Calculadora de recipientes a presión
Esta calculadora de recipientes a presión da una primera estimación del espesor de la envolvente y los cabezales de un recipiente cilíndrico con las fórmulas del ASME Sección VIII División 1. Ingresa la presión de diseño, el diámetro interior, el material de la placa, la eficiencia de la junta soldada y el margen de corrosión, y la calculadora de recipientes a presión te da el espesor requerido de la envolvente y del cabezal, la siguiente placa estándar, su MAWP, la presión de prueba hidrostática y el volumen del recipiente.
Resultados
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Qué hace la calculadora de recipientes a presión
Los tanques de aire, calderas, separadores y recipientes de almacenamiento contienen gas o líquido arriba de la presión atmosférica, y la pared debe ser lo bastante gruesa para que el esfuerzo circunferencial quede debajo del esfuerzo admisible de la placa. La calculadora de recipientes a presión aplica las fórmulas de pared delgada del ASME Sección VIII División 1 para una envolvente cilíndrica con presión interna y para los tres cabezales comunes, suma el margen de corrosión y compara el resultado con un espesor de placa estándar. Es una herramienta de dimensionamiento preliminar, no sustituye un diseño certificado.
Fórmulas de espesor de pared de recipiente a presión
Para una envolvente cilíndrica con presión interna, el ASME VIII-1 UG-27 da:
P es la presión de diseño, R el radio interior en condición corroída, S el esfuerzo admisible, E la eficiencia de la junta y CA el margen de corrosión. Los cabezales siguen el UG-32:
La fórmula de la envolvente es válida mientras P quede debajo de 0.385 × S × E. La presión de prueba hidrostática es 1.3 veces la presión de diseño cuando la relación de esfuerzos es 1.
Ejemplo de cálculo de recipientes a presión
Un tanque de aire de 1,000 mm de diámetro interior para 10 bar g, en SA-516 Grado 70 (S = 138 MPa), con radiografía por puntos (E = 0.85), 3 mm de margen de corrosión y cabezales elipsoidales 2:1:
La siguiente placa estándar es de 8 mm, que da una MAWP de envolvente de 11.6 bar. La presión de prueba hidrostática es de 13 bar y, con una envolvente de 3,000 mm, el recipiente guarda 2,618 L.
Cómo usar la calculadora de espesor de recipiente a presión
Elige unidades métricas o de EE. UU. e ingresa la presión de diseño, el diámetro interior y la longitud de la envolvente de línea tangente a línea tangente. Elige el material de la placa, que fija el esfuerzo admisible hasta 40 °C (100 °F), o ingresa tu propio esfuerzo admisible para una temperatura de diseño mayor. Elige la eficiencia de la junta según la radiografía que planeas, el margen de corrosión y el tipo de cabezal. Presiona Calcular.
Cómo leer el cálculo de espesor de envolvente
El espesor requerido incluye el margen de corrosión, pero no la tolerancia de laminación ni el adelgazamiento de los cabezales al formarlos, así que pide los cabezales con espesor extra. La MAWP de la placa elegida muestra el margen arriba de la presión de diseño. Si la calculadora reporta que la presión supera 0.385 × S × E, el recipiente es de pared gruesa y necesita las fórmulas del Apéndice 1. Las boquillas, los soportes, la presión externa y las cargas de viento o sismo necesitan sus propias revisiones.
Cuándo usar un cálculo de recipiente a presión ASME
- Estimar el espesor de placa para la cotización de un tanque de aire o tanque de amortiguamiento
- Revisar el espesor de cabezal de un plano
- Comparar acero al carbono e inoxidable para un recipiente
- Encontrar la MAWP de una envolvente existente a partir de su espesor medido
- Calcular la presión de prueba hidrostática y el volumen del recipiente
Errores comunes en el cálculo de recipientes a presión
- Usar el esfuerzo a temperatura ambiente con temperatura alta. Toma S a la temperatura de diseño.
- Olvidar el margen de corrosión. Súmalo al espesor y al radio.
- Mezclar presión manométrica y absoluta. Las fórmulas usan presión manométrica.
- Ignorar la pérdida por formado. Los cabezales formados se adelgazan, así que pide más espesor.
Consejos para el espesor de recipiente a presión
- Revisa también las reglas de espesor mínimo del código, además de la fórmula.
- Usa radiografía por puntos para subir la eficiencia de la junta a bajo costo.
- Haz que un ingeniero calificado diseñe y certifique cada recipiente a presión.
Cálculo de MAWP y por qué difiere de la presión de diseño
La presión de diseño es la que necesita el proceso; la presión máxima de trabajo permitida, MAWP, es la que aguanta el recipiente terminado con la placa que usas. Como las placas vienen en espesores estándar, la MAWP suele ser mayor que la presión de diseño. La válvula de alivio se calibra a la MAWP o debajo de ella. Despejando la fórmula de la envolvente se obtiene MAWP = S × E × t ÷ (R + 0.6t), con t como el espesor después de restar el margen de corrosión. El esfuerzo circunferencial detrás de esta fórmula es simplemente fuerza entre área, la misma idea que la calculadora de esfuerzo y deformación aplica a barras y vigas.
Carga hidrostática y volumen de recipiente a presión
En un recipiente lleno de líquido, la presión en el fondo es la presión de diseño más la carga hidrostática del líquido, que la calculadora de presión hidrostática da a partir de la altura y la densidad. Los recipientes verticales altos se deben revisar en el anillo inferior. El volumen del recipiente suma el cilindro de la envolvente a dos cabezales: un cabezal elipsoidal 2:1 guarda π × D³ ÷ 24 y uno hemisférico π × D³ ÷ 12. Para un tanque abierto o atmosférico, la calculadora de volumen de tanque es la opción más sencilla.
Datos para el espesor de recipiente a presión: esfuerzo admisible de placas (hasta 40 °C / 100 °F)
| Material | Esfuerzo admisible S |
|---|---|
| SA-516 Grado 70 | 138 MPa (20,000 psi) |
| SA-516 Grado 60 | 118 MPa (17,100 psi) |
| SA-285 Grado C | 108 MPa (15,700 psi) |
| SA-240 Tipo 304 | 138 MPa (20,000 psi) |
| SA-240 Tipo 316 | 138 MPa (20,000 psi) |
| SA-106 Grado B | 118 MPa (17,100 psi) |
Espesor de recipiente a presión, SA-516-70, E = 0.85, CA = 3 mm
| Presión de diseño | DI de 600 mm | DI de 1,000 mm | DI de 1,500 mm |
|---|---|---|---|
| 5 bar g | 4.29 mm | 5.15 mm | 6.22 mm |
| 10 bar g | 5.60 mm | 7.31 mm | 9.45 mm |
| 16 bar g | 7.17 mm | 9.92 mm | 13.36 mm |
| 25 bar g | 9.54 mm | 13.86 mm | 19.26 mm |
Preguntas frecuentes: Calculadora de recipientes a presión
¿Cómo se calcula el espesor de pared de un recipiente a presión?
Usa t = P × R ÷ (S × E − 0.6P) más el margen de corrosión, con el radio interior, el esfuerzo admisible y la eficiencia de la junta, como en el ASME VIII-1 UG-27.
¿Cuál es la presión de prueba hidrostática de un recipiente a presión?
Bajo el ASME VIII-1 es 1.3 veces la MAWP, ajustada por la relación del esfuerzo admisible a la temperatura de prueba y de diseño.
¿Qué es la eficiencia de junta en un recipiente a presión?
Refleja la inspección de la soldadura: 1.0 con radiografía total, 0.85 con radiografía por puntos y 0.70 sin radiografía, para juntas a tope soldadas por ambos lados.
¿Qué cabezal es el más delgado?
Un cabezal hemisférico necesita cerca de la mitad del espesor de la envolvente; un cabezal elipsoidal 2:1, casi el mismo que la envolvente; un cabezal torisférico es más grueso.