuerzas transmitidas por otros equipos y acciones debidas al peso propio de las tuberas.

a).- Presin interna:

Generalmente el espesor del cuello de una boquilla calculado para soportar presin interna, resulta muy pequeo debido al dimetro tan reducido que ellas tienen en comparacin con el dimetro del recipiente.

b).- Tolerancia por corrosin:

La corrosin es uno de los factores decisivos para seleccionar las cdulas de los cuellos de las boquillas, ya que los espesores de los cuellos de tubos de dimetro pequeo son muy reducidos y nicamente la corrosin puede acabar con ellos.

c).- Es muy importante, al disear recipientes a presin, analizar los arreglos de tuberas para hacer recomendaciones a los responsables de este departamento respecto a que las tuberas no debern transmitir grandes fuerzas y momentos a nuestros recipientes.

Cuando se trabaja con lneas de tuberas relativamente grandes en dimetro y que stas manejan fluidos a altas temperaturas, debemos recomendar al departamento de tuberas hacer un estudio de anlisis de esfuerzos en las lneas crticas a fin de minimizar las cargas y los momentos en las boquillas de los recipientes. Este anlisis de esfuerzos incluye la seleccin y localizacin adecuada de soportes para las tuberas.

REGISTROS DE HOMBRE

Cuando se requiere tener acceso al interior de un recipiente a presin, ya sea para mantenimiento, carga o descarga de slidos, etc., es necesario instalar en l un registro de hombre. El dimetro mnimo para este tipo de registros es de 16, aunque ste no es muy recomendable por que dificulta el rpido acceso al interior del equipo, lo usual es instalar registros de 18 20 pulgadas de dimetro.

MATERIALES EN RECIPIENTES A PRESIN

En la etapa de diseo de recipientes a presin, la seleccin de los materiales de construccin es de relevante importancia, para lo cual, necesitamos definir una secuencia lgica en la seleccin de stos. Cabe hacer la aclaracin que ste es un tema muy amplio y complejo, por lo cual, ser difcil llegar a dar recetas para la seleccin adecuada de los materiales a usar, en recipientes a presin.

MATERIALES MS COMUNES

El Cdigo A.S.M.E. indica la forma de suministro de los materiales ms utilizados, la cual va implcita en su especificacin. A continuacin se dan algunos ejemplos de materiales, su especificacin y forma de suministro.

Entre los materiales de ms comnmente usados en la fabricacin de recipientes a presin, est principalmente el acero al carbn y algunas aleaciones especiales como:

Aceros Especiales austenticos y ferrticos:

Titanio

Incoloy

Zirconio

Hastelloy

Hafnio

Monel

Tntalo

Inconel

Molibdeno

Admiralty

PROPIEDADES QUE DEBEN TENER Y REQUISITOS QUE DEBEN

LLENAR LOS MATERIALES PARA SATISFACER LAS CONDICIONES

DE SERVICIO.a) PROPIEDADES MECNICAS.

Al considerar las propiedades mecnicas del material, es deseable que tenga buena resistencia a la tensin, alto punto de cedencia, por ciento de alargamiento alto y mnima reduccin de rea, con estas propiedades principalmente, se establecen los esfuerzos de diseo para el material en cuestin.b) PROPIEDADES FSICAS.

En este tipo de propiedades, se buscar que el material deseado tenga bajo coeficiente de dilatacin trmica.c) PROPIEDADES QUMICAS.

La principal propiedad qumica que debemos considerar en el material que utilizaremos en la fabricacin de recipientes a presin, es su resistencia a la corrosin. Este factor es de muchsima importancia, ya que un material mal seleccionado nos causar mltiples problemas, las consecuencias que se derivan de ello son:

I.- Reposicin del equipo corrodo.

Un material que no sea resistente al ataque corrosivo, puede corrroerse en poco tiempo de servicio.

II.- Sobre diseo en las dimensiones.

Para materiales poco resistentes a la corrosin, es necesario dejar un excedente en los espesores, dejando margen para la corrosin, esto trae como consecuencia que los equipos resulten ms pesados, encarecen el diseo y adems de no ser siempre la mejor solucin.

III.- Mantenimiento preventivo.

Para proteger a los equipos del medio ambiente corrosivo es necesario usar pinturas protectoras.

IV.- Paros debidos a la corrosin de los equipos.

Un recipiente a presin que ha sido atacado por la corrosin, necesariamente debe ser retirado de operacin, lo cual implica prdidas en la produccin.

V.- Contaminacin o prdida del producto.

Cuando en los componentes de los recipientes a presin se han llegado a producir perforaciones en las paredes metlicas, los productos de la corrosin contaminan el producto, lo cual en algunos casos es costossimo.VI.- Daos a equipos adyacentes.

La destruccin de un recipiente a presin por corrosin, puede daar los equipos con los que est colaborando en el proceso.

VII.- Consecuencias de tipo social.

La falla repentina de un recipiente a presin corrodo, puede ocasionar desgracias personales, adems de que los productos de la corrosin, pueden ser nocivos para la salud.

d) SOLDABILIDAD.

Los materiales usados para fabricar recipientes a presin, deben tener buenas propiedades de soldabilidad, dado que la mayora de sus componentes son de construccin soldada. Para el caso en que se tengan que soldar materiales diferentes entre s, estos debern ser compatibles en lo que a soldabilidad se refiere. Un material, cuantos ms elementos de aleacin contenga, mayores precauciones debern tomarse durante los procedimientos de soldadura, de tal manera que se conserven las caractersticas que proporcionan los elementos de aleacin.EVALUACIN DE LOS MATERIALES SUGERIDOS.

En esta etapa, se toman en cuenta los aspectos relacionados con la vida til de la planta donde se instalarn los recipientes o equipos que se estn diseando y se fija la atencin en los siguientes puntos:

I.- Vida estimada de la planta.

Una planta se proyecta para un determinado tiempo de vida til, generalmente

10 aos, esto sirve de base para formarnos un criterio sobre la clase de posibles materiales que podemos utilizar.

II.- Duracin estimada del material.

Para esto, es necesario auxiliarnos de la literatura existente sobre el comportamiento de los materiales en situaciones similares, reportes de experiencias de las personas que han operado y conocen los problemas que se presentan en plantas donde se manejen productos idnticos para hacer buenas estimaciones.

III.- Confiabilidad del material.

Es necesario tener en cuenta las consecuencias econmicas de seguridad del personal y del equipo en caso de que se llegaran a presentar fallas inesperadas.IV.- Disponibilidad y tiempo de entrega del material.Es conveniente tener en cuenta la produccin nacional de materiales para construccin de recipientes a presin, ya que existira la posibilidad de utilizar los materiales de que se dispone sin tener grandes tiempos de entrega y a un costo menor que las importaciones.V.- Costo del material y de fabricacin.

Por lo general, a un alto costo de material le corresponde un alto costo de fabricacin.

VI.- Costo de mantenimiento e inspeccin.

Un material de propiedades mecnicas y resistencia a la corrosin menores, requiere de mantenimientos e inspecciones frecuentes, lo cual implica tiempo fuera de servicio y mayores gastos por este concepto.

SELECCIN DEL MATERIAL

La decisin final sobre el material a utilizar ser de acuerdo a lo siguiente:

Material ms adecuado.

Ser aquel que cumpla con el mayor porcentaje de requisitos tales como:

1.- Requisitos Tcnicos.

Cumplir con el mayor nmero de requisitos tcnicos es lo ms importante para un material, ya que de stos depende el funcionamiento correcto y seguro del equipo.

2.- Requisitos Econmicos.

Estos requisitos lo cumplen los materiales que impliquen los menores gastos como son los iniciales, de operacin y de mantenimiento, sin que por este concepto se tenga que sacrificar el requisito tcnico, que repetimos, es el ms importante.CDIGOS APLICABLES

El principal Cdigo utilizado en Mxico, Estados Unidos de Norteamrica y en muchos otros pases del mundo, es el CDIGO A.S.M.E.. SECCIN VIII, DIVISIN 1.

Este Cdigo es publicado por la Asociacin Americana de Ingenieros

Mecnicos, su edicin es trianual; 1965, 1968, 1971, 1974, 1977, 1980, 1983,

1986, 1989, 1992, 1995, etc., sin embargo, la asociacin antes mencionada emite adendas trimestrales, las cuales modifican constantemente el Cdigo, mantenindolo siempre actualizado.

LIMITACIONESEl Cdigo A.S.M.E., Seccin VIII Divisin 1, especifica claramente algunas limitaciones, entre las principales tenemos: Espesor mnimo.- Se establece que para recipientes construidos en acero al carbn, el espesor mnimo ser de 3/32 (2.38 mm.). independientemente de su uso, ya que para algunos usos particulares, se especifican espesores mnimos diferentes.

Los recipientes diseados y construidos bajo este Cdigo, no debern tener elementos principales mviles, ya sean rotatorios o reciprocantes, razn por la cual se excluyen del alcance del mismo las bombas, compresores, turbinas y cualquier equipo que tenga elementos principales mviles.

El volumen mnimo que debern tener los recipientes a presin diseados y construidos bajo este Cdigo, deber ser de 120 galones.

La presin mnima a que debern disearse los recipientes ser de

15 PSIG (1 atmsfera).

El dimetro interior mnimo ser de 6.

La presin mxima de diseo ser de 3,000 PSIG.

Debern ser estacionarios.

RECIPIENTES CILNDRICOS HORIZONTALES

En este y en los siguientes captulos, enunciaremos los procedimientos a seguir para efectuar los clculos necesarios en el diseo de diferentes tipos de recipientes a presin, en el caso de los cilndricos horizontales, es necesario efectuar los siguientes clculos.

Clculo por presin interna. Clculo por presin externa (vaco)

Clculo de anillos atiesadores.

Clculo de soportes.

Clculo de orejas de izaje.CLCULO POR PRESIN INTERNA

Al calcular un recipiente cilndrico horizontal por presin interna, es necesario realizar independientemente el clculo del cuerpo y las tapas. Con el fin de hacer ms clara la comprensin de este captulo, realizaremos a modo de ejemplo, los clculos necesarios para seleccionar adecuadamente los espesores del cuerpo y las patas de un recipiente cilndrico horizontal, arbitrariamente supondremos los datos para su diseo.

D = Dimetro interior en pulgadas (mm.) = 72 pulgadas

t = Espesor mnimo requerido en pulgadas (mm.) = ?

P = Presin de diseo = 130 lb/pulg2

Po = Presin de operacin = 100 lb/pulg2

R = Radio interior del cilindro = 36 pulgadas

E = Eficiencia de las soldaduras (ver valores en Figura No. 1)

S = Esfuerzo mximo permisible a tensin del material seleccionado para fabricar el recipiente a la temperatura de diseo, (ver valores en la Figura No. 7), para un material SA-285-C; S = 13,800 lb/pulg2 a una temperatura de diseo de 20 a 650F.L = Radio de abombado de la tapa en pulgadas

r = Radio de esquina o de nudillos en pulgadas

L1 = Longitud entre lneas de tangencia del recipiente = 144 pulgadas

T = Temperatura de diseo = 500F

CLCULO DEL CILINDRO

En la Figura No. 41, se muestra un formato para el clculo del espesor del cilindro por presin interna, en l, se puede observar que se realizaron tres clculos con eficiencia de soldaduras de 0.7, 0.85 y 1.0 respectivamente.

Al usar E = 0.7 calculamos que t = 0.488

Usando E = 0.85 tenemos que t = 0.402

Para E = 1.0 obtenemos que t = 0.341

Todos los espesores han sido calculados sin considerar tolerancia por corrosin. Usando en nuestro recipiente t = 0.488 no gastaremos en radiografas, pero el espesor resultante es muy alto, y consecuente caro.

En el tercer caso obtuvimos que t = 0.341, usaramos un espesor pequeo, pero gastaramos mucho en radiografiar al 100%.El punto ptimo de eficiencia de soldaduras, por experiencia para los cuerpos cilndricos, lo tenemos cuando E = 0.85, es decir, el espesor no es muy grande y el costo del radiografiado es relativamente bajo.

Por lo anterior, es recomendable usar E = 0.85 en la mayora de los cilindros sometidos a presin interna, solamente en casos especiales, utilizaremos otro valor de la eficiencia de soldaduras.

As como en los cilindros de recipientes sometidos a presin, es recomendable usar una eficiencia de 0.85, en las tapas es conveniente usar un valor de E = 1.0, en algunos casos las tapas son fabricadas de una solo pieza, ello involucra que no tengan soldaduras y automticamente el valor de la eficiencia es 1.0; Cuando las tapas no son fabricadas de una sola pieza, es conveniente radiografiar totalmente las soldaduras, cuyas longitudes son generalmente pequeas, y consecuentemente, el radiografiado no es muy costoso comparado con el costo resultante del incremento en el espesor de las tapas. En las Figuras antes mencionadas, hemos elaborado los clculos de los espesores de las tapas usando valores de E = 0.7, 0.85 y 1.0 respectivamente, el objeto de haberlos realizado, es hace una comparacin entre los resultados obtenidos y de esta manera formarnos un criterio propio basado en este tipo de experiencias.

CLCULO POR PRESIN EXTERNA (VACO)CLCULO DE CILINDROS POR PRESIN EXTERNA

Los parmetros usados en el clculo de espesores en recipientes sometidos a presin externa son los siguientes:

A = Factor determinado por medio de la grfica mostrada en la

Figura No. 48.

As = rea de la reaccin transversal del anillo atiesador en pulgadas2.

B = Factor determinado por medio de las grficas mostradas en las Figuras No. 49, 50, 51 y 52 cuyo valor depende del material utilizado y de la temperatura de diseo.

Do = Dimetro exterior del cilindro en pulgadas.

E = Mdulo de elasticidad del material. (Ver Figuras de la 49 a la 52).

Is = Momento de inercia requerido en el anillo atiesador combinado con la seccin del cilindro tomada para incrementar el momento de inercia. En pulgadas4. (El ancho de la seccin del cilindro estar determinado por la forma del anillo a usar segn Figura

No. 54).

Is = Momento de inercia requerido en el anillo atiesador respecto a su eje neutro paralelo al eje del cilindro, en pulgadas4.L = Longitud de una de las secciones del recipiente tomada como la mayor de las siguientes:

1.- La distancia entre las lneas de tangencia de las tapas ms un tercio de las flechas de las mismas, si no se usan anillos atiesadores.

2.- La mayor distancia entre dos anillos atiesadores adyacentes.

3.- La distancia entre la lnea de centro del primer anillo atiesador a la lnea de tangecia ms prxima, ms un tercio de la flecha de la tapa.

4.- La distancia del primer anillo atiesador en el cilindro a la unin cono cilindro. Estos valores se pueden ver claramente en la Figura No. 47.P = Presin exterior de diseo, en lb/pulg2.

Pa = Valor calculado de la mxima presin exterior permisible para el supuesto valor de t, en lb/pulg2.

Ro = Radio exterior de la tapa esfrica = 0.9 Do para tapas elpticas = radio de abombado para tapas toriesfricas.

El procedimiento para verificar el espesor del cilindro de un recipiente a presin externa es el siguiente:

1.- Suponemos un valor de t y calculamos las relaciones L/Do y Do/t.

Cuando hayamos calculado un recipiente para soportar presin interna y tengamos un valor de t, usaremos este mismo valor para obtener la relacin antes mencionada.

2.- Con el valor de L/Do entramos a la grfica mostrada en la Figura No. 48, si L/Do es mayor que 50, entramos con este valor. As mismo, si L/Do es menor que 0.5, usaremos este valor para entrar a la grfica.3.- A la altura del valor L/Do, nos movemos horizontalmente hacia la derecha hasta encontrar la lnea representativa del valor Do/t, de esta interseccin, nos moveremos verticalmente hacia abajo y determinaremos el valor del factor A.4.- Entramos en la grfica aplicable en las figuras No. 49, 50, 51 42, para el material utilizado con el valor del factor A. Hasta la lnea representativa de la temperatura de diseo, desde esta interseccin nos movemos horizontalmente hacia la derecha y leemos el valor de B.5.- Con el valor de B, calculamos la mxima presin exterior de trabajo permitida por medio de la ecuacin:

Si el valor de A estuviera a la izquierda de la lnea de temperatura indicada en el punto No. 4, el valor de la mxima presin exterior de trabajo permisible ser calculado por medio de la ecuacin:

CLCULO DE LOS ANILLOS ATIESADORES

Hasta ahora hemos hablado de los anillos atiesadores sin profundizar en ellos.

A continuacin, describiremos el procedimiento para calcular este tipo de anillos.

1.- Seleccione el tipo de anillo atiesador ms econmico de acuerdo con los mostrados en la en la Figura No. 54 y calcule sus reas As.2.- Suponga un nmero de anillos y distribyalos uniformemente entre la seccin enchaquetada, la unin cono-cilindro, o la distancia entre las lneas de tangencia ms un tercio de la flecha de cada tapa y determine el valor de L.

3.- Calcule el momento de inercia del anillo propuesto (Is) combinado con la seccin del cuerpo mostrada en la Figura No. 54, o sin incluir la seccin del cuerpo (Is).4.- El momento de inercia requerido en el anillo atiesador no deber ser menor que el determinado por una de las siguientes ecuaciones:

O Donde As es el rea transversal del anillo propuesto.

El valor de A deber ser calculado por el siguiente procedimiento:

I.- Calcule el factor B usando la ecuacin:

II.- Entre a la grfica correspondiente al material utilizado en las Figuras No. 49 a la 52 con el valor de B y muvase horizontalmente hasta la curva representativa de la temperatura de diseo.III.- Desde esta interseccin muvase verticalmente hacia abajo y lea el valor de A.Cuando el valor de B resulte menor a 2,500, A debe calcularse por la ecuacin:

A=2B/E

IV.- Calcule el momento de inercia requerido con las ecuaciones anteriormente mostradas.

Si el momento de inercia del anillo, o de la combinacin del anillo con la seccin del cuerpo es mayor que el momento de inercia requerido, el atiesamiento del cuerpo es adecuado, en caso contrario, debemos proponer un anillo atiesador con un momento de inercia mayor, o debemos incrementar el nmero de anillos para disminuir el valor de L.En las Figuras No. 55, 56 y 57, se muestran formatos tiles para realizar los clculos relacionados con los anillos atiesadores.

1) CLCULO DE LAS TAPAS POR PRESIN EXTERNA

El clculo de los espesores requeridos en las tapas, debern cumplir con lo siguiente:

1.- Tapas semiesfricas sometidas a presin externa.

La presin exterior mxima permisible, ser calculada por la ecuacin:

Pa=B/ (Ro/t)

El valor de B ser calculado por el siguiente procedimiento:

I.- Suponga un valor de t (Ver Figura No. 53) y calcule el valor de A usando la ecuacin:A=0.125/ (Ro/t)

II.- Entre a la grfica del material correspondiente (Figura 49 a la 52) con el valor de A y muvase verticalmente hasta la lnea representativa de la temperatura de diseo.

III.- Desde esta interseccin muvase horizontalmente y encuentre el valor de

B.

Cuando el valor de A est a la izquierda de la lnea de temperatura aplicable, el valor de Pa deber de ser calculado por la ecuacin:

Pa=0.0625E/ (Ro/t)2

Si la mxima presin de trabajo permisible Pa calculada por las frmulas anteriores es menor que la presin de diseo, deber repetirse el procedimiento usando un valor de t mayor que el supuesto originalmente.

2.- Tapas semielpticas sometidas a presin externa.

El espesor requerido para soportar presin por el lado convexo de una tapa semielptica, deber ser el mayor de los que siguen:

a) El espesor calculado por las ecuaciones para soportar presin interna, usando como presin interna la presin exterior multiplicada por 1.67 y tomando como eficiencia de las soldaduras E = 1.0.b) El espesor usado en la ecuacin Pa = B/(Ro/t)

Donde Ro = 0.9 D y B ser determinado por el procedimiento indicado en el clculo de las tapas semiesfricas.

3.- Tapas toriesfricas sometidas a presin externa.

El espesor requerido y la mxima presin externa permisibles en este tipo de tapas, se determinar por el mismo procedimiento usado para las tapas semielpticas haciendo Ro Mximo = Do.2) CLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA I

Para calcular el momento de inercia de los anillos atiesadores usados en cilindros de recipiente a presin, se utiliza el siguiente procedimiento:

1.- Determine el ancho de la franja del cuerpo que nos ayudar a soportar el momento flexionante circunferencial por medio de las ecuaciones mostradas en la

Figura No. 54 croquis A, B, C, D, E y F.

2.- Seleccione un perfil para el rea que tendr el anillo atiesador, divdalo en rectngulos y calcule el rea de cada rectngulo (a), incluyendo la franja del cuerpo que tomaremos como refuerzo, sume las reas (a) y obtendr el rea total (A).3.- Multiplique las reas (a) por las distancias (y) desde la parte exterior del cuerpo del recipiente al centro de gravedad de cada rectngulo, sume los productos y a la suma le llamaremos (AY).

4.- Determine la distancia del eje neutro del anillo atiesador a la parte exterior del recipiente por medio de la ecuacin C = AY/A.5.- Determine las distancias (h), del eje neutro de la seccin del anillo atiesador al centro de gravedad de cada uno de los rectngulos que componen la seccin tomada como anillo atiesador.

6.- Multiplique el cuadrado de las distancias (h2) por las reas y sume los resultados, a esta suma la llamaremos AH2.7.- Calcule el momento de inercia Ig de cada rectngulo Ig = bd3/12, donde b es el ancho y d el largo de cada rectngulo.8.- La suma de AH2 y Ig nos dar el momento de inercia del anillo atiesador y el rea efectiva del cuerpo.A continuacin, a manera de ejemplo, calcularemos los espesores requeridos para soportar presin externa en el recipiente cilndrico horizontal, cuyos datos aparecen al principio de el clculo de recipiente de presin horizontal.

CLCULO DEL CILINDRO

Como mencionamos anteriormente, primeramente debemos calcular las relaciones L/Do y Do/t, para ello necesitamos definir el valor de L, este valor ser: L = 144 + (2/3) h donde h es la flecha de la tapa (h = D/4 en tapas semielpticas relacin 2:1), por lo tanto L = 144 + 12 = 156.

L/Do=2.17 y Do/t=164.076

Siguiendo las instrucciones, dadas pginas atrs, entramos con los valores obtenidos a la grfica mostrada en la Figura No. 48 y de ella obtenemos que A= 0.0003.Entrando con este valor a la Figura No. 49 y siguiendo las instrucciones antes mencionadas, tenemos que para una temperatura de diseo T = 500F, B = 4,000.Con este valor de B, obtenemos la mxima presin externa aplicable a nuestro recipiente y sta ser:

Pa=32.7lb/pulg2Ya que la presin atmosfrica es aproximadamente 15 lb/Pulg2., este recipiente puede soportar vaco total, y no es necesario instalar en su cuerpo anillos atiesadores.

CLCULO DE TAPAS ESFRICAS

Siguiendo las instrucciones antes dadas, tenemos que de la Figura No. 53, t = 0.12, sin embargo, para soportar la presin interna, necesitamos un espesor t = 0.1875 y usaremos este valor para nuestros clculos.

A=0.00065

Entrando con este valor a la grfica mostrada en la Figura No. 49, tenemos que B = 8,500. y: Pa=44.27lb/pulg2Lo cual significa que nuestra tapa semiesfrica puede soportar una presin exterior de hasta 44.27 lb/Pulg2., por lo tanto, tambin puede soportar vaco total.

CLCULO DE SOPORTES

El mtodo de diseo de soportes para recipientes cilndricos horizontales, est basado en el anlisis presentado por L.P. Zick en 1951. El Cdigo A.SM.E. public el trabajo de L.P. Zick, (Pressure vessel and piping desingn), como un mtodo recomendable. El Estndar A.P.I. 2510, tambin recomienda el anlisis de L.P. Zick. El estndar Britnico 1515 adopt este mtodo con ligeras modificaciones, el trabajo de L.P. Zick ha sido utilizado tambin en diferentes estudios y publicaciones en varios libros y revistas tcnicas de varios pases.

El mtodo mostrado a continuacin est basado en el anlisis mencionado anteriormente (Pressure Vessel and piping design and anlisis A.S.M.E.,1972).Un recipiente horizontal soportado en silletas se comporta como una viga simplemente apoyada con las siguientes consideraciones:

1.- Las condiciones de carga son diferentes cuando consideramos el recipiente total o parcialmente lleno.

2.- Los esfuerzos en el recipiente son funcin del ngulo de agarre de las silletas.

3.- Las cargas generadas por el peso propio del recipiente estn combinadas con otras cargas.CARGAS A CONSIDERAR

I. REACCIN EN LAS SILLETAS

Se recomienda calcular las reacciones en las silletas, considerando el peso del recipiente lleno de agua.II. PRESIN INTERNA

Ya que el esfuerzo longitudinal en los recipientes es slo la mitad de los esfuerzos circunferenciales, aproximadamente la mitad del espesor del envolvente, nos sirve para soportar la carga debida al peso del equipo.III. PRESIN EXTERNA

Si el recipiente no ha sido diseado para soportar vaco total, por que se espera que el vaco ocurra solamente en condiciones accidentales, se deber instalar una vlvula rompedora de vaco, especialmente cuando la descarga del recipiente est conectada a una bomba.IV. CARGAS DEL VIENTO

Cuando la relacin t/r es muy pequea en recipientes a presin, estn expuestos a sufrir distorsin debida a la presin ejercida por el viento. De acuerdo con el Mtodo de Zick, las experiencias indican que un recipiente diseado para soportar una presin exterior de 1 libra/pulg2., tendr la resistencia suficiente para soportar las cargas externas a las que ser sometido en condiciones de operacin normales.V. CARGAS POR IMPACTO

La experiencia nos ha demostrado que durante el embarque y transporte de los recipientes a presin, pueden sufrir daos, debidos a los golpes recibidos.

Debemos tener esto en mente al disear el ancho de las silletas y las dimensiones de las soldaduras.LOCALIZACIN DE LAS SILLETAS

Desde el punto de vista esttico y econmico, es preferible el uso de dos silletas nicamente y esto es posible mediante el uso de anillos atiesadores en el recipiente, cuando usamos ms de dos silletas como soporte, corremos el riesgo de que algunas de ellas se sienten y en vez de ayudarnos a soportar el equipo, sor soportes sern soportados por ste, involucrando cargas que originalmente no habamos considerado.

La localizacin de las silletas est determinada algunas veces por la posicin de boquillas o sumideros en el fondo del recipiente, si este no es nuestro caso, las silletas debern ser localizadas en el lugar ptimo desde el punto de vista esttico.

En recipientes cuyo espesor de pared sea pequeo y su dimetro relativamente grande, se recomienda localizar los soportes cerca de las lneas de tangencia de las tapas, con el fin de utilizar stas como atiesadores. El lugar ptimo para localizar las silletas en este tipo de recipientes, es aquel en el cual los momentos flexionantes resultantes son iguales tanto en los puntos donde estn localizadas las silletas como en el centro de la distancia entre ellas, la localizacin de estos puntos es funcin del ngulo de agarre de las silletas. Al localizar las silletas, se recomienda que la distancia entre la lnea de tangencia de las tapas y la silleta, nunca sea mayor de 0.2 veces la longitud del recipiente (L).

ngulo de agarre.

El valor del mnimo ngulo de contacto entre la silleta y el cuerpo es sugerido por el Cdigo A.S.M.E. con una magnitud de 120, con excepcin de recipientes muy pequeos. Cuando diseamos un cuerpo cilndrico para soportar presin externa sin anillos atiesadores, el ngulo de agarre es mandatorio y est limitado por el Cdigo A.S.M.E. a un valor de 120.

ESFUERZOS

Los recipientes cilndricos horizontales soportados por medio de silletas, estn sometidos a los siguientes tipos de refuerzos:

1.- Esfuerzos longitudinales por Flexin.

2.- Esfuerzos de Corte Tangenciales.

3.- Esfuerzos Circunferenciales.

En la Figura No. 58, se muestra un formato diseado para hacer el anlisis de los esfuerzos generados en el cuerpo de un recipiente cilndrico horizontal soportado por medio de dos silletas. Los valores positivos obtenidos en las ecuaciones mostradas en la Figura No. 58, indican que se trata de esfuerzos a tensin y los valores de signo negativo nos indican que son elementos que trabajan a compresin, E nos representa el Mdulo de Elasticidad del material del cuerpo o anillo atiesador en lb/pulg2.a. ESFUERZOS LONGITUDINALES POR FLEXIN

1.- El mximo esfuerzo longitudinal S1 puede ser de tensin o compresin.

2.- Cuando se calcule el esfuerzo a la tensin, en la ecuacin de S1, debemos usar el valor de K1 en vez del factor K.3.- Cuando se calcule el esfuerzo a compresin en la ecuacin de S1, debemos usar el valor de K8 en vez del factor K.

4.- Cuando se usen anillos atiesadores en el cuerpo, el valor de K ser igual a

3.14 en la ecuacin para S1.

5.- Cuando la relacin t/R sea mayor o igual a 0.005 en un recipiente de acero, el esfuerzo de compresin no se deber tomar en consideracin y el recipiente ser diseado para trabajar solamente a presin interna.

6.- Si el valor del esfuerzo mximo permisible es excedido por el valor de

S1, se debern usar anillos atiesadores en el cilindro del recipiente.b. ESFUERZOS DE CORTE TANGENCIALES

1.- Si se utilizan placas de respaldo en las silletas, el valor de la suma del espesor del cuerpo ms el espesor de la placa de respaldo, deber ser utilizado como ts, en las ecuaciones para calcular S2, haciendo que la placa de respaldo se proyecte R/10 sobre el extremo de la silleta y hacia los lados de la misma.

2.- En recipientes sin anillos atiesadores, el mximo esfuerzo cortante se presenta en la parte superior de las silletas. Cuando la tapa es usada como anillo atiesador, colocando las silletas cerca de las tapas, el esfuerzo de corte tangencial puede causar un esfuerzo adicional en las tapas (S3). Este esfuerzo debe considerarse sumndolo al causado por la presin interna en las tapas.

3.- Cuando se usan anillos atiesadores, el mximo esfuerzo cortante se presenta en la parte central del recipiente.c. ESFUERZOS CIRCUNFERENCIALES

1.- Si se utilizan placas de respaldo en las silletas, se puede usar el valor de la suma del espesor del cuerpo ms el espesor de la placa de respaldo como ts, en las ecuaciones para calcular S4 y para el valor de ts2, se deber tomar la suma de los cuadrados de los espesores, tanto del cuerpo como de la placa de respaldo y se deber dar a sta una proyeccin R/10 sobre la parte superior de la silleta, adems de que deber cumplir con la relacin A< R/12. Los esfuerzos combinados circunferenciales en la parte superior de la placa de respaldo, debern ser checados cuando se efecte este chequeo tomaremos:

ts = Espesor del envolvente.

b = Ancho de la silleta.

= ngulo central de la placa de respaldo, el cual nunca ser mayor que el ngulo de la silleta ms 12.2.- Si se usa placa de respaldo en las silletas, el valor de ts, usado en la frmula para obtener S5, puede ser tomado como la suma de los espesores del cuerpo y la placa de respaldo, siembre y cuando sta tenga un ancho mnimo igual a: b+1.56Rts3.- Si el cuerpo no tiene anillo atiesador, el mximo esfuerzo se presentar en la parte superior de la silleta y su valor no se deber agregar al esfuerzo producido por la presin interna.

4.- En un cilindro equipado con anillos atiesadores, los mximos valores del esfuerzo a compresin se presentan en el fondo del cuerpo.

5.- Si el esfuerzo circunferencial excede del mximo permisible segn la Figura No. 58, se debern usar anillos atiesadores.

En las Figuras No. 59 y 60 respectivamente, se muestran los valores de K1 a K8, a continuacin se tabulan los valores de K9 y K10, en los cuales se debern hacer interpolaciones para valores intermedios.

Algunos recipientes cilndricos horizontales nos sirven para almacenar fluidos calientes o fros, este incremento o decremento en la temperatura del recipiente origina dilataciones o contracciones en l.

Para absorber estas deformaciones, una de las silletas, de preferencia la del lado contrario a las conexiones de las tuberas principales, deber ser dejada en libertad para desplazarse. En esta silleta debemos hacer ranuras en vez de agujeros en el anclaje para permitir su deslizamiento, la longitud de las ranuras ser determinado de acuerdo a la magnitud de las deformaciones esperadas, el coeficiente de dilatacin trmica para aceros al carbn es de aproximadamente

0.0000067 pie/F.

En la Figura No. 63, se muestran algunas dimensiones recomendables para las ranuras en funcin de la distancia entre silletas y la temperatura de diseoCLCULO DE OREJAS DE IZAJE

Con el fin de transportar, localizar, dar mantenimiento, etc,. a los recipientes a presin, es necesario equiparlos por lo menos con dos orejas de izaje, el espesor de stas se calcula por medio de la siguiente ecuacin:

to= W/SDDONDE:

to = Espesor mnimo requerido en la oreja de izaje.

W = Peso del equipo vaco.

S = Esfuerzo a la tensin del material de la oreja.

D = Distancia mostrada en la Figura No. 66

En la Figura No. 67, se muestra un croquis de localizacin de las orejas de izaje.

Es conveniente verificar que el espesor del recipiente ser suficiente para soportar las fuerzas aplicadas en la oreja de izaje, el espesor mnimo requerido en el cuerpo o en la placa de respaldo de la oreja est dado por la ecuacin:

tc= W/S(C+to)2Donde:

tc = Espesor mnimo requerido en la placa de respaldo o en el cuerpo.

W = Peso del equipo vaco.

S = Esfuerzo a la tensin del material del cuerpo o placa de respaldo.

C = Longitud mostrada en la Figura No. 66

to = Espesor de la oreja de izaje.

Finalmente, debemos verificar que la soldadura aplicada para fijar la oreja de izaje sea suficiente, ello lo haremos con las siguientes ecuaciones:

As=1.4142toC y Ar= W/S

Donde:As = rea de soldadura aplicada.

Ar = rea mnima de soldadura requerida.

Siempre se deber cumplir con la condicin As > Ar.

En la Figura No. 66, se muestran las dimensiones de algunas orejas de izaje recomendables, las cuales estn dadas en funcin del peso del recipiente.

Debemos considerar que la capacidad mxima est dada para cada una de las orejas.CONCLUSIONES.-

Una vez entendido y analizados todo estos criterios bsicos estudiados tales como: tipos de tanques sus elementos que lo componen, y muchos otros detalles mas en de tanques de almacenamientos, se recomienda seguir las normas que rigen en el campo ya sea petrolero o industrial para as no cometer errores y conflictos.

Tambin es importante actualizarse sobre todos estos aspectos ya que en la durante la vida diaria se va a estar sujeto este tipo de cosas, y no tomarlo tan solo como una recomendacin, sino como un deber para autosuperarse uno mismo.

RECOMENDACIONES.- Para poder efectuar el desarrollo de un tanque es necesario tomar en cuenta muchos factores de tal manera que ninguno de ellos sea menospreciado ya que un pequeo error podra causar una gran perdida econmica en la industria, asta incluso podra afectar vidas humanas.

TABLAS Y GRFICOS