Guia Rápida Condigo Asme s. Viii Div 1

CODIGO ASME SECCION VIII DIV. 1 TEMARIO 1.-BREVE HISTORIA DEL NACIMIENTO DEL CODIGO ASME. 2.- SISTEMA ASME 2.1.- ¿Quiénes lo integran? 2.2.- ¿Cómo es desarrollado? 2.3.- Organización de los Comités de revisión de los Códigos y Normas ASME. 2.4.- Códigos del ASME actualmente en existencia. 2.5.- Adendas. 2.6.- Interpretaciones. 2.7.- Casos Código. 2.8.- Como se deben leer los Códigos ASME. 3.- QUE SON LOS RECIPIENTES A PRESIÓN. 3.1.- Definición 3.2.- Clasificación 3.3.- Componentes Principales. 4.- CONTENIDO DEL CODIGO ASME SECCION VIII DIV. 1 4.1.- Subsección A. 4.2.- Subsección B. 4.3.- Subsección C. 4.4.- Apéndices Mandatorios. 4.5.- Apéndices No Mandatorios. 5.- REQUERIMIENTOS DE ASME SECCION VIII DIV. 1. 5.1.- Sistema De Control de Calidad. 5.2.- Diseño. 5.3.- Materiales. 5.4.- Fabricación. 5.5.- Tratamiento Térmico. 5.6.- Pruebas No Destructivas. 5.7.- Pruebas Finales de Validación. 5.8.- Certificación del Producto. 5.9.- Envio de Reportes de Datos al National Board.

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1.- BREVE HISTORIA DEL NACIMIENTO DE LOS CODIGOS ASME El Código para Calderas y Recipientes a Presión emitido por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos ( ASME ), se origina de la necesidad de proteger a la sociedad de las continuas explosiones de calderas que se tuvieron antes de reglamentar su diseño y fabricación. Fue el país de Inglaterra uno de los primeros países que sintió esta necesidad después de explotar una caldera en 1915, causando un gran desastre al tener perdida de vidas humanas primordialmente y perdidas materiales. La investigación de las causas que provocaron la explosión estableció que las principales causas del desastre fueron: Métodos de Fabricación inapropiados, Materiales inadecuados y Aumento gradual y excesivo de la Presión a la cual se estaba operando. En los Estados Unidos de Norteamérica las personas dedicadas a la fabricación de calderas, se agruparon en una asociación en 1889. Esta asociación nombra un comité al que se le asigno preparar reglas y especificaciones las cuales deberían ser seguidas por los diferentes talleres que fabricaran calderas. Después de haber realizado sus análisis ,estudios y pruebas, este comité presento un informe en el cual cubrían temas tales como especificaciones de materiales, armado por medio de remaches, factores de seguridad, tipos de tapas y bridas, así como reglas para la prueba hidrostática. Sin embargo, no obstante los dos intentos anteriores para evitar las explosiones de calderas, estas seguían sucediendo. A principios del Siglo XX, tan solo en los Estados Unidos de Nortéamerica, ocurrieron entre 300 y 400 explosiones con sus consecuentes tremendas perdidas de vidas y propiedades. Llego a ser costumbre que la autorización para usar una caldera la diera el cuerpo de Bomberos. Hasta la primera década del Siglo XX, las explosiones de calderas habían sido catalogadas como “ Actos de Dios ’’. Se hacia pues necesaria la existencia de un Código Legal sobre Calderas. El 10 de Marzo de 1905, ocurrió la explosión de una caldera de una fabrica de zapatos en Cracktown Massachussets, matando a 58 personas e hiriendo a otras 117.Teniendo también grandes perdidas materiales. Este catastrófico accidente motivo por imperiosa necesidad que los legisladores del estado de Massachussets se dieran a la tarea de legislar sobre la construcción de calderas que garantizaran la vida de la ciudadanía. Después de muchos debates y discusiones publicas, el estado promulgo en 1907, el Primer Código Legal de un Reglamento para la Construcción de Calderas de Vapor. En 1908, el estado de Ohio aprobó un reglamento similar.

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Otros estados de la Unión Americana que habían padecido explosiones similares, se dieron cuenta de que estas podían ser evitadas mediante un buen diseño y fabricación adecuados por lo que también se dieron a la tarea de formular reglamentos para este propósito. Lo anterior ocasiono un verdadero caos para los fabricantes de calderas ya que los reglamentos de cada estado o aun más, de cada ciudad, diferían de un estado o ciudad a otra y a menudo estaban en desacuerdo teniendo como consecuencia dificultad para fabricar un equipo con el reglamento de un estado que pudiera ser aceptado por otro. Debido a esta falta de uniformidad los fabricantes de calderas apelaron en 1911 ante el Concilio de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos para corregir esta situación. Este ultimo respondió nombrando un comité para que formulara especificaciones uniformes para la construcción de Calderas de Vapor y otros Recipientes a Presión especificados para su cuidado durante el servicio. El comité estaba formado por siete miembros, todos ellos de un reconocido prestigio dentro de sus respectivos campos, estos fueron:  Un Ingeniero de Seguro de Calderas.  Un fabricante de Materiales.  Dos fabricantes de Calderas.  Dos profesores de Ingeniería.  Un Ingeniero Consultor. Este comité fue asesorado por otro comité formado por 18 miembros en calidad de consejero, que representaban varias fases de Diseño, Construcción, Instalación y Operación de Calderas. El Comité inicia su trabajo tomando como base los reglamentos de Massachussets, Ohio y otros datos de utilidad con los cuales emitió un informe preliminar el cual fue presentado en 1913. Se hicieron 2,000 copias del informe las cuales fueron enviadas a los Profesores de Ingeniería Mecánica, a los Departamentos de Inspección de Calderas de Estados y Ciudades, a los Fabricantes de Calderas, a Editores de revistas de Ingeniería y a todos los interesados en la Construcción y Operación de Calderas, con el propósito de obtener de parte de cada uno de ellos retroalimentación de experiencias y comentarios. Después de tres años de innumerables reuniones y audiencias publicas fue adoptado en la primavera de 1915 el primer Código ASME, el cual fue denominado “Reglas para la Construcción de Calderas Estacionarias y para las presiones permisibles de trabajo” conocido como la Edición 1914. Desde entonces el Código ha sufrido

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muchos cambios y se han emitido otros códigos de acuerdo a las necesidades contractuales. Los códigos han sido emitidos en siguiente orden: 1914

Sección I

Calderas de Potencia.

1923

Sección IV

Calderas para Calentamiento de Agua.

1924

Sección II

Especificaciones de Materiales.

1928

Sección VIII

Recipientes A Presión no sometidos a Fuego Directo.

1937

Sección IX

Calificaciones de Soldadura.

1965

Sección III

Componentes de Plantas Nucleares.

1968

Sección VIII Div. 1

Código para Recipientes a Presión.

1968

Sección VIII Div. 2

Reglas Alternativas para Recipientes a Presión.

1969

Sección X

Recipientes a Presión de Plástico con Fibra Reforzada.

1971

Sección V

Ensayos No Destructivos.

1974

Sección IX

Se incluyen las calificaciones para soldadura por Brazing.

1997

Sección VIII Div. 3

Reglas Alternativas para Recipientes a Alta Presión.

1998

Sección III Div 3

Sistemas de Contención y Empacado para Transporte de Combustible Nuclear Desgastado y Desechos con Alto Nivel de Radioactividad.

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2.0 SISTEMA ASME 2.1 ¿QUIÉNES LO INTEGRAN? En los Estados Unidos, el negocio de la Construcción y Regulación de Equipo que este sometido a Presión involucra los esfuerzos de cuatro grupos principalmente : - El ASME ( Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos). - Los Fabricantes. - Las Jurisdicciones. - Las Agencias de Inspección Autorizadas.

El ASME Proporciona la infraestructura ( Estructura del Comité, Secretarias de Apoyo, Programas de Acreditación, etc.) para desarrollar y mantener los Códigos y las Normas. Ellos promueven un proceso de consenso abierto para el desarrollo de sus Estándares. Voluntarios de la Industria ( Fabricantes, Duenos/Usuarios, Agencias de Inspección, Jurisdicciones) son las personas que integran los Comités de ASME que mantienen actualizados los Códigos. La función del Comité de Calderas y Recipientes a Presión ASME es establecer reglas consideradas necesarias para la Fabricación de Recipientes a Presión y Calderas que se desarrollaran de manera segura y confiable, y para interpretar estas reglas cuando surjan preguntas respecto al significado o intención de algún tema especifico.

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Las Jurisdicciones En los Estados Unidos y Provincias de Canadá, el uso mandatorio de uno o mas Códigos ASME es obligado por las Jurisdicciones. En los Estados Unidos, cada estado mas algunas grandes ciudades, son consideradas Jurisdicciones. Aproximadamente 34 de los 50 estados adoptan la Sección VIII Div. 1 como su Ley para la fabricación de Recipientes a Presión, y 48 de 50 estados adoptan la Sección I como su Ley para la fabricación de Calderas. El Inspector en Jefe de cada jurisdicción es asignado con la responsabilidad de hacer cumplir sus leyes en lo referente a Calderas y Recipientes a Presión que vayan a ser instaladas dentro de su jurisdicción. Los Inspectores en Jefe son miembros del National Board. Las Agencias de Inspección Autorizadas Estas proporcionan la verificación de tercera parte independiente de que la fabricación de equipo nuevo de Calderas y Recipientes a Presión es realizada de acuerdo con el Código ASME. Actualmente una Agencia de Inspección Autorizada esta definida como una Compañía Aseguradora regularmente involucrada en la practica de asegurar Calderas y Recipientes a Presión una o mas jurisdicciones que adoptan el Código ASME como ley, o una Jurisdicción que proporciona Servicios de Inspección. Los Inspectores Autorizados que trabajan para una Agencia de Inspección Autorizada, deben tener un Certificado de Comisión emitido por el National Board y mantener un endorso “A”(Inspector Autorizado) o “B”(Supervisor de Inspector Autorizado). Los Fabricantes Los Fabricantes de cualquier parte del mundo, pueden adquirir las estampas del Código ASME autorizándolos a fabricar y estampar Equipo sometido a Presión que a cumplido con las reglas de los Códigos ASME. Un Fabricante puede poseer mas de una estampa, tal como la estampa “S”, la “PP”, la “U” , etc. Los Fabricantes son acreditados por un periodo de tres anos. Un auditoria es realizada cada 3 anos para retener las estampas. En muchos casos, Consultores del National Board actúan como los Inspectores designados por el ASME y conducen la Auditoria de Acreditación. Muchos Fabricantes patrocinan voluntarios para trabajar en los Comités de ASME que mantienen el Código de Calderas y Recipientes a Presión. 2.2 ¿CÓMO ES DESARROLLADO? El ASME promueve fuertemente un proceso de consenso abierto para el desarrollo y mantenimiento de sus códigos y normas. Esto significa que cualquier parte interesada puede participar en el proceso , ya sea por participación directa o en un comité técnico, o por ejemplo dando sus comentarios durante el proceso de aprobación. De manera

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general, todas las reuniones técnicas son abiertas al publico, por lo que miembros que no son del comité también pueden participar en las discusiones. Un balanceo de miembros es mantenido en los subcomités y en el comité principal. De este manera, ningún grupo interesado como pueden ser los fabricantes, duenos/usuarios, jurisdicciones, agencias de inspección, puedan tener un control mayoritario en un comité. Esto asegura que las propuestas reciban una justa e igual consideración en lo relativo a seguridad, economía , y confiabilidad. El desarrollo y mantenimiento del Código es desarrollado de manera general de la siguiente manera: . Las partes interesadas( fabricantes, usuarios, agencias de inspección) pueden solicitar o sugerir una revisión al código, interpretación o caso código. La Sección I en el apéndice I; la Sección IV, apéndice 1, o la Sección VIII Div. 1, Apéndice 16, contienen instrucciones para el envio de preguntas al ASME. . Las propuestas son revisadas y reconciliadas por los miembros del subgrupo apropiado para ganar la aceptación y acuerdos. Las propuestas acordadas son presentadas para su aprobación e implementación. Frecuentemente, las revisiones al Código resultan del proceso de responder una pregunta, donde un mejoramiento al Código es identificado, y una partida de trabajo abierta. Los Comités del ASME asignan un numero a cada partida de trabajo. En los últimos anos, se han iniciado hasta 900 partidas de trabajo. El Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión es escrito, revisado e interpretado por el Comité de Proceso. Las revisiones al Código son realizadas mediante el siguiente proceso: 1.- La propuesta es desarrollada en los grupos de trabajo o a nivel subgrupo. 2.- Las propuestas son revisadas y sometidas a voto en el Subcomité correspondiente y, si son aprobadas, la propuesta es sometida para su aprobación mediante el voto, del Comité Principal. 3.- Las propuestas enviadas al Comité Principal, también son revisadas por las Jurisdicciones y el Comité de Conferencia de la Marina. 4.- Una revisión administrativa por la Junta sobre Tecnología de Presión, Códigos y Estándares. 5.- Una revisión del Público en General. Todo lo anterior es realizado en un tiempo mínimo de 1 a 2 anos para que las nuevas propuestas sean desarrolladas y aprobadas en todos los niveles de los comités.

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2.3 ORGANIZACION DE LOS COMITES DE REVISIÓN DE LOS CODIGOS ASME. El Comité principal de Calderas y Recipientes a Presión de ASME esta integrado por treinta miembros representando las 11 Secciones del Código. Cada Código de Construcción, Código en Servicio y Código de Referencia, tiene subcomités los cuales son responsables de sus propias secciones. Debajo de cada Subcomité existen diversos subgrupos y grupos de trabajo los cuales son responsables para áreas especificas de cada Código, tales como Requerimientos Generales, Diseño, Fabricación o Inspección.

Board of Pressure Technology Codes and Standards

Conference Committee

B& PV Main Committee Task Group

Subcommittee Subgroup

Subcommittee

Subgroup

Working Group

Working Group

Subgroup

Subgroup

Working Group

2.4 CODIGOS DEL ASME ACTUALMENTE EN EXISTENCIA. Las Secciones del Código actuales(Emisión 2007, Adenda 2008) son : SECCIONES DESCRIPCIÓN I Reglas para la Fabricación de Calderas de Potencia. II Materiales. Parte A : Especificaciones de Materiales Ferrosos. Parte B : Especificaciones de Materiales No Ferrosos. Parte C : Especificaciones para varillas, electrodos, y alambres Utilizados para soldar.

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III III

IV V VI VII VIII

IX X XI

Parte D : Propiedades de los Materiales. Subseccion NCA : Requerimientos Generales para la División 1 y División 2. División 1 Subseccion NB : Componentes Clase 1. Subseccion NC : Componentes Clase 2. Subseccion ND : Componentes Clase 3. Subseccion NE : Componentes Clase MC. Subseccion NF : Soportes. Subseccion NG : Estructuras de Soporte del Núcleo. Subseccion NH : Componentes Clase 1 en Servicio de Temperaturas Elevadas. Apéndices División 2 : Código para Contenedores de Concreto. División 3 : Sistemas de Contención para Almacenaje y Paquetes de de Transporte de Material Nuclear Desgastado y Material Radioactivo de Alto Nivel y Desechos. Reglas para la Fabricación de Calderas Calefactoras de Agua. Examinaciones No Destructivas. Reglas Recomendadas para el Cuidado y Operación de Calderas para Calentamiento de Agua. Guías Recomendadas para el Cuidado de Calderas de Potencia. Reglas para la Fabricación de Recipientes a Presión. División 1 : Recipientes a Presión. División 2 : Reglas Alternativas. División 3 : Reglas Alternativas para la Fabricación de Recipientes a Presión sometidos a Presiones Elevadas. Calificaciones de Soldadura y Soldadura por Brazing. Recipientes a Presión Fabricados de Plástico de Fibra Reforzada. Reglas para la Inspección en Servicio de Componentes de Plantas Nucleares.

2.5 ADENDAS. Las Adendas son paginas de colores, las cuales incluyen las adiciones y revisiones a las secciones individuales del Código, estas son publicadas anualmente y enviadas automáticamente a los Compradores de la Secciones aplicables hasta la publicación de la siguiente emisión del Código. Las nuevas ediciones de los Códigos de ASME son publicadas cada 3 anos. Durante los anos intermedios, revisiones, erratas y adiciones a los Códigos son publicados vía Adenda en Julio 1. Estas revisiones/adiciones llegan a

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ser mandatorias seis meses después de la publicación, es decir, en Enero del ano siguiente de la emisión. Sin embargo, estas revisiones pueden ser usadas para la Fabricación de Equipos de Código tan pronto como sean publicadas las adendas. 2.6 INTERPRETACIONES. Los usuarios del código pueden solicitar una aclaración de un requerimiento del Código enviando una solicitud al Comité. Las interpretaciones nunca introducen un requerimiento nuevo al Código. Las interpretaciones son respuestas a preguntas de usuarios del Código que el ASME emite respecto a la interpretación de aspectos técnicos del Código. Las interpretaciones de cada sección individual serán publicadas separadamente y serán incluidas como parte de la actualización para esa sección. Ellas serán emitidas cada seis meses (Julio y Diciembre) hasta la publicación de la siguiente emisión del Código. Los usuarios deberán tener precaución cuando sean usadas interpretaciones publicadas con antigüedad, ya que el párrafo interpretado puede haber sido revisado desde su publicación. 2.7 CASOS CODIGO. Frecuentemente, solicitudes urgentes son hechas para que se acepte el uso de un nuevo material no incluido en el Código para la fabricación de Equipos Código. Para atender tales solicitudes, un caso código es preparado para adoptar el nuevo material para la fabricación de equipos Código. Debido a que los Casos Código son publicados cuatro veces por ano, este es un método rápido para introducir materiales nuevos o reglas alternativas. Los Casos Código son aprobados en un ciclo de 3 anos ; al final de los 3 anos, se debe decidir si: 1).- Se incorpora el Caso Código dentro del Código respectivo. 2).- Reafirmar el Caso Código por otros tres anos. 3).- Anular el Caso Código porque ya no se necesitara más. Para que un Caso Código sea aprobado para su uso, se toma un tiempo mínimo de 6 a 9 meses. 2.8 PRINCIPIOS BÁSICOS PARA LEER E INTERPRETAR LOS CÓDIGOS ASME. El Código ASME puede llegar a ser difícil de leer y sobre todo de interpretar.El éxito en el uso del Código depende de manera muy importante en la habilidad que se tenga para localizar la información apropiada. A continuación se proporcionan algunos tips que le ayudaran a mejorar la lectura y sobre todo la interpretación de los Códigos.

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I.

Reglas Básicas

A

Las reglas del Código ASME establecen los requerimientos mínimos.

B

Si no esta prohibido, entonces esta permitido.

C

La fabricación de los equipo sometidos a presión esta basado en dimensiones y unidades calculadas.

1. No establecen tolerancias de fabricantes. El fabricante debe realizar para lo desconocido buenas practicas de fabricación. 2. D Existen reglas en el Código, las cuales permiten excepciones. Por ejemplo: todos, deberán, quizás, excepto, teniendo en cuenta que, etc. II. Procedimiento( paso por paso) Paso 1 Escribir la pregunta que esta siendo solicitada y la información soporte. Paso 2 Delinear las subsecciones mandatorias A

Introducción (Alcance).

B

¿ Es algún tema administrativo ? (Parte UG y apéndice 110).

C

Tipo de Recipiente 1) Servicio Criogénico – Parte ULT 2) Recipientes No Circulares – Apéndice 13. 3) Recipientes Enchaquetados – Apéndice 9. 4) Ninguno de los anteriores – Parte UG.

D 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Tipo de Construcción Soldado. – Parte UW. Forjado – Parte UF. Braced – Parte UB. Por Capas – Parte ULW. Clad o Revestido – Parte UCL. Remachado – Edición 1971. Ninguno de los anteriores – Parte UG.

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E

Clases de Materiales 1) Acero al Carbón o Baja Aleación – Parte UCS. 2) Materiales No Ferrosos – Parte UNF. 3) Aceros de Alta Aleación – Parte UHA. 4) Fundición de Hierro Gris – Parte UCI. 5) Fundición de Hierro Dúctil – Parte UCD. 6) Materiales Ferriticos mejorados mediante Tratamiento Térmico – Parte UHT 7) Ninguno de los anteriores – Parte UG.

Paso 3 Extender el esquema para incluir todos los párrafos aplicables. Usar tabla de contenidos. Paso 4 Suplementar el esquema con el contenido de los subparrafos. Paso 5 Explorar el texto para visualizar párrafos no aplicables. 1) Eliminar lo no aplicable del esquema. 2) Si es eliminado el esquema entero, ver U-2 en Introducción. Paso 6 Suplementar el esquema con artículos de referencia. Paso 7 Leer todas las Secciones Aplicables del Código. A Palabras Clave 1) Shall y Will = Mandatorio. 2) Should = Mandatorio, pero con opciones. 3) May y Can = Guia no mandatoria. B

Enfatizar 1) Numero de párrafo. 2) La puntuación de la oración. 3) Las notas de pie se deberán tratar de la misma manera como May y Can.

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SI EL PARRAFO PRINCIPAL NO APLICA, ENTONCES LOS SUBPARRAFOS NO APLICAN 3 ¿QUÉ SON LOS RECIPIENTES A PRESION? 3.1 DEFINICION El Código ASME Sección VIII Div. 1, define como Recipiente a Presión, cualquier contenedor cerrado capaz de almacenar un fluido a Presión Manométrica, sea esta interna o externa . Esta Presión puede ser obtenida desde una fuente interna o externa, o por la aplicación de calor desde una fuente directa o indirecta, o cualquier combinación de ellas. 1.- Recipientes que contengan agua bajo presión incluyendo aquellos que contengan aire la compresión de los cuales sirva únicamente como amortiguador que excedan: - Una Presión de Diseño mayor a 300 PSI. - Una temperatura de Diseño mayor a 210 ° F. 2.- Tanques de agua caliente calentados por vapor u otros medios indirectos que excedan: - Una entrada de calor de 200,000 BTU’s/hr. Una temperatura del agua de 210° F. - Una capacidad nominal de 120 Galones. 3.- Recipientes que tengan un Diámetro Interior,Ancho, Altura o Sección Transversal mayor a 6” sin limitación en longitud o Presión. 4.- Recipientes que tengan una Presión de Operación interna o externa mayor a 15 PSI. sin limitación en medidas. 5.- Recipientes que tengan una Presión de Diseño que no exceda los 3,000 PSI.

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3.2 CLASIFICACION Los Recipientes a Presión se pueden clasificar por su utilización y por su forma. Por su utilización, se pueden reclasificar en Recipientes de Almacenamiento y Recipientes de Proceso. Por su forma se clasifican como Cilíndricos y Esféricos. Los Recipientes para Almacenamiento son comúnmente conocidos como tanques de dia, tanques de mes, tanques acumuladores, etc. Los Recipientes de Proceso son aquellos utilizados en la industria petroquímica principalmente, entre ellos se encuentran los Intercambiadores de Calor, Reactores, Torres Fraccionadoras, Torres de Destilación, Separadores de Gas, etc. Recipientes Cilindricos a su vez se pueden reclasificar en Horizontales y Verticales. Los Recipientes Esféricos son usados generalmente como Tanques de Almacenamiento para grandes volúmenes y presiones elevadas.

Almacenamiento Por su utilización Proceso

Recipientes a Presión Horizontales Cilíndricos Verticales Por su forma Esféricos

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3.3 COMPONENTES PRINCIPALES A continuación se mencionan los componentes principales de algunos tipos de Recipientes a Presión, sin que esto sea limitativo. 3.3.1.- Recipientes Cilíndricos Horizontales. a).- Cascaron Cilíndrico, Cuerpo o Envolvente. b).- Tapas o Tapas. c).- Boquillas d).- Refuerzos de Boquillas. e) .- Registros- Hombre. f).- Anillos Atiezadores. g).- Soportes o Silletas. 3.3.2 Recipientes Cilíndricos Verticales. a).- Cascaron Cilíndrico, Cuerpo o Envolvente. b).- Tapas o Tapas. c).- Boquillas d).- Refuerzos de Boquillas. e) .- Registros- Hombre. f).- Anillos Atiezadores. g).- Faldón. h).- Placa Base. i).- Orejas de Montaje. 3.3.3 Recipientes Esféricos a).- Tapa Superior. b).- Tapa Inferior. c).- Anillo Superior. d).- Anillo Central. e).- Anillo Inferior. f).- Boquillas. g).- Estructura Soporte.

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4 CONTENIDO DEL CÓDIGO ASME SECCION VIII DIV. 1

Este Código tiene incluidos los siguientes temas: - Requerimientos mandatorios. - Prohibiciones especificas - Guías no mandatorias para Materiales, Diseño, Fabricación, Examinación, Inspección, Pruebas, Certificación y Dispositivos de Relevo de la Presión.

Este Código esta dividido como se establece a continuación: - Subsección A. - Subsección B. - Subsección C. - Apéndices Mandatorios. - Apéndices No Mandatorios.

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4.1 Sub Sección A Contiene la parte UG, la cual cubre los Requerimientos Generales aplicables a todos los Recipientes. Consta de 195 párrafos, 30 figuras y 6 tablas los cuales se dividen de la siguiente manera:

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4.2 Sub Sección B Cubre los Requerimientos específicos que son aplicables a los varios métodos utilizados en la Fabricación de Recipientes a Presión. Consiste de las siguientes partes: - Parte UW que trata sobre los Recipientes fabricados mediante soldadura. - Parte UF define las reglas a seguir cuando se fabrican Recipientes que utilizan material de forja. - Parte UB establece los lineamientos a seguir cuando se fabrican Recipientes de material No Ferrosos (Brazing). 4.2.1 La parte UW, consta de 44 párrafos, 12 figuras y 2 tablas. Lo anterior se encuentra dividido de la siguiente manera: (Ver siguiente hoja)

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4.2.2 La parte UF consta de 26 párrafos y únicamente una tabla y se divide de la siguiente manera:

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4.2.3 La parte UB, consta de 36 párrafos, 2 figuras y 2 tablas, distribuidos de la siguiente manera:

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4.3 Sub sección C Cubre los Requerimientos específicos que son aplicables a las clases de materiales utilizados en la Fabricación de Recipientes a Presión. Consiste de las siguientes partes: Parte UCS. Contiene los requerimientos que deben cumplir los materiales que se utilizaran para la fabricación de Recipientes a Presión utilizando Aceros al Carbón y de Baja Aleación.

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Parte UNF. Contiene los requerimientos que deben cumplir los materiales que se utilizaran para la fabricación de Recipientes a Presión utilizando Aceros al Carbón y de Baja Aleación. (colocar en este espacio la parte UNF, pags 201 y 202). Parte UHA. Contiene los requerimientos que deben cumplir los materiales que se utilizaran para la fabricación de Recipientes a Presión utilizando Aceros de Alta Aleación. (colocar en este espacio la parte UHA, pags 212 y 213). Parte UCI. Establece los requerimientos que deben cumplir los materiales que se utilizaran para la fabricación de Recipientes a Presión utilizando Fundición de Hierro Gris. (colocar en este espacio la parte UCI, pags 227 y 228).

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Parte UCL. Establece los requerimientos que deben cumplir los materiales que se utilizaran para la fabricación de Recipientes a Presión utilizando Clad Integral (revestimiento) Resistente a la Corrosión, Clad aplicado mediante soldadura(overlay),o Planchas de Relleno Soldadas (linning). (colocar en este espacio la parte UCL, pags 234). Parte UCD Proporciona los requerimientos para Recipientes a Presión fabricados de fundición de hierro dúctil. (colocar en este espacio la parte UCD, pags 241). Parte UHT Establece los requerimientos para Recipientes a Presión fabricados de aceros ferriticos con propiedades a la tensión mejoradas por tratamiento térmico. (colocar en este espacio la parte UHT, pags 247 y 248). Parte ULW Contiene los requerimientos para los Recipientes a Presión fabricados en capas. (colocar en este espacio la parte ULW, pags 261 y 262). Parte ULT Proporciona reglas alternativas para fabricar Recipientes a Presión de materiales que tengan esfuerzos permisibles altos, a bajas temperaturas. (colocar en este espacio la parte ULT, pags 288 y 289). 4.4 APÉNDICES MANDATORIOS Tratan de temas específicos no incluidos en ningún lugar del Código ASME Sección VIII Div. 1, y sus requerimientos son mandatorios cuando el tema cubierto es incluido en la fabricación bajo este Código. Existen actualmente 24 Apéndices Mandatorios. (Incluir listado de Apéndices Mandatorios del Código en esta parte,PAG. 312) 4.5 APÉNDICES NO MANDATORIOS Son temas únicamente informativos inherentes a la fabricación, diseño y documentación de Recipientes a Presión sugiriendo buenas practicas. Esta constituido por 22 Apéndices Mandatarios. (Incluir listado de Apéndices No Mandatorios del Código en esta parte) PAGINA 495

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5.- REQUERIMIENTOS DE ASME SECCION VIII DIV. 1. 5.1.- Sistema De Control de Calidad. El Código ASME establece en su Apéndice 10 que el fabricante o ensamblador deberá tener y mantener un Sistema de Control de Calidad estricto, en el cual se establezca que todos los requerimientos del código incluyendo diseño, materiales fabricación, y examinaciones (por el fabricante o ensamblador) e inspecciones (por el inspector autorizado) sean cumplidos, tanto para Recipientes a Presión como para partes de ellos. Por otra parte, establece que el sistema que el fabricante o ensamblador establesca para cumplir los requerimientos del código sea uno adecuado a sus circunstancias. El alcance necesario y el detalle del sistema dependerá de la complejidad de la organización del fabricante. La siguiente es una guía de requisitos que ASME establece, los cuales deberá ser incluidos dentro de los capítulos en la descripción escrita de un Sistema de Control de Calidad. I.

Autoridad y Responsabilidad La autoridad y responsabilidad de aquellos encargados del Sistema de Control de Calidad deberá ser claramente establecida. Las personas que realicen funciones de Control de Calidad deberá tener autoridad suficiente y responsabilidad bien definida para hacer cumplir el sistema. También tiene la libertad organizacional para identificar problemas de control de calidad y para iniciar, recomendar y proporcionar soluciones.

II. Organización Un organigrama de la organización mostrando la relación entre la Dirección General, y las Gerencias de Ingeniería, Compras, Manufacturas, Fabricación, Almacén, Control de Calidad y cualquier departamento involucrado, es requerido con el propósito de identificar y asociar los departamentos involucrados en la organización, con las funciones particulares para los cuales ellos son responsables. El código no intenta invadir los derechos del fabricante para establecer y, de vez en cuando, alterar como quiera la forma de la organización que considere apropiada para realizar su trabajo, siempre y cuando no interfiera con los requerimientos que establece el código. III. Control de dibujos, Cálculos de Diseño y Especificaciones. El Sistema de Control de Calidad deberá de tener procedimientos, los cuales aseguren que los últimos dibujos aplicables, cálculos de diseño, especificaciones e

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instrucciones requeridas por el código, así como también los cambios autorizados, son utilizados para fabricación, examinación, inspección y pruebas. IV. Control de Material El sistema deberá incluir un sistema de control en la recepción de los materiales que asegure que el material recibido se apropiadamente identificado y tenga la documentación, incluyendo los reportes de pruebas de material, o certificados de cumplimiento requeridos para satisfacer los requerimientos del código así ordenados. Así mismo deberá asegurar que únicamente el material verificado por el control de calidad que cumple con el código es utilizado para la fabricación. V. Programa de Examinación e Inspección. El Sistema de Control de Calidad deberá describir las operaciones de fabricación, incluyendo examinaciones, suficientemente para permitir que el Inspector Autorizado por ASME verifique los puntos de inspección específicos que van a ser realizados durante e proceso de fabricación, y en cuales, él va a determinar en que etapas va a intervenir ya sea revisando documentos, verificando durante la fabricación o atestiguando pruebas. VI. Corrección de No Conformidades Deberá existir un sistema de común acuerdo con el Inspector Autorizado para la corrección de las no conformidades, en el entendido de que una no conformidad es cualquier condición la cual no cumpla con las reglas aplicables de código aplicable. Las no conformidades deben ser corregidas o eliminadas por alguna manera antes de que el componente terminado pueda ser considerado para cumplir con el código aplicable. VII. Soldadura El Sistema de Control de Calidad deberá incluir previsiones para indicar que la soldadura que se va a aplicar, cumple con los requerimientos de la Sección IX del Código ASME. VIII. Examinación No Destructiva El Sistema de Control de Calidad deberá incluir previsiones para identificar los procedimientos de examinación no destructiva que el fabricante realizará para cumplir con el código aplicable, y que estos procedimientos deben cumplir con los requerimientos establecidos en la sección V del código ASME.

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IX. Tratamiento Térmico El Sistema de Control de Calidad deberá prever controles que aseguren que los tratamientos térmicos requeridos por las reglas del código sean aplicadas. Mecanismos deberán ser indicados mediante los cuales el Inspector Autorizado o el designado por el ASME pueda satisfacerse que esos requerimientos de tratamiento térmico del código sean cumplidos. Esto puede ser por revisión de los registros del horno de tiempo-temperatura, o por otros medios apropiados. X. Calibración del Equipo de Medición y Pruebas. El fabricante deberá tener un sistema para la calibración del equipo de examinación, medición, y pruebas a ser utilizados, en cumplimiento completo de los requerimientos del código. XI. Retención de Registros El fabricante deberá tener un sistema para el mantenimiento de radiografías y reportes de datos del fabricante como requiere el código. Retención de Registros El fabricante deberá tener un sistema para el mantenimiento de radiografías (UW51), reportes de datos del fabricante (UG-120). El Sistema deberá establecer el mantenimiento de los documentos mencionados a continuación por un periodo de al menos 3 años : - Reportes Parciales de Datos. - Dibujos de Fabricación. - Cálculos de Diseño. - Reportes de Pruebas de Material -WPS y PQR - Registro de Calificación de Soldadores WPQ - Reportes de RT o UT - Procedimientos de Reparación y Registros - Hojas de Control de Procesos - Registros de Tratamiento Térmico y resultados de pruebas. - Registros de PWHT - NCR y disposiciones - Registros de Pruebas Hidrostáticas

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XII. Formatos Muestra Las formas utilizadas en el Sistema de Control de Calidad y los procedimientos detallados para su uso deberán ser disponibles para revisión, una descripción escrita deberá tener las referencias necesarias a estas formas. XIII. Inspección de Recipientes y Partes de Recipientes. A) La inspección de recipientes y partes de recipientes deberá ser realizado por el Inspector Autorizado como se define en UG-91 del Código ASME Sección VIII Div. 1. B) La descripción escrita del Sistema de Control de Calidad deberá incluir referencia del Inspector Autorizado. C) El fabricante deberá de tener disponibles al Inspector Autorizado, en la planta del fabricante o en el sitio de construcción, una copia actualizada del Sistema de Control de Calidad. D) El sistema referido deberá prever medidas para que el Inspector Autorizado tenga acceso a todos los dibujos, cálculos, especificaciones, procedimientos, hojas de proceso, procedimientos de reparación, registros, resultados de pruebas y cualquier otro documento necesario para que el Inspector Autorizado realice sus trabajos de acuerdo a lo establecido en el código. Lo anterior puede ser mostrando los archivos propios del fabricante o proporcionando copias al Inspector Autorizado. 5.2.- Diseño. Objetivo Al final de esta lección, el participante tendrá el entendimiento básico de las reglas para el diseño y como son aplicado. El participante también entenderá como determinar cuales reglas son aplicables a una situación en particular y como determinar los valores apropiados que tienen que ser aplicados a estas reglas. Temas de la Lección Enfoque del Diseño en la Sección VIII, Div.1. Responsabilidades por los Parámetros de Diseño. Tipos de Servicios. Tipos de Cargas. Ejecución del Diseño. Categorías y Tipos de juntas y limitaciones. Radiografía. Consideraciones de espesor. Restricciones en el Diseño de Cabezales o Tapas.

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5.2.1 Enfoque del Diseño en la Sección VIII, División 1 El Diseño en la Sección VIII Div. 1, esta basado en : - El tipo de Fabricación y - El tipo de Material con el que se va a fabricar. Si una formula del Código es aplicable a un componente particular bajo consideración, entonces el uso de esa formula es mandatoria. 5.2.2 Responsabilidades por los parámetros de Diseño. El Propietario o usuario del Recipiente a Presión tiene la responsabilidad de especificar al fabricante los datos siguientes: - La presión de Diseño y la Temperatura. - Las cargas a ser aplicadas. - La tolerancia a la corrosión. - Los requerimientos de servicio especial, tales como letal, baja temperatura, etc. - Tratamiento de Relevado de Esfuerzos o Examinación Radiográfica, si no son requeridos por el Código. 5.2.3 Tipos de Servicio Existen básicamente cinco tipos de servicio de los Recipientes a Presión en ASME Sección VIII Div. 1. Estos servicios son: - Servicio Letal. - Servicio de Baja Temperatura. - Calderas de Vapor no sometidas a Fuego Directo. - Recipientes a Presión sometidos a Fuego Directo. - Sin Restricciones.( Servicio General) De los anteriores, los cuatro primeros son Recipientes que deben ser fabricados teniendo en cuenta las restricciones establecidas en el Código ASME Sección VIII Div. 1 Parte UW párrafo UW-2(a),(b),(c) y (d), las cuales se trataran mas adelante. 5.2.4 Tipos de Cargas en el Diseño Existen diversos tipos de Cargas que deberán ser consideradas cuando se este realizando el Diseño de un Recipiente a Presión. Estas cargas están descritas en el Código ASME Sección VIII Div. 1,Parte UG, párrafo UG-22 y son las siguientes: - Presión Interna o Externa. - Peso del Recipiente y su contenido normal bajo las condiciones de operación y pruebas (esto incluye presión adicional debido a la carga estática de líquidos)

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- Reacciones Estáticas Sobre impuestas del peso del Equipo adjuntado tales como motores, maquinaria , otros recipientes , tubería, revestimientos y aislamientos. - Esfuerzos localizados por el ensamble de : . Internos. . Soportes del Recipiente tales como orejas, anillos, faldones, silletas y patas. - Reacciones Dinámicas y Cíclicas debido a Presión o variaciones térmicas, o de equipo montado sobre un Recipiente, y cargas mecánicas. - Reacciones por Viento, Nieve y Sismo, cuando sea requerido - Reacciones de Impacto tales como aquellas debido a choques de fluido. - Gradientes de Temperatura y Expansión Térmica Diferencial. - Presiones Anormales, tales como aquellas causadas por deflagración. Nota: La Sección VIII, División 1 suministra reglas únicamente para calcular las cargas por presión. Para las otras condiciones, cualquier practica de ingeniería aplicable puede ser usada. 5.2.5 Ejecución del Diseño La realización del Diseño del Recipiente puede ser realizado por: - El Poseedor del Certificado ASME. - El Usuario. - El Agente designado por el Usuario. - El Agente designado por el Poseedor del Certificado ASME. Sin embargo, el Poseedor del Certificado ASME quien estampara el Recipiente, es siempre responsable de cumplir todos los requerimientos del Código, incluyendo los inherentes al Diseño. En el Código, no existen requerimientos de calificación para las personas que realizan el Diseño, sin embargo se deberá tener mucho cuidado al seleccionar al personal que vaya a realizar este. No se trata de introducir datos a un programa únicamente, la persona que realice el Diseño deberá haber tenido la suficiente experiencia en el manejo efectivo del Código. 5.2.6 Categorias y Tipos de Juntas y sus limitaciones. En el Código se manejan dos términos que se aplican a las juntas soldadas sometidas a presión de los Recipientes, estos dos términos son los siguientes: - Categoría de la Junta. - Tipo de Junta 5.2.6.1 Categoría de la Junta. El termino Categoría de la Junta como se usa en el Código, define la localización de una junta dentro del Recipiente, pero no el tipo de junta. Las “categorías” están definidas en el párrafo UW- 3 de la parte UW del Código ASME Sección VIII Div.1. Las categorías

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establecidas en este párrafo son utilizadas en el Código cuando se especifiquen requerimientos especiales respecto al tipo de junta y grado de inspección para ciertas juntas soldadas que serán sometidas a presión. Dado que estos requerimientos especiales, los cuales son basados tomando en cuenta el servicio, el tipo de material, y los espesores, no aplican a cada junta soldada, aplican solamente en aquellas juntas en las cuales la aplicación de requerimientos especiales son incluidos en las categorías. Es decir, Los requerimientos especiales aplicaran a juntas de una categoría dada únicamente cuando específicamente este establecido. Las juntas son designadas como juntas categorías A, B, C y D. Cuando juntas soldadas a tope son requeridas en algún lugar de esta División para categoría B, un ángulo de junta que conecte una Transición de Diámetro a un cilindro, deberá ser considerado como que cumple este requerimiento siempre y cuando el ángulo α no exceda de 30 °. La figura UW-3 tomada del Código la cual se muestra a continuación , nos muestra las localizaciones típicas de las categorías de las juntas soldadas. En la figura anteriormente referida se definen de manera mas concreta todas y cada una de las categorías de las juntas que se pueden encontrar en un Recipiente a Presión..

(1) Juntas categoría A Están incluidas las siguientes: Juntas longitudinales soldadas dentro del Cuerpo Principal(casco, envolvente, anillo,virola,course), Cámaras de Comunicación, Transiciones en Diámetro, o Boquillas; cualquier junta soldada dentro de un Recipiente Esférico, dentro de una Tapa (tapal) Formada o Plana , o dentro de las placas laterales de un recipiente que forme una parte integral de un elemento cerrado que este sometido a presión; juntas

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circunferenciales soldadas que conecten Tapas Hemisféricas al Cuerpo principal, a transiciones en diámetros, a Boquillas o Cámaras de Comunicación. (2) Juntas categoría B Están incluidas las siguientes: Juntas circunferenciales soldadas dentro del Cuerpo Principal(casco, envolvente, anillo,virola,course), Cámaras de Comunicación, Boquillas o Transiciones en Diámetro incluyendo entre la transición y un cilindro ya sea en el extremo del Diámetro Mayor o en el Menor; juntas circunferenciales soldadas que conecten Tapas Formadas que no sean Hemisféricas al Cuerpo principal, a transiciones en diámetros, a Boquillas o Cámaras de Comunicación. (3) Juntas Categoría C Están incluidas las siguientes: Juntas soldadas que conecten Bridas, juntas de solapa Van Stone, Espejos, o Tapas Planas al Cuerpo Principal, a Tapas Formadas, a Transiciones en Diámetro, a Boquillas o para Cámaras de Comunicación, cualquier junta soldada que conecte una placa lateral a otra placa lateral de un recipiente que forme una parte integral de un elemento cerrado que este sometido a presión. (4) Juntas Categoría D Están incluidas las siguientes: Juntas Soldadas que conecten Cámaras de Comunicación o Boquillas a Cuerpo Principal,a Esferas, a Transiciones en Diámetro, a Tapas o a Recipiente que formen una parte integral de un elemento cerrado que este sometido a presión, y aquellas juntas que conectan Boquillas a Cámaras de Comunicación. 5.2.6.2 Tipos de Juntas El Tipo de Junta es otro de los términos utilizados para identificar las juntas soldadas de los Recipientes a Presión, la cual define la configuración de una junta soldada. Los tipos de junta utilizados en el Código ASME Sección VIII Div. 1, están definidos en el párrafo UW–9, en el cual establece que los tipos de juntas permitidas en procesos de soldadura mediante Arco y Gas, se encuentran en la tabla UW-12. En esta ultima también define los limites de los espesores de placa permitidos para cada tipo de junta. En la siguiente pagina encontraran una copia de la tabla UW-12. En esta se puede observar que existen 8 Tipos de Juntas, la descripción de cada una de ellas, las limitaciones de las mismas, las categorías de juntas aplicables y el Grado de Examinación Radiográfica.

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(1) Soldaduras de Ranura

Las dimensiones y forma de los extremos a ser unidos mediante soldadura, deberán ser de tal manera que permitan una fusión completa y una penetración de la junta completa. La Calificación del Procedimiento de Soldadura como esta requerido en UW-28, es aceptable como una prueba de que la soldadura de ranura es satisfactoria. Ejemplos de este tipo serian las siguientes: Juntas con Transición Existen en la fabricación de Recipientes a Presión, cierto tipo de juntas en las cuales se hace necesario realizar una junta entre dos extremos que tienen espesores diferentes por mas de 1/4" del espesor mas delgado, o por mas de un 1/8” lo que sea menor. Para este tipo de juntas, el Código establece que cuando este sea el caso, estas se pueden realizar siempre y cuando se realice una transición que tenga una longitud mínima de tres veces la distancia del escalón que exista entre los extremos de las partes a ser soldadas. La transición anteriormente referida puede ser realizada por cualquier proceso que proporcione una transición uniforme.

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Cuando es formada por remoción del material de la parte a ser unida de espesor mas grueso, el espesor mínimo de esa sección, después de que el material es removido, no deberá ser menor que el requerido por UG-23(c). Cuando la transición es formada por adición de material de soldadura mas allá de lo que pudiera de otra manera ser el extremo de la junta a soldar, tal soldadura adicional (built up) deberá ser sujeta a los requerimientos de UW-42. La soldadura que se aporte denominada “enmantequillado”, puede estar parcialmente o completamente en la sección de la transición o adyacente a este. Este párrafo también aplica cuando existe una reducción en los espesores dentro de un Recipiente Esférico, o en Cilindros de Recipientes Verticales y para una transición en una junta categoría A dentro de una Tapa formada. Provisiones para juntas de transición en juntas a tope circumferenciales Tapa formada a cuerpo principal están contenidas en UW-13.

Separación entre juntas longitudinales. Excepto cuando las juntas longitudinales son radiografiadas 4” en cada lado de la intersección con la junta circunferencial, los recipientes cuyo cuerpo principal sea formado por 2 o mas anillos, deberán tener los centros de la junta longitudinal de los anillos adyacentes escalonados o separados por una distancia de al menos 5 veces el espesor de la placa de mayor espesor.

Juntas Traslapadas Para la juntas traslapadas, la superficie de traslape no debera ser menor a 4 veces el espesor de la placa interior, excepto lo establecido en UW-13 para los traslapes en Tapas – Cuerpo. A continuación se presenta la Fig.UW-13.1 indicando las juntas de traslape permisibles y la no permisibles para juntas Tapa-Cuerpo.

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Juntas soldadas sujetas a Esfuerzos de Doblez Excepto donde detalles específicos son permitidos en otros párrafos, soldaduras de filete deberán ser adicionadas donde sea necesario para reducir la concentración de esfuerzos. Las Juntas de Esquina, con soldadura de filete únicamente, no deberán ser usadas a menos que las placas que forman la esquina estén apropiadamente soportadas independientemente de tales soldaduras.

Las medidas de soldaduras de filete y de penetración parcial, deberán tomar en cuenta las condiciones de carga establecidas en UG-22, pero no deberán ser menores que las medidas mínimas especificadas en cualquier parte del Código. Eficiencias y Limitaciones en los tipos de juntas Limitaciones En Los Tipos de Junta (Se Refiere a la Geometría de la Junta a Soldar)

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Recipientes para Servicios Especiales Servicio Letal, UW-2(a) Cuando los recipientes son diseñados para servicio letal: Todas las juntas a tope deberán ser totalmente radiografiadas. Las juntas de las diferentes categorías deberán ser: Categoría A Tipo 1 Categoría B Tipo 1 o 2 Categoría C Tipo 1 o 2 (Excepto para la fabricación con junta de solape de “stub end” –Figura UW-13.5 Categoría D Penetración Completa. Servicio Criogénico – UW-2(b) Recipientes de acero al carbón operando por debajo de –55°F por UCS- 68. En aceros inoxidables por debajo de –250°F. Recipientes de acero de alta aleacion cuando las pruebas de impacto del metal base o del metal soldado son requeridas por UHA-51. Estas restricciones aplican: Categoría de la Junta A

Tipo de Junta 1 (1 o 2 para ciertos aceros inoxidables Austeniticos y sus soldaduras)

B

1o2

C

Penetración Completa (Las bridas tienen que ser pegadas con soldadura de Penetración Completa no se aceptan bridas tipo deslizante(slip-on).

D

Penetración Completa, excepto para algunos materiales de UHA-23 por UW – 2(b)(4).

CALDERAS DE VAPOR SIN FUEGO DIRECTO UW-2(c) Calderas de vapor sin fuego directo con una presión de diseño excediendo de 50 psi. Una caldera recuperadora de calor es un ejemplo de una caldera de vapor sin fuego directo.

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Categoría de la Junta

Tipo de Junta

A

1

B

1o2

C

Sin restricciones

D

Sin restricciones

Recipientes con Fuego Directo UW-2(d) Recipientes a presión o partes sujetas al fuego directo producto de la combustión de combustibles (sólidos, líquidos o gaseosos), los cuales no se encuentran dentro del alcance de las Secciones I, III, o IV.

Categoría de la Junta

Tipo de Junta

A

1

B, t > 5/8”

1o2

C

Sin restricciones

D

Sin restricciones

Radiografía ( RT ) Tipos de “RT” Total “Spot”(por puntos)

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Ninguna Requisitos de RT Además de la RT requerida por el servicio, las soldaduras a tope que excedan ciertos espesores también tienen que ser radiografiados. Por ejemplo, la Tabla UCS-57. También, UHT-57 requiere RT total para todas las juntas Tipo 1. RT Opcional Cuando la RT no es requerida por las reglas especificas del código, el grado de RT es una opción del diseño y es determinado por la eficiencia de la junta deseada y/o el factor de calidad por UW-11 y UW-12. UW-12: Eficiencias de las Juntas Cuando la RT no es especificada por el Código, esta puede ser usada como una opción de diseño, por lo cual el diseñador puede usar eficiencias de diseño más altas si se realizan radiografías adicionales. Estas opciones pueden ser aplicadas a un recipiente entero, o a incrementos de soldadura individuales o a junta como es permitido en UW12. Definiciones (a) Multiplicador del Esfuerzo: “E” es un multiplicador del esfuerzo el cual puede ser aplicable a una eficiencia de la junta o a un factor de calidad Excepto por UW-11(a)(5), los multiplicadores del esfuerzo aplican a las juntas, y no a las secciones del recipiente. El diseñador puede aplicar los multiplicadores del esfuerzo en la base de junta – por – junta. (b) Factor de Calidad: Un multiplicador del esfuerzo de 0.85 es impuesto en componentes sin costura que no cumplen con los requisitos de RT por “spot” (puntos) de UW11(a)(5)(b). Nota: La tubería o los tubos soldados tiene que cumplir con estos requisitos. Esto significa que un factor de calidad de 0.85 es impuesto además del 15% de reducción de esfuerzo que ha sido aplicado al esfuerzo admisible en la Sección II, Parte D. (c) Incremento de Soldadura: Una longitud de 50 ft. De soldadura en un recipiente, o en caso de

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recipientes múltiples duplicados, el incremento de soldadura puede incluir soldaduras en 2 o más recipientes. Un incremento de soldadura es definido en UW-52 para especificar la Longitud representada por un “spot” (punto) radiografiado (Un “spot” (punto) radiográfico tiene también que incluir el trabajo de cada soldador). UW-11(a) Radiografía Total Las siguientes soldaduras tienen que ser examinadas en su longitud total como se prescribe en UW-51. Todas las soldaduras a tope categorías A y D en secciones de recipientes o tapas donde el diseño de la junta o de la parte, esta basado en la eficiencia de la junta permitida por UW-12(a) Todas las juntas a tope en boquillas, cámaras de comunicación, etc. que excedan cualquiera de los siguiente: 10 “NPS o 1-1/8” en espesor. Las soldaduras a tope categorías B o C que intercepten soldaduras a tope categoría A, o conecten secciones sin costura o tapas deberán, como mínimo, cumplir los requisitos para RT “spot” (por puntos) por UW-52. los “spot” (puntos) radiográficos requeridos por este párrafo deberán no ser usados para satisfacer los requisitos de RT por “spot” (puntos) aplicados a otros incrementos de soldadura. Los recipientes que cumplen este criterio deberán ser estampados como RT 2. Nota: Para satisfacer el criterio de estampado RT1, las soldaduras arriba indicadas tendrían que ser radiografiadas en su longitud total. En la pagina siguiente encontraran un ejemplo de su aplicación en las diferentes juntas de un Recipiente a Presión.

UW-11(b) Radiografía por “Spot”(Puntos) Las soldaduras en secciones de recipientes o tapas donde el diseño este basado en la eficiencia de la junta permitida por UW-12(b) tienen que ser examinados por RT como es requerido por UW-52. La radiografía por “spot”(puntos) es una herramienta de inspección y un chequeo de control de calidad.

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La mínima extensión de un “spot”(puntos) a examinar por RT debe incluir: - Un “spot”(punto) de 6” por cada incremento de soldadura de 50 ft. o fracción de este. - Cada incremento de 50 ft tiene que incluir un número suficiente de puntos para examinar el trabajo de cada soldador. - La localización del “spot”(puntos) a ser RT debe ser seleccionado por el I.A. - Las radiografías requeridas para satisfacer otras reglas no deben ser usadas para satisfacer estos requisitos. En la pagina siguiente encontraran un ejemplo de su aplicación en las diferentes juntas de un Recipiente a Presión. EJEMPLO 1 (elaborar un dibujo similar pero de mejor calidad, junto con tablas y notas y reemplazar el que se ve abajo)

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EJEMPLO 2

(Idem anterior)

EJEMPLO 3

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Otras Excepciones para Boquillas Las boquillas de cualquier tamaño están exceptuadas de las radiografías por “spot”(puntos) requeridas en UW-11(a)(5)(b). CONSIDERACIONES DE ESPESOR Diseño – Requisitos Generales UG-16(b) Espesor mínimo de componentes que retienen presión. El mínimo espesor permitido para cuerpos y tapales después de formados y sin importar la forma de producto y material, deberá ser 1/16” (1.6mm), excluyendo cualquier tolerancia para corrosión, con las siguientes excepciones: 1) No aplica para placas que transfieran calor de intercambiadores de calor tipo placa; 2) No aplica para tubos de intercambiadores de calor tipo cuerpo – y – tubos, donde la tubería o los tubos sean de 6” NPS y menores; 3) El espesor mínimo de cuerpos y tapas o tapas de calderas de vapor sin fuego directo debe ser ¼” , excluyendo cualquier tolerancia para la corrosión; 4) El espesor mínimo de cuerpos y tapales usados en servicio de aire comprimido, servicio de vapor y servicio de agua hechos en materiales listados en UCS-23 , etc. deberá ser 3/32” excluyendo cualquier tolerancia para la corrosión. 5) No aplica a los tubing de enfriadores de aire e intercambiadores de calor tipo torres de enfriamiento si todas las siguientes provisiones son cumplidas: (a) Los tubing no deberán ser usados para aplicaciones de servicio letal UW-2(a) (b) Los tubing deberán estar protegidos por aletas o algún otro medio mecánico. (c) El diámetro exterior deberá ser un mínimo de 3/8” y un máximo de 1 ½”. (d) El espesor mínimo a ser usado no deberá ser menor que el calculado por las formulas dadas en UG-27 o Apéndice 1-1 y en ningún caso menor que el mayor del espesor mínimo calculado utilizando una presión de diseño de 500 psi a 70° F o 0.022”.

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UG-16(c) La tolerancia por bajo espesor en la fabricación de placas es el menor valor entre 0.01” o el 6% de el espesor ordenado, lo que sea menor. UG-16(d) La tolerancia por bajo espesor en la tubería – Si la tubería o los tubos son ordenados por su espesor de pared nominal, la tolerancia por bajo espesor en la fabricación deberá ser tomada en cuenta. Para la mayoría de la tubería la tolerancia por bajo espesor es del 12 ½%. UG-16(e) La tolerancia de corrosión en las Formulas de Diseño – Los valores en las ecuaciones están dimensionados en la condición corroída. UG-19 FABRICACIONES ESPECIALES UG- 19(a) Unidades Combinadas Cuando una unidad clasificada como Recipiente a Presión consiste de mas de una cámara sometida a presión independiente, operando a la misma o a diferentes presiones y temperaturas, cada una de estas cámaras sometidas a presión, deberá ser diseñada y construida tomando en cuenta la condición más severa de presión y temperatura coincidente esperada durante la operación normal para el tipo de servicio predeterminado. Nota: Únicamente las partes las cuales caen dentro del alcance de Sección VIII Div. 1, deberán se fabricadas cumpliendo con los requerimientos de esta división. UG-19(b) Formas Especiales Otros recipientes que no tengan la forma cilíndrica o esférica, y aquellos para los cuales no existan reglas de Diseño en esta división, pueden ser diseñadas bajo las condiciones establecidas en U-2. Cuando no sean dadas reglas de diseño en esta division, y la resistencia de un recipiente a presión o parte a presión no pueda ser calculada con un aseguramiento satisfactorio de precisión, la presión de trabajo máximo permisible del recipiente terminado deberá ser determinado de acuerdo a lo establecido en UG-101.

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UG-20 TEMPERATURA DE DISEÑO UG-20(a) Temperatura Máxima Excepto como es requerido en UW-2(d)(3), la temperatura máxima usada en el diseño no deberá ser menor que la temperatura del metal promedio ( a través del espesor) esperado bajo condiciones de operación para la parte considerada. En caso de ser necesario, la temperatura del metal deberá ser determinada por calculo o por medición del equipo en servicio bajo condiciones de operación equivalentes. UG-20(b) Temperatura Mínima La temperatura mínima del metal a ser usado en el diseño, deberá ser la mas baja esperada en servicio excepto cuando temperaturas mas bajas son permitidas por las reglas de esta División. ( Ver UCS-66 y UCS-160 ). UG-23 VALORES DE ESFUERZO MÁXIMO PERMISIBLE UG-23(a) Los valores de esfuerzo máximo permisible en tensión deberán ser tomados de las tablas apropiadas en la Sección II Parte D, (p. ej, Tabla 1 A o Tabla 1 B) a la temperatura que se espera sea mantenida en el metal bajo las condiciones de carga en consideración. UG-23(b) El esfuerzo máximo permisible longitudinal a compresión deberá ser el menor de: 1) el valor de esfuerzo máximo permisible en tensión, o 2) el valor del factor B como se determina en UG-23(b)(2) UG-23(c) El máximo esfuerzo general primario de membrana causado por la aplicación simultanea de las cargas de UG-22 deberá estar limitado a los valores de esfuerzo máximo admisible de la Sección II Parte D. Para las cargas que producen esfuerzos de flexión, el máximo esfuerzo de membrana primario mas el esfuerzo de flexión primario a través del espesor no deberá exceder 1 ½ veces el valor del máximo esfuerzo admisible de las Tablas de la Sección II Parte D.

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UG-23(d) Para la combinación de cargas por terremoto o viento con otra de las cargas de UG-22, el esfuerzo general de membrana primario no deberá exceder 1.2 veces el máximo esfuerzo admisible permitido en UG-23(a), (b), (c). ESFUERZO CIRCUNFERENCIAL VERSUS ESFUERZO LONGITUDINAL

Para un cuerpo cilíndrico de pared – delgada, sin costura, el esfuerzo circunferencial será aproximadamente el doble del esfuerzo longitudinal. En la mayoría de casos, las formulas para el espesor requerido basadas en los esfuerzos circunferenciales de UG-27 gobernaran sobre las formulas para el espesor requerido basadas en los esfuerzos longitudinales. Existen, sin embargo, unos pocos casos en los cuales esta regla general no se mantiene (p. ej. los recipientes verticales muy altos bajo cargas de viento y terremoto, o los recipientes horizontales muy largos soportables en silletas). Se debe notar que si existen juntas longitudinales y circunferenciales en un cuerpo cilíndrico, las formulas de UG-27 que están basadas en el esfuerzo longitudinal gorbernaran únicamente cuando la eficiencia de la junta circunferencial sea menor que la mitad de la eficiencia de la junta longitudinal, o cuando el efecto de las cargas suplementarias (UG-22) cause flexión longitudinal o tensión en conjunto con la presión interna que se esta investigando.

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Formulas Para Cuerpos Bajo Presión Interna Cuerpos Cilíndricos UG-27

Esfuerzo Circunferencial (Juntas Longitudinales)

En términos del radio interior (t< R/2)

PR t=

o

P < 0.385SE)

SEt or

P=

SE - 0.6P

R + 0.6t

UG-27 (c)(1)

En términos del radio exterior (t < R/2 o

t = PR0 SE + 0.4P

Cuando se rebasa esta condición los equipos serán considerados como recipientes de pared gruesa.

or

P=

SEt R0 - 0.4t

P < 0.385SE)

1-1(a)(1)

Esfuerzo Longitudinal (Juntas Circunferenciales)

En términos del radio exterior (t < R/2 o

t=

PR 2SE – 0.4P

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or

P=

2SEt R - 0.4t

P < 1.25SE)

UG-27 (c)(2)

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UG-31 Cuerpos Hechos a Partir de Tubería. UG-31 permite la fabricación de cuerpos a partir de tubería. Este simplemente establece que la formula en UG-27 deberá ser usada para calcular el espesor. Mucho cuidado debe ser tenido en cuenta en las comunicaciones entre el diseñador y el comprador cuando se ordene tubería tal como el SA-53-B. Este material puede venir en dos formas sin costura(seamless) y con costura (ERW), y por lo tanto, tiene dos valores de esfuerzo diferentes. Cuerpos Esféricos En términos del radio interior:

t=

PR 2SE – 0.2P

o

P=

2SEt R + 0.2t

UG-27 (d)

P=

2SEt

1-1(a)(2)

En término del radio exterior:

t=

PR0

or

2SE + 0.8P

R0 - 0.8t

Nomenclatura t – Espesor mínimo requerido del cuerpo, pulgadas. P – Presión del Diseño Interna,

psi.

R = R1 – Radio interior R0 – Radio exterior S – Valor del máximo esfuerzo admisible, psi (ver los valores de esfuerzo en la tabla aplicable en la Subsección C) E – Eficiencia de la junta, o la eficiencia de, junta apropiada en un cuerpo cilíndrico o esférico, o la eficiencia de ligamentos entre aberturas, el que sea menor.

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Efecto de la Carga Estática del Fluido en la Presión de Diseño del Recipiente - UG-22 Carga - La consideración principal en recipientes verticales altos o de baja presión de diseño - La presión debida a la carga estática del fluido se combinan con la presión interna. - Si la carga estática del fluido existe durante la prueba hidrostática únicamente, Algunas opciones se deben considerar: 1) probar el recipiente en posición horizontal para minimizar la carga estática. 2) reemplace la prueba hidrostática por una prueba neumática 3) revise los esfuerzos adicionales debido a la carga estática durante la prueba; No existe un limite superior en la presión de prueba [UG-99(d)], sin embargo si el recipiente es sujeto a deformación permanente visible, el Inspector tiene el derecho de rechazar el recipiente.

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La presión adicional debida a la carga estática es: P(f) = H g Donde: P(f) = La presión interna adicional debida a la carga estática del fluido H = Altura del punto superior de la columna de fluido g = Densidad del fluido

Ecuaciones para Cuerpos Cilíndricos Gruesos Apéndice 1 – Formulas de Diseño Suplementarias En el caso donde t > R/2 o P > 0.385SE Esfuerzo Circunferencial (Juntas Longitudinales), (1-2) Donde “P” es conocido y t es deseado: t = R(Z

½

(Z ½ - 1) - 1) = R0 Z ½

Donde

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Z=

SE + P SE - P

Ing. Francisco Rodríguez Lezama 59

Z–1 Z+1

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Ing. Francisco Rodríguez Lezama 60

P = SE

2 Donde Z =

R + t R

2 =

R0 R

=

2 R0 R0 - t

Ejemplo – Cuerpo Cilíndrico Bajo Presión Interna

Calcule el Espesor Requerido del Cuerpo Para Presión Interna Parámetros de Diseño: Presión de Diseño = P = 150 psig Temperatura de Diseño = T = 800° F Tolerancia de Corrosión = C = Ninguna Material del Cuerpo : SA515-70 Placa de Acero al Carbón S = 12,000 PSI Esfuerzos tomado de la Sección II Parte D, Tabla 1 A para SA515 Gr70 a 800 °F. Radiografía Total en las Juntas Longitudinales E de la Junta = 1.0 para Juntas Tipo 1.

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Radiografía Total en las Juntas Circunferenciales E de la Junta = 1.0 para Juntas Tipo 1. TD1= 96 in Diámetro Interior del Cuerpo 1 TD2 = 72 in Diámetro Interior del Cuerpo 2 3 T = 57 lb / ft Densidad del Fluido Contenido H1 = 50 ft Altura del Cuerpo 1 H2 = 50 ft Altura del Cuerpo 2 HC = 40 in Altura de la Reducción Cónica

Calculando el Espesor Requerido de los Anillos del Cuerpo Debido a la Presión de Diseño Cuerpo 1 R = ID1 2

R = 48 in

UG – 27 (c)(2) Espesor requerido basado en los esfuerzos circunferenciales

t=

P. R . SEC - 0.6 P

t =

150 . 48 . 12000 . 1.0 – 0.6 . 150

t = 0.605 in UG – 27(c)(2) Espesor Requerido Basado en los esfuerzos Longitudinales PR t=

2SEL + 0.4P

t=

150 . 48 2 . 12000 . 1.0 + 0.4 . 150

t = 0.299 in El espesor requerido basado en los esfuerzos longitudinales es aproximadamente ½ que el requerido por los esfuerzos circunferenciales 1D2 2 ESIME AZCAPOTZALCO

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Cuerpo 2 R =

R = 36 in

UG – 27(c)(1) Espesor basado en los esfuerzos circunferenciales PR t=

150 . 48 t=

SEC - 0.6P

12000 . 1.0 - 0.6 . 150

t = 0.453 in UG – 27(c)(2) Espesor basado en los esfuerzos longitudinales PR t = 2SE + 0.4P L t = 0.224 in

Repitiendo los Cálculos Incluyendo el Efecto de la Tapa Estática Cuerpo 1 – Altura del Fluido = 50’ H1 . l Pf = In2 = 144 2 ft Pf = 19.792 psi

50 pies X 57 lb/pie3 144 pulg2/pies2

=

2850 144

El Espesor requerido basado en los esfuerzos circunferenciales es ID (P + Pf ) . 2

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t= SEC – 0.6P (150 + 19.8 ) . 48 t= 12000 . 1.0 – 0.6 . (150 + 19.8 ) t = 0.684 in Cuerpo 2 – Altura del Fluido = 50’ + 40” + 50’

40 . in H = H1 + H2 + 12 .

in ft

H = 103.333 ft l Pf = H 144 .

in2 ft2

Pf = 40.903 psi

(P + Pf ) .

ID2 2

t= SEC – 0.6 . (P + Pf ) (150 + 40.9 ) . 36 t= 12000 . 1.0 – 0.6 . (150 + 40.9 ) t = 0.578 in

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Resumen de los Espesores Requeridos para los Cuerpos 1 y 2 Esfuerzos Circ. P = 150 psi Cuerpo 1 Cuerpo 2

0.605” 0.453”

Esfuerzos Long. P = 150 + Tapa Estática 0.684” 0.578”

P = 150 psi 0.299” 0.224”

DISEÑO DE TAPAS

Tipos de Diseños de Tapas Hemisférica Elíptica Torisferica ( Bombeada Esférica, o Bombeada y Rebordeada F & D ) Cónica Toriconica ( Tapa Cónica con Reborde ) Tapas Planas Cubiertas Bombeadas Esféricas ( Tapas Atornilladas )

Las Reglas del Código ASME Están Localizadas En UG-32 y el Apéndice 1-4, Tapas Formadas y Secciones con la Presión en Lado Cóncavo (Presión Interna). Estas son las tapas formadas no atornilladas tales como hemisféricas, elípticas, torisfericas, cónicas y toriconícas. UG-33, Tapas Formadas con la Presión en el Lado Convexo (Presión Externa) Apéndice 1-5, Tapas Cónicas y Reducciones Bajo Presión Interna, las reglas para el diseño del refuerzo cuando sea necesario en la unión del cono – al – cilindro. UG-34, Tapas Planas No-arriostradas y Cubiertas (tapas planas, cubiertas planas, bridas ciegas, circulares y no-circulares, soldadas, atornilladas, roscadas etc.) UG – 35, Otros Tipos de Cierres

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Cubiertas Bombeadas Esféricas, Apéndice 1-6 Cierres de Acondicionamiento Rápido, UG-35(b) UG – 47, Superficies Arriostradas o Placas Planas Arriostradas

t D

= =

D0 h L

= = =

espesor mínimo requerido de la tapa después del formado diámetro interior del faldón de la tapa; o la longitud interior del eje mayor de una tapa elíptica; o el diámetro interior de una tapa cónica en el punto en consideración medido perpendicular al eje longitudinal. diámetro exterior (similar al diámetro interior) la mitad de la longitud del eje menor de una tapa elíptica radio interior de la esfera o de corona para tapas torisfericas y hemisféricas

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r a

= =

Di

=

P

= =

radio interior de rebordeo la mitad del ángulo incluido del cono en la línea de centro de la tapa diámetro interior de la porción cónica de una tapa toriconica en su punto de tangencia con el reborde, medido perpendicular al eje del cono D – 2 r(1-cos α) presión de diseño interna

Tapas Elípticas 2:1 El eje menor es la mitad del eje mayor D

=2

2h Una aproximación aceptable de las tapas elípticas 2:1 es una con un radio de rebordeo de 0.17D y un radio de bombeo esférico de 0.90D, [ UG-32(d) ]. El mínimo espesor requerido a la MAWP esta dado en UG-32(d) como PD

2SEt

t = 2SE – 0.2P

o

P = D + 0.2t

Otras Tapas Elípticas Para otras relaciones de ejes mayor y menor de tapas elípticas el Apéndice 1-4(c) suministra las formulas. En términos del diámetro interior PDK t=

2SE – 0.2P

2SEt o

P=

KD + 0.2t

Tapa Torisferica

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Tapa Bombeada y Rebordeada ( F & D ) Tapa F & D Estándar ASME Tapa F & D Estándar ASME L = D0 = diámetro exterior del faldón r = 6%L = 6% del radio interior de la corona = 6% D0 = diámetro exterior del faldón Las Formulas para el Espesor y la Presión para este caso son dadas en UG-32(e) 0.885PL t=

SEt o

P=

SE – 0.1P

0.885L + 0.1 t

Para materiales que tengan una mínima resistencia a la tensión que exceda de 80,000 psi las tapas torifericas deberán ser diseñadas usando un esfuerzo admisible, S, igual a 20,000 psi a temperatura ambiente y reducido en la proporción de reducción en el máximo esfuerzo admisible a la temperatura de diseño. Tapas Torisfericas Tapas F & D No – Estándar ASME Las formulas para otras proporciones son suministradas en el Apéndice 1-4(d) En términos del radio interior PLM t = 2SE – 0.2P o

P=

2SEt LM + 0.2t

UG-32(j) Para cualquier tapa no arriostrada el radio interior de la corona deberá no ser mayor que el diámetro exterior del faldón. Para una tapa torisferica o (F & D) el radio interior de rebordeo deberá no ser mayor que el 6% del diámetro exterior del faldón de la tapa pero en ningún caso menor que 3 veces el espesor de la tapa

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L Máximo = D.E. del faldón, i.e. Do R Mínimo = 6% del D:E: del faldón, i.e. Do Pero en ningún caso menor que 3 veces el espesor de la tapa. Él limite máximo de L coloca un limite en la planitud de la tapa. Un mayor L acerca la tapa a una placa plana. Él limite mínimo de r controla la curvatura. Una menor curvatura hace el cambio más abrupto. Un mayor r implica un cambio más gradual Transición Cónica UG-32(1) Todas las tapas formadas, mas gruesas que el cuerpo, las cuales vayan a ser soldadas a tope, deberán tener una longitud de faldón para cumplir con los requisitos de la Figura UW-13.1 esto suministra una transición 3:1 y una tolerancia para el desalineamiento de la línea de centro. Todas las tapas formadas, con un espesor igual o menor que el espesor del cuerpo, al cual se van a ser soldadas a tope, no necesitan tener un faldón integral. Cuando un faldón es suministrado, su espesor deberá ser al menos igual al requerido para un cuerpo sin costura del mismo

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diámetro. En otras palabras la porción del faldón para este caso es tratada como un cuerpo sin costura.

REQUISITOS DE ESPESOR UG – 32(a) Y UG – 32(b) Para las tapas formadas (elípticas, torisfericas, hemisféricas y toriconicas) después del formado, el espesor requerido es el espesor en el punto mas delgado después del formado. Es una costumbre el usar una placa mas gruesa para prevenir el posible adelgazamiento durante el proceso de formado (ver pie de nota 18). El espesor de una tapa no arriostrada elíptica o torisferica no debera

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en ningún caso ser menor que el espesor requerido de una tapa hemisférica sin costura dividido por la eficiencia de la junta de la tapa al cuerpo. Tapa Hemisférica UG-32(f) Cuando el espesor de una tapa hemisférica no exceda 0.356L o P no exceda 0.665SE. t=

PL 2SE – 0.2P

o

P=

2SEt LM + 0.2t

Para cuerpos esféricos gruesos vea las formulas en el Apéndice 1-3. Un cuerpo hemisférico delgado en términos del material es el mas eficiente o el componente mas delgado que pueda ser diseñado para presión interna. Este utiliza el material en la total extensión ya que ambos el esfuerzo longitudinal y el esfuerzo circunferencial son iguales. También, típicamente el espesor de la tapa hemisférica es aproximadamente igual a la mitad del espesor de un cuerpo cilíndrico. Ejemplos de Tapas A) Descripción:

Una tapa F & D estándar ASME con un radio interior de la corona igual al diámetro exterior del faldón y un radio interior de rebordeado igual al 6% del radio de la corona

De UG-32(e)

t=

P L S E

= = = =

0.885PL SE – 0.1P

presión de diseño (psi) = 150 psi radio interior de la corona (pulg.) = 72 pulg. esfuerzo admisible (psi) = 12 ksi para SA-515 Gr70 @ 800°F eficiencia menor de cualquier junta en la tapa = 1.0

0.885(150)(72) (12000)(1.0) – 0.1(150) ESIME AZCAPOTZALCO

= 0.798 “

Ing. Francisco Rodríguez Lezama 71

t=

B) Descripción:

Una tapa F & D 80/10. En otras palabras una tapa torisferica que tiene un radio de corona interior del 80% del D.E. del faldón y un radio interior de rebordeado del 10% del D.E. del faldón

Del Apéndice 1-4

t=

PLM 2SE – 0.2P

M = factor para las tapas torisfericas el cual depende de la proporción geométrica de la tapa L/r, donde r es el radio interior del rebordeado. Los otros parámetros están definidos arriba. L

=

r

72(80%) = 57.6 72(10%)

=

8

7.2

M = 1.46 de la Tabla 1-4.2 o la ecuación.

t =

D) Descripción:

(150)(57.6)(1.46) 2(12000)(1.0)-0.2(150)

= 0.527 “

Una Tapa Elíptica 2 : 1

De UG-32(d) PD 2SE – 0.2P ESIME AZCAPOTZALCO

Ing. Francisco Rodríguez Lezama 72

t=

(150)(72) 2(12000)(1.0)-0.2(150)

t =

E) Descripción :

= 0.450 “

Tapa Hemisférica.

De UG-32(f)

t=

t = F) Descripción :

PL 2SE – 0.2P (150)(72/2) 2(12000)(1.0)-0.2(150) = 0.225 “

Una Tapa elíptica 2:1 aproximada como una Tapa F & D con L = 0.9D y r = 0.17D

De UG-32(d) y el Apéndice 1-4 (d) L = 0.90D = 0.90(72) = 64.8 r = 0.17D = 0.17(72) = 12.24

L r

M =

1

64.8 5.29 12.24 =

=

=

4

√ L

3 +

r

√ ESIME AZCAPOTZALCO

Ing. Francisco Rodríguez Lezama 73

M =

1

3 +

5.29 = 1.33

4

t =

t =

PLM 2SE – 0.2P (150)(64.8)(1.33) 2(12000)(1.0)-0.2(150)

= 0.539

Se debe notar que en los cálculos de arriba por simplicidad el diámetro exterior del faldón se tomo como igual al diámetro interior en la definición del radio de la corona y el radio de rebordeo. La diferencia es despreciable debido a que un componente delgado es comparación con el diámetro. Una comparación de los espesores requeridos para los diferentes diseños de tapas y un cuerpo cilíndrico son mostrados abajo.

Tapas Cónicas

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La tapa cónica es similar al cuerpo cilíndrico y es analizada expresando el radio de curvatura tangencial en términos del radio, p.ej. R1 = R/cos α Alfa, α, es la mitad del ángulo incluido del cono.

Formulas del Cono La ecuación de equilibrio de la tapa cónica, para los esfuerzos Tangenciales ( similares a la dirección circunferencial )

σ= t

PR t cos α

La formula del Código en UG-32(g) para las tapas cónicas

SE – 0.6P =

PD 2t cos α

La formula del Código en UG-27 para los cuerpos cilíndricos SE –0.6P =

PR t

=

PD 2t

Las similitudes entre las formulas para los cuerpos cilíndricos y las Tapas cónicas son obvias. La Unión Cono – A – Cilindro

El diagrama de fuerzas en la unión del cono al cilindro muestra el esfuerzo circunferencial de compresión en la unión debido a la geometría o a la

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Ing. Francisco Rodríguez Lezama 76

dirección de la presión aplicada. Además existen unas restricciones de compatibilidad

A mayor ángulo mayor es la fuerza. El Código relaciona esta fuerza interna por la limitación del ángulo a 30° y reforzando la unión de acuerdo al Apéndice 1-5. para ángulos mayores de 30° un análisis de la discontinuidad puede ser realizado de acuerdo a 1-5(g). Formulas para el Cono y las Reducciones Cónicas – UG-32(g) Un eje común de los elementos del recipiente, p.ej. alineamiento de la línea de centros No existe rebordeos en la unión La mitad del ángulo incluido, α, es menor o igual a 30° PD t =

2Setcosα or

2cosα (SE-0.6P)

P = D + 1.2tcosα

La Mitad del Angulo Incluido Mayor De 30 Grados UG-32(h)

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Una tapa toriconica puede ser usada en vez de una tapa cónica cuando la mitad del ángulo incluido es mayor de 30 grados. El espesor del rebordeo es determinado usando las formulas para una tapa torisferica en la cual el radio de la corona, L, es definido como L =

Di 2cosα

Donde Di = diámetro interior en el punto de tangencia del reborde Di = D –2r(1-cos α ) Alternativamente, una reducción cónica con α >30° sin reborde puede ser usada sin un análisis de la discontinuidad es realizado satisfaciendo los requisitos de 1-5(g), [ Refiérase a UG-32(g) Y UG-32(h) ]

Rigidizadores de la Reducción Cónica.

Un anillo rigidizador deberá ser suministrado cuando sea requerido por las reglas de 1-5(d) y (e), [ vea UG-32(g)] El esfuerzo no es requerido cuando el ángulo calculado D > α. Los valores de D están tabulados en 1-5. De otra manera el refuerzo es requerido. El Apéndice 1-5 da las ecuaciones para calcular el área requerida para el

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anillo de refuerzo. Además el Código de la localización y distancia del anillo desde la unión. Secciones

Cónicas Oblicuas UG-36(g)

El mayor medio ángulo incluido puede ser usado en las formulas de diseño. Ejemplo de Reducción Cónica

Parámetros de Diseño Todas las secciones del recipiente tienen un eje común No se asumen transiciones con rebordeos La mitad del ángulo incluido es menor de 30 grados Presión de Diseño = 150 psi Temperatura de Diseño = 800°F

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Sin tolerancia de corrosión Se asume radiografía total No hay restricciones de servicio Material = SA 515 Gr. 70 (placa de acero al carbón) Diámetro en el final grande = 96 pulgadas D.L. Diámetro en el final pequeño = 72 pulgadas D.L. De la geometría la mitad del ángulo incluido es 96 – 72 2 tan (α ) = 40 Luego α = 17 grados

El espesor para la reducción cónica es determinado usando las formulas de UG-32(g)

PD t = 2cosα (SE-0.6P)

(150)(96)

t =

= 0.632 ”

2cos(17)(12000(1.0) - 0.6(150)) Ejemplo de Diseño de Secciones Reducidas Cónicas Requisitos de Anillos de Refuerzo (1-5)

I.

Determine P/SsE1, luego de la Tabla 1 –5.1 encuentre Δ

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1. Final grande: P

150 =

SsE1

=

0.0125

12000(1.0)

donde: Ss = E1 =

esfuerzo admisible del cuerpo eficiencia de la junta longitudinal en el cono / cilindro

De la Tabla 1-5.1; Desde que P = 0.0125 > 0.009 SsE1 D = 30°

un anillo de compresión no es requerido desde que

30° > 17° 2.

Final pequeño P

150 =

SsE1

=

0.0125

12000(1.0)

Interpolando en la Tabla 1-5.2: P/ SsE1 0.010 0.0125 0.020

Δ 9.0 Δ1 12.5 Δ1 = 9.875°

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Desde que Δ1 = 9.875° y es menor que 17°, un anillo de refuerzo es requerido Determine k : y k=

, Pero k no puede ser menor de 1.0 S R ER

Cuando el anillo de refuerzo esta en el cuerpo y = SsEs k=

12000(30E6) = 1.0 12000(30E6)

II. Determine el área de la Sección del anillo de refuerzo para el final pequeño kQsRs

Δ 1 -

Ars =

α

SsE1

tan α

Donde Qs = la suma algebraica de PRs

lb and

2

f2 in

f2 = carga axial en el final pequeño debida al viento, peso muerto, etc., excluyendo la presión, lb/in. f2 = 0.0

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150(36) Qs =

lb =

2700

2

in

(1.0)(2700)(36) Ars = 12000(1.0)

9.875

1–

tan(17)

17

Ars = 8.1(0.42)(0.31) = 1.05 in2

Cuando el espesor, menos la tolerancia de corrosión, de la reducción y/o el cilindro excede el requerido por la formula de diseño aplicable, el exceso de espesor puede ser considerado para contribuir al anillo de refuerzo requerido de acuerdo con la siguiente formula.

Aes

( tc - t r ) = 0.78 √ Rs t s = ( t s – t ) + cos α

En nuestro ejemplo, el anillo de refuerzo tiene que estar localizado dentro de una distancia de ( Rs ts) ½ (final pequeño) desde la unión de la reducción y el cilindro pequeño. El centroide ( para un material homogéneo este es el centro de gravedad) De el área agregada deberá estar dentro de una distancia de 0.25 (Rs ts) ½ (final pequeño). Tapas Planas UG-34 Tapas planas no arriostradas, cubiertas, bridas ciegas

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Placas y cubiertas circulares y no circulares Soldadas y atornilladas Las formulas son derivadas de la teoría elástica de placas con pequeñas deflexión. La condición del borde o el efecto del borde es tenida en cuenta para determinar el factor – C Para placas soldadas únicamente, el factor – C incluye un factor de 0.667 el cual efectivamente incrementa el esfuerzo admisible a 1.5S (p.ej. Flexión). Para placas atornilladas, la preocupación es la deformación y un esfuerzo admisible mas pequeño disminuye la posibilidad de fuga.

Ecuaciones para Placas Planas Placas soldadas circulares no arriostradas

√

CP SE

t =d

Placas circulares atornilladas

√

t =

CP d

1.9WhG +

SE

SEd3

Placas soldadas no circulares no arriostradas rectangulares, elípticas, oblongadas o segmentadas.

t=d

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√

ZCP SE

Ing. Francisco Rodríguez Lezama 84

Donde Z = 3.4 - 2.4

d/ D

< 2.5 ( Z : Factor de Forma)

Placas atornilladas no circulares no arriostradas cuadradas, rectangulares, elípticas, oblongadas o segmentadas

t=d

√

ZPC

6WhG +

SE

SELd3

Definición de los Símbolos

d = diámetro o el lado corto, medido como se indica en la Figura UG-34 C = un factor que tiene en cuenta el método de fijación. Este también incluye un incremento en el esfuerzo admisible por flexión a 1.5S para placas soldadas únicamente. P = presión de diseño S = esfuerzo máximo admisible, de las tablas de esfuerzo E = eficiencia de la junta, de la Tabla UW-12, para cualquier soldadura categoría A como se define en UW-3(a)(1). Z = un factor para tapas no circulares.

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W = carga total de los tornillos como se determina por el Apéndice 2 hg = brazo del momento de empaque. L = perímetro de una tapa no circular atornillada medido a lo largo de la línea de centro de los huecos para tornillos

Tipos de Tapas Planas

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Teoría Elástica de Placas

Placas circulares simplemente soportadas bajo presión uniforme

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σ = 0.309 P (d/t)2

Placas circulares fijas bajo presión uniforme σ = 0.188 P (d/t)2 El factor –C representa el efecto de la condición del borde en el máximo esfuerzo. (Nota: El máximo esfuerzo no necesariamente ocurre en la misma localización, tal como en el centro para una placa simplemente soportada). C = 0.309 Teórico para placas simplemente soportadas C = 0.188 Teórico para placas fijas Para placas soldadas un incremento en el esfuerzo admisible en flexión es permitido hasta 1.5S. C = 0.309 / 1.5 = 0.205 placas simplemente soportada C = 0.188 / 1.5 = 0.125 placa fija Para cubiertas atornilladas el limite del esfuerzo es 1.0 S C = 0.308 placa simplemente soportada C = 0.3 valor del ASME Fig. UG-34 (j), (k) (p.ej. simplemente soportada)

Los otros valores de C en UG-34 representan las otras condiciones del borde, la rigidez relativa pf de la placa y el cuerpo o el d efectivo de la placa.

Detalles de las Soldaduras en Juntas de Esquina UW-13(e) Figura UW-13.2, Típico para Tapas Planas No Arriostradas

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Estos son algunas soldaduras típicas de fijación de placas a cuerpos permitidas para formar una junta de esquina. Estas también incluyen los requisitos de tamaño de las soldaduras.

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Juntas de Esquina No-Permitidas

Una característica común de estas soldaduras de fijación es que estas no están capacitadas para suministrar una resistencia significante al momento. Esto es importante desde que para las placas el método de transferencia de la carga primaria es la flexión.

Ejemplo del Diseño De Tapa Plana Soldada No Arriostada Parámetros de Diseño : Presión de Diseño = 150 psi Temperatura de Diseño = 800°F Tolerancia de Corrosión = Ninguna

Material = SA515-70,

S = 12 ksi

Espesor del cuerpo = 3/4”

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D.I, del cuerpo = 96 in Radiografía total efectuada en el recipiente Sin Restricciones de Servicio Cubierta circular y sin costuras Tapa Plana pegada al cuerpo según la Fig. UG-34 (f) Donde C = .33m > .20

√

t = d CP/SE

m = t r/ t s =

tr =

∴ m =

Espesor requerido del cuerpo sin costura / Espesor actual del cuerpo menos la C.A.

(150)(96 / 2) = 12000(1.0) – 0.6(150)

PR SE - 0.6P

0.61 0.75

= 0.61 ’’

= 0.813

C = 0.33(0.813) = 0.268 > 0.20

t = 96

√ 12000(1.0) .268(150)

= 56

Bridas ANSI B16.5 Las bridas ciegas circulares de materiales ferrosos de acuerdo con el ANSI B 16.5 y UG-11(a)(2) deberán ser Aceptables para los diámetros y para el rateo de presióntemperatura de la Tabla 2 del ANSI B 16.5 con los tipos de fijación mostrados en la Fig. UG-34 esquemas ( j ) y ( k )

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SUPERFICIES ARRIOSTRADAS UG-47 – Superficies arriostradas P t =p SC donde : p = el paso máximo entre cualquier conjunto de riostras P = presión de diseño S = esfuerzo máximo admisible (Sección II, Parte D) C = un factor que afecta el factor de seguridad relacionando el método de fijación entre la riostra y la placa plana Rango de 3.2 > C > 2.1 UG-31(i) Si una tapa elíptica, torisferica, hemisférica, cónica o toriconica es de un espesor menor que el requerido por UG- 32, este deberá ser tratado como una superficie plana arriostrada de acuerdo a UG-47

DISEÑO A PRESIÓN EXTERNA (UG-28) Teoría detrás de la Presión Externa Reglas del Subpart 3 de la Sección II Parte “D” Pandeo Analogía A Una Columna Un cuerpo cilíndrico delgado es análogo a una columna. ESIME AZCAPOTZALCO

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Una columna puede ser simplemente definida como un miembro que falla en compresión por pandeo, o se colapsa. El esfuerzo que acompaña la falla por pandeo es siempre menor que el que se requiere para fallar directamente por compresión Una columna en tensión podría llevar una carga mayor que la misma columna en compresión; un cuerpo cilíndrico delgado bajo presión interna podría llevar una mayor carga que el mismo cuerpo bajo presión externa. Resistencia al Pandeo La resistencia de un recipiente bajo presión externa depende de su longitud, diámetro, espesor y las propiedades mecánicas del material. La presencia de irregularidades en una columna bajo compresión puede reducir notoriamente su resistencia pero tienen un efecto menor sobre la misma columna bajo tensión; comparativamente, las irregularidades en un cilindro delgado bajo presión externa reducirán notoriamente su resistencia pero tendrán un efecto pequeño en el mismo cuerpo bajo presión interna. Relación Entre la Geometría del Recipiente y la Resistencia del Recipiente 1.- La presión colapsante independientemente de la longitud (L/Do); depende únicamente de (Do/T): a) Recipientes muy largos donde las cargas están demasiado aparte para ejercer influencia en el centro del recipiente b) Recipientes muy cortos donde las tapas están demasiado cerca tal que ellas previenen el colapso del recipiente bajo presión externa hasta que la fluencia es alcanzada. 2.- La presión colapsante depende de la longitud (L/Do), como también de (Do/T). a) Recipientes más cortos que una cierta longitud critica.

Tipos de Formulas Las formulas para el diseño de recipientes bajo presión externa pueden ser divididas en tres tipos generales: 1) Formulas de esfuerzo, o cedencia para recipientes cortos

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2) Formulas de inestabilidad conteniendo ambos términos L/Do y Do/T para recipientes de longitud intermedia 3) Formulas de inestabilidad conteniendo únicamente Do/T para } recipientes largos.

Factores de Seguridad El criterio de diseño de la Sección VIII División 1 para fijar los esfuerzos admisibles para presión externa para cuerpos cilíndricos, se encuentra en el Apéndice Q y es: El mas bajo de los siguientes 1) El 33% del esfuerzo critico de pandeo con un factor de 80% por tolerancia. 2) El 33% de la mínima resistencia a la cedencia y la resistencia a la cedencia a la temperatura. 3) El 66% del esfuerzo promedio para producir fluencia lenta a una relacion de 0.01% / 1000 horas (1% / 100,000 horas) 4) El 100% del esfuerzo admisible en tensión.

Selecciona el valor menor de los cuatro criterios de arriba.

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Ejemplo de Diseño. Espesor de una Tapa Formada Bajo Presión externa Ejemplo de Diseño. Espesor de un Cuerpo Cilíndrico Bajo Presión externa XX – CARTA GEOMÉTRICA – 1 XX – CARTA GEOMÉTRICA – 2 XX – CURVA DE REFERENCIA DEL MATERIAL XX – GRAFICA DE PRESION EXTERNA 15 PSI = Full Vacuum = Vacío Total

Pa =

4B 3 (Do/t)

B = Valor máximo de esfuerzo a compresión admisible.

ESPESOR DEL CUELLO DE LAS BOQUILLAS UG-45 Espesor del Cuello de las Boquillas de Servicio (No incluye RegistroHombre o Mano-Hombre) El espesor del cuello de las boquillas esta basado en: 1) El espesor requerido por las cargas de UG-22 (p.ej. presión interna y externa, cargas externas) 2) El espesor del cuello de la boquilla con relación al espesor del cuerpo o tapa a la cual la boquilla va fijada. 3) El espesor minimo de una tubería con una pared estándar Cuando una tolerancia por corrosión es especificada, y UG-45(b)(4) controla el espesor del cuello de la boquilla, una tubería con un espesor mayor que el estándar tiene que ser usada.

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UG-45(a) pertenence a las aberturas de acceso y aberturas para inspección; el espesor es el calculado por las cargas de UG-22 únicamente. Ejemplo de Calculo del Espesor del Cuello de la Boquilla DADO : Presión Interna D.E. Cuerpo Material del Cuerpo & Boquilla Espesor Nominal del Cuerpo Diámetro de la Boquilla Tolerancia de Corrosión

= 35 psi = 96 pulg. = SA-516-60, S = 20 ksi = 1.0 pulg. = 14 pulg. = Ninguna

UG-45(a) espesor calculado por las cargas de UG-22 + CA tr n

=

PR0 = SE + 0.4P

35(7) = 0.016 ” 20000(1.) + 0.4(35)

UG-45(b)(1) el espesor requerido para el cuerpo bajo presión interna + CA tr=

PR0

3.5 (48)

=

SE + 0.4P

= 0.112”

20000(1.) + 0.4(35)

UG-45(b)(4) mínimo espesor de la tubería de pared estándar + CA Para 14” NPS Estándar, t = .875(.375) = 0.328 pulg. El espesor de la boquilla requerido es el mayor de: 1. 0.016 pulg. 2. el mas pequeño de : a) .112 pulg. < - Controla

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b) .328 pulg. El espesor requerido del cuello de la boquilla no debe ser menor de 0.112 pulg. Si la forma de producto usada es tubería, la cedula de la tubería deberá ser t nom ≥ 0.112 / 0.875 = 0.128” Las aberturas en las porciones cilíndricas o cónicas del recipiente, o en las tapas formadas, deberán ser preferiblemente circulares, elípticas, u oblongadas. Sin embargo el Código no prohíbe otras formas de aberturas. Cuando las relación de aspecto de una abertura elíptica u oblongada excede 2:1, el refuerzo a través de la dimensión corta deberá ser incrementado para prevenir la excesiva distorsión debida al momento de giro.

UG-36(b) Tamaños De las Aberturas 1. Cuerpos con diámetros ≤ 60”, la abertura que no exceda ½ del diámetro o 20”. 2. Cuerpos con diámetros > 60”, la abertura que no exceda 1/3 del diámetro o 40”. 3. Para las aberturas que excedan los límites arriba indicados, las reglas suplementarias del Apéndice 1-7 deberán ser satisfechas además de las reglas de UG-36 a UG-43. Las aberturas reforzadas apropiadamente en las tapas formadas y los cuerpos esféricos no están limitadas en tamaño. Cuando una abertura es mayor que la ½ del diámetro interior del cuerpo, las secciones de reducción cónica pueden ser usadas como una alternativa de refuerzo. Vea UG-36(b)(2)(a-d). (Vea también la Sección VIII División 2 – AD-211 y AD-212.) EXCEPCIONES DEL REFUERZO UG-36(c)(3) Excepciones Del Refuerzo en Cuerpos y Tapas Formadas Las aberturas en recipientes que no están sujetos a rápidas fluctuaciones

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en la presión no requieren refuerzo otro que el inherente a la construcción bajo las siguientes condiciones : a) conexiones soldadas o soldadas con “brazing” con una abertura finalizada (finished opening) no mayor que: 3 1/2 pulg. De diámetro – en cuerpos o tapas de recipientes de 3/8 pulg. o menos de espesor. 2 3/8 in. De diámetro – en cuerpos o tapas de recipientes mayores de 3/8 pulg. de espesor. b) para conexiones roscadas, atornilladas, o expandidas en las cuales el hueco cortado en el cuerpo o tapa no es mayor que 2 3/8 pulg. de diámetro. c) ningunas dos aberturas sin refuerzo deberán tener sus centros mas cerca que la suma de sus diámetros

d) ningunas dos aberturas sin refuerzo en un racimo de tres o mas deberán tener sus centros mas cerca de los siguiente: Para cuerpos cilíndricos o cónicos ( 1 + 1.5 cosθ ) (d1 + d2 )

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Para cuerpos con doble curvatura o tapas, (d1 + d2)

UG-36(d) Las aberturas podrán ser colocadas en las juntas soldadas. Vea UW-14 para los requisitos adicionales.

UG-39(a) Excepciones Del Refuerzo en Tapas Planas Las aberturas SENCILLAS que no excedan los limites de tamaño indicados en UG-36(c)(3)(a) & (b) y no excedan ¼ del diámetro de la Tapa o la dimensión mas corta de la tapa a la abertura están exceptuadas de realizar los cálculos de refuerzo. TEORIA DEL REFUERZO Teoría de una Abertura Reforzada La teoría básica de las aberturas reforzadas es suministrar patrones con material adicional en la región de la abertura para llevar las cargas alrededor de la abertura. Las reglas del área de reemplazo de UG-37 a UG-41 asumen que la carga solo proviene de la presión interna.

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La Sección VIII, División 1 usa una regla de reemplazo simple: una porción del material que haya sido removido por la abertura, y la cual es necesaria para satisfacer el equilibrio estático, tiene que ser reemplazado dentro de ciertos límites de la abertura. El área a ser reemplazada es una función de dos variables: tr - el espesor requerido basado en los esfuerzos primarios de membrana “circunferenciales” o los esfuerzos primarios de flexión. d - el diámetro final de la abertura circular, o la dimensión final (longitud de la cuerda) de una abertura no radial.

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En general, para cuerpos y tapas formadas (componentes sujetos a esfuerzos de membrana) : Área Requerida = d x tr x F d =

tr = F =

Donde : Diámetro o longitud de la cuerda de la abertura final en el ángulo bajo consideración. Espesor requerido (UG-37 Nomenclatura) Factor de corrección el cual compensa

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la variación en los esfuerzos por presión en los diferentes planos con respecto al eje del recipiente. Solamente aplica a aberturas íntegramente reforzadas en cuerpos y conos. UG-37 AREA DE REFUERZO REQUERIDA PARA PRESIÓN INTERNA Y EXTERNA EN ABERTURAS HECHAS EN CUERPO Y TAPAS FORMADAS

(c

) Diseño por Presión Interna.

El área de refuerzo total de la sección A requerida en un plano dado a través de la abertura para un cuerpo o cabeza formada bajo presión interna deberá no ser menor que A = dtrF + 2tn trF(1 –fr1) ( d ) Diseño por Presión Externa (1) El refuerzo requerido para aberturas en recipientes de pared sencilla sujetos a presión externa necesitan ser solamente el 50% de aquel requerido en (c) arriba, donde tr es el espesor requerido de pared por las reglas para recipientes bajo presión externa. (2) El esfuerzo requerido bajo aberturas en cada cuerpo de un recipiente de paredes múltiples deberá cumplir con (1) arriba cuando el cuerpo este sujeto a presión externa, y con (c) arriba cuando el cuerpo este sujeto a presión interna, indiferentemente de cuando exista o no una conexión común asegurada a mas de un cuerpo por soldaduras que resistan.

( e ) Diseño por Presión Interna y Externa Alternadas. El refuerzo de recipientes sujetos a presiones interna y externa alternadas deberá cumplir con los requisitos de (c) arriba para presión interna y de (d) arriba para presión externa. ( f ) Los detalles y las formulas para el área requerida y el área disponible están dados en la FIG. UG-37.1. ESIME AZCAPOTZALCO

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Sección VIII, Div.1 UG-37 Fuentes de Refuerzo Existen cinco fuentes de refuerzo: 1. A1 : Exceso de espesor en el cuerpo 2. A2 : Exceso de espesor en la proyección externa de la boquilla 3. A3 : Exceso de espesor en la proyección interna de la boquilla 4. A4 : Área disponible en las soldaduras 5. A5 : Parche de refuerzo Tolerancia de Corrosión Por UG-36(c)(1), ningún metal agregado como tolerancia de corrosión puede ser considerado como refuerzo. Per UG-16(e) los símbolos dimensionales usados en todas las formulas de diseño a través de esta división representan dimensiones en la condición corroída. Ug-40 Limites de Refuerzo Paralelos a la pared del recipiente, el mayor de: d – diámetro de la abertura finalizada Rn + t + tn Paralelo a la pared de la boquilla, el menor de: 2.5t 2.5tn + t e

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Donde: Rn = radio de la abertura finalizada tn = espesor de pared de la boquilla sin tolerancia por bajo espesor. t = espesor de pared del recipiente te = espesor del parche de refuerzo Resistencia Del Refuerzo (UG-41) Si el material de refuerzo usado (parche, boquilla, metal soldado depositado, et.) tiene un valor de esfuerzo admisible mayor que el del material del recipiente, ningún crédito podrá ser considerado debido a este valor de esfuerzo mas alto. Si el material de refuerzo tiene un valor de esfuerzo menor que el del material del recipiente, el área de refuerzo suministrada deberá ser incrementada por la relación inversa de los esfuerzos de los dos materiales. Factor de Reducción de la Resistencia fr = Sn Sv Sn = esfuerzo admisible del material del refuerzo Sv = esfuerzo admisible del material del recipiente Abajo esta un ejemplo donde fr es usado : A = dtrF + 2tntrF(1-fr1) Para boquillas que no penetran el cuerpo, fr1 = 1.0: A = dtrF Aberturas Múltiples UG-42 Refuerzos de Aberturas Múltiples En Cuerpos y Tapas Formadas Las dos aberturas deberán ser reforzadas en el plano que conecta los centros de acuerdo con UG-37, UG-38, UG-40 Y UG-41.

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El área de refuerzo combinada deberá no ser menor que la suma de las áreas requeridas por cada abertura. Ninguna porción de la sección deberá ser considerada como aplicado a mas de una abertura, ni considerada mas de una vez en el área combinada.

Un traslape deberá ser proporcionado entre las dos aberturas teniendo en cuenta la relación de sus diámetros. Si el área de refuerzo entre las 2 aberturas es < 50%, use las reglas suplementarias del Apéndice 1-7. Para series de aberturas con la misma línea de centro, trate estas como una sucesión de parejas de aberturas.

Para 4 ” f : 4

= 0.19(3.5) = 0.67 “

4 + 17 Para 17 ” f : 17

= 0.81(3.5)

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= 2.83 ”

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4 + 17 Tres o mas aberturas en cuerpos y tapas formadas La mínima distancia entre centros de cualquier dos de estas aberturas deberá ser 1 1/ 3 veces el diámetro promedio y el área de refuerzo entre cualesquiera dos aberturas deberá ser al menos igual al 50% del total requerido por las dos aberturas. Si la distancia entre dos centros de tales aberturas es < 1 1/3 x el diámetro promedio tenemos: Ningún crédito puede ser considerado por cualquier material entre estas aberturas. Las aberturas deben ser reforzadas usando UG-42(c). Reforzar cualquier número de aberturas adyacentes por UG-42(c) Use una abertura equivalente asumida que encierre todas estas aberturas. Para los limites de refuerzo use UG-40(b)(1) Y (c)(1). Las paredes de las boquillas actuales no deberán ser consideradas a tener valor de refuerzo. Use el Apéndice 1-7 cuando la abertura asumida excede los límites en UG-36(b)(1) para aberturas grandes. UG-39 : Refuerzo Requerido Para Una Abertura Sencilla En Tapas Planas UG-39(b)(1) : Abertura Normal Para una abertura sencilla con un diámetro que no excede ½ del diámetro o la dimensión mas corta de la tapa (vea UG-34)

A = 0.5dt +ttn ( 1-fr1 ) donde:

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d = diámetro final de la abertura circular (vea UG-37 para la definición de aberturas no-radiales) t = mínimo espesor requerido de una tapa plana o cubierta Ing. Francisco Rodríguez Lezama 106

Incrementa el espesor por los cálculos de UG-34 [UG-39(d)(1)] UG-39(c) : Abertura Grande Las tapas planas las cuales tengan una abertura con un diámetro > ½ del diámetro de la tapa deberán ser diseñadas como sigue: UG-39(c)(1) : El Apéndice 14-20 (Tapas planas integrales (circulares) con una abertura grande, sencilla, circular, centrada) con los factores indicados en el Apéndice 2 (Reglas para conexiones bridadas con empaques tipo anillo)

UG-39(c)(2) : Provisiones son hechas para el diseño de los huecos alrededor de la abertura central.

UG-39(c)(3) : Para los otros tipos diferentes a los descritos arriba, no existen reglas especificas, Refuerzo Requerido Para U-2(g) debe ser cumplido. Aberturas Múltiples En Tapas Planas UG-39(b)(2) : Aberturas Estándar Ampliamente Espaciados Para aberturas cuyos diámetros no excedan ½ y ninguna pareja con un diámetro promedio en exceso de ¼ del diámetro de la tapa y el espacio entre una pareja de aberturas es ≥ 2 veces el diámetro promedio de la pareja: A = 0.5dt donde: ESIME AZCAPOTZALCO

d = diámetro final la abertura circular Ing.de Francisco Rodríguez Lezama 107 (vea UG-37 para la definición de una

Aberturas estándar espaciados cercanamente Las aberturas en tapas como las indicadas arriba excepto que el espacio entre un par de aberturas es 1-1/4 d prom. ≤ espacio < 2 d prom. A = 0.5dt Excepto que el 50% de la suma del refuerzo requerido para cada pareja deberá estar entre las dos aberturas.

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Para otros tipos diferentes a los descritos arriba, no existen reglas específicas, U-2(g) debe ser cumplido.

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NOTA : Ningún ligamento entre las aberturas o entre una abertura y el borde de la tapa debe ser menor que ¼ del diámetro de la abertura mas pequeña adyacente al ligamento.

Limites Especiales Para La Determinación del tr A Ser Usado En Los Cálculos De Refuerzo En Tapas Torisfericas, tr es el espesor requerido en 1-4(d), usando M = 1. En Tapas Elípticas, tr es el espesor requerido para una esfera sin costura de K1D1, donde D es el diámetro del cuerpo y K, esta dado por la Tabla UG-37. Todo el refuerzo, incluyendo el parche de refuerzo tiene que estar dentro de ciertos límites. UG-38 Aberturas Embutidas El espesor requerido para la zona embutida debe cumplir con los r requisitos de UG-27 (presión interna) y UG-28 (presión externa). Los requisitos de refuerzo deben cumplir con UG-37. El mínimo espesor de la zona embutida en un recipiente sujeto a presión interna o externa debe ser el mayor de los dos espesores. Ejemplo De Refuerzo De Una Abertura

Datos de Diseño : Diámetro Interior del Cuerpo = 48 pulg. Presión de Diseño = 250 psi @ 200°F Material del cuerpo = SA-285 Gr C, S = 13.8 ksi Espesor del cuerpo = 0.875 pulg. El recipiente es radiografiado totalmente

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Tolerancia de Corrosión = 0.125 pulg. Tamaño de la boquilla = NPS 6 XP (0.432 pulg. pared, 5.761 ID) Material de la boquilla = SA-53 B, S = 15ksi Extensión interna de la boquilla = 1.5 pulg. La boquilla no pasa a través de cualquier junta Tamaño del filete de soldadura = 0.375 pulg. en pie

Primero, considerando la tolerancia de corrosión : t tn d Rv RN

= = = = =

0.750 pulg. 0.307 pulg. 6.011 pulg. 24.125 pulg. 3.006 pulg.

= = = = =

0.875 - 0.125 0.432 – 0.125 5.761 + 2(0.125) 48/2 + 0.125 5.761/2 + 0.125

Espesor Requerido de Pared : UG – 27(c)(1)

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tr

PR

=

250(24.125)

=

=

SE – 0.6P 13800(1) – 0.6(250)

PR t rn

=

=

SE – 0.6P

0.442”

250(3.006) 15000(1) – 0.6(250)

= 0.051

”

Área de Refuerzo Requerida : A = dtrF + 2tntrF(1 – fr1) F = 1; θ = 0; fr1 = Sn / Sv = 15 / 13.8

= 1.0

= 6.011 (0.442)(1) + (2)(0.307)(0.442)(1)(1 – 1) A = 2.657 pulg.2 Área de Refuerzo Disponible A1 = (Exceso en el cuerpo) use el mayor = d (E1t - Ftr) – 2tn (E1t - Ftr)(1 - fr1) = 6.011(1 x 0.750 - 1 x 0.442) - 2 x 0.307(1 x 0.750 - 1 x 0.0442)(1 - 1) A1 = 1.851 pulg2 = 2(t + tn)(E1t - Ftr) – 2tn(E1t - Ft≥)(1 – fr1) = 2(0.750 + 0.307)(1 x 0.750 – 1 x 0.442) – 2 x 0.307(1 x 0.750 – 1 x 0.442)(1 – 1) = 0.651 pulg2 A2 = (Exceso en el cuello de la boquilla) Use el menor = 5(tn – trn)fr2t = 5 x (0.307 – 0.052) x 1 x 0.750 = 0.960 = 5(tn – trn)fr2tn = 5 x (0.307 – 0.051) x 1 x 0.307 = 0.393 ESIME AZCAPOTZALCO

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= 0.393 pulg.2

A2

h = el menor de 2.5tn o 2.5t 2.5tn = 2.5(0.307) = 0.768” 2.5t = 2.5(0.750) = 1.875” h = 0.768 pulg. < 1.5 pulg. (OK) A3 = (Proyección interna boquilla) = 2(t n - c)h = 2(0.307 - 0.125)0.7 68 = 0.280 pulg.2 A41 = (Soldadura de filete exterior) = pie2fr2 = 0.3752 x 1 = 0.141 pulg.2 A43 = (Soldadura de filete interior) = pie2fr2 = (0.375 – 0.125)2 x 1 = 0.141 pulg.2 A1 + A2 + A3 + A41 + A43 =

ATotal = 2.728 pulg.2

A = 2.657 pulg.2 Como A < AT, no se requiere refuerzo adicional RESISTENCIA DEL REFUERZO Para boquillas pegadas de forma no integral, la verificación de la resistencia de las soldaduras de fijación es requerida por UG-41. UG-41.1 (a)

y

UG-41.1 (b)

Excepción para los Cálculos de Resistencia de la Soldadura. Por UW-15(b), los cálculos de resistencia no son requeridos para: − boquillas pegadas de acuerdo a la Fig. UW-16.1 esquemas (a), (b), (c), (d), (e), (f-), (f-2), (f-3), (f-4), (g), (x-1), (y-1), Y (z-1) − boquillas pegadas de acuerdo a las Fig. UHT-18.1 y UHT-18.2

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Estos detalles de fijación corresponden a boquillas las cuales son pegadas al cuerpo o tapa con soldaduras de completa penetración, las cuales son íntegramente reforzadas (sin parches de refuerzo.) También por UW-15(b), las aberturas pequeñas que están exceptuadas de cálculos de refuerzos por UG-36(c)(3) no necesitan ser chequeadas por resistencia de la soldadura. Si el cuerpo suministra toda el área de refuerzo requerida, luego los cálculos de resistencia de la soldadura no son requeridos, aunque la boquilla sea pegada por soldaduras de filete. (A1 > A) EFICIENCIA DE LIGAMENTOS LIGAMENTOS UG-53 Aplican a cuerpos cilíndricos perforados para colocar tubos en una línea paralela al eje del cuerpo substancialmente en la longitud total del cuerpo.

p - d

EFICIENCIA DE LIGAMENTOS =

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p

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p1 - nd

EFICIENCIA DE LIGAMENTOS =

p1

Donde: p = Paso longitudinal de los huecos para tubos, pulg. p1 = Unidad de longitud del ligamento, pulg. d = Diámetro de los huecos para tubos. n = No. De huecos para tubos en la longitud p1

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p1 - nd

EFICIENCIA DE LIGAMENTOS =

p1

Cuando una serie de huecos para tubos adyacentes longitudinales están presentes: Busquen la solución para la Eficiencia Longitudinal usando la ecuación aplicable según las Figuras UG-53.1, UG-53.2, UG-53.3. Examine los Ligamentos Diagonales y Circunferenciales. Para determinar el espesor mínimo requerido y la MAWP, substituya el valor de E con la mínima eficiencia longitudinal equivalente.

5.3.- Materiales.( Revision por AI) REQUISITOS DE MATERIALES Objetivo Al final de esta lección el participante entenderá como determinar cuales materiales son permitidos para los diferentes tipos de fabricación y como

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determinar los requisitos específicos aplicables a cada uno. El o ella también entenderán las diferentes especificaciones de materiales y como cada una es utilizada y aplicada. Tópicos de la Lección Materiales permitidos y selección Especificaciones de materiales Sección II Materiales de soldadura Requisitos de prueba de impacto Reparación de materiales Inspección e identificación de materiales

MATERIALES PERMITIDOS Y SELECCIÓN DE MATERIALES Cuando se selecciona un material para un recipiente a presión de acuerdo al Código ASME Sección VIII, Div.1, varias fuentes tienen que ser consideradas. Estas son: La Sub-Sección A para los requisitos generales La Sub-Sección B para los métodos de fabricación que puedan afectar la selección del material y cualquier restricción de servicios. La Sub-Sección C para los requisitos específicos de los materiales. Los Apéndices obligatorios para cualquier aplicación especial. La Sección II para los requisitos detallados de los materiales. Parte A – Materiales Ferrosos Parte B – Materiales No-Ferrosos Parte C – Materiales de Soldadura Parte D – Propiedades Los Casos Código si son aplicables.

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METALURGIA BÁSICA Los metales son generalmente clasificados como ferrosos (hierro>50%) o no ferrosos una aleación es una mezcla con una combinación de mas de un elemento

Aleaciones Ferrosas (SA-XXX) Fundición de Hierro - >2% carbón, muy frágil, no puede ser soldada fácilmente, buena para formas complicadas Aceros - 12%); magnéticos, tratables térmicamente por resistencia y dureza Ferriticos (tipo 405 y 403) – magnéticos pero no tratables térmicamente. Austeniticos (“series 200 y 300”) – no magnéticos y no tratables térmicamente Duplex austeniticos/ferriticos (tipo 329) – alta resistencia y una mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables austeniticos. Tratamientos Térmicos de los Aceros Existen dos temperaturas críticas en el trabajo con el Código ASME: La temperatura crítica mas baja (A1) = La aleación comienza a cambiar a la forma de austenita

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La temperatura crítica mas alta (A3) = La aleación es completamente transformada a austenita

Normalizado

Este consiste en calentar el acero a cerca de 100°F Arriba De A3 seguido por un enfriamiento en aire quieto. El propósito es homogeneizar la estructura del acero y producir un acero mas duro que en la condición recocida.

Recocido

Este consiste en calentar el acero a cerca de 50°F arriba de A3, seguido por un enfriamiento lento en el horno. El propósito es refinar el grano y convertir al acero en mas blando.

Pos-Soldadura

Este consiste en calentar a una temperatura por debajo de A1 con el propósito de reducir los esfuerzos causados por la fabricación y la soldadura y ablandar las zonas afectadas por el calor de la soldadura.

Templado

Revenido

El porcentaje de enfriamiento del acero después del tratamiento térmico es muy importante para establecer la dureza [ y resistencia ] del acero. Algunos aceros, como el SA–517, obtiene la mayoría de su alta resistencia por medio del templado. Los aceros templados son muy frágiles, con el propósito de incrementar la tenacidad, estos son tratados térmicamente por debajo de A1 seguido por un enfriamiento para producir las propiedades deseadas de alta resistencia y buena tenacidad.

Aleaciones No – Ferrosas (SB-XXX) Principalmente son usadas en servicio altamente corrosivo o de alta temperatura. Aluminio – no magnético, buena formalidad, relación alta resistencia a peso. Cobre – buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad Níquel – resistencia excelente a la corrosión y a la oxidación a alta temperatura Titanio & Circonio – para servicio altamente corrosivo.

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Tratamientos Térmicos en las Aleaciones No – Ferrosas Recocido

Calentar el material a una temperatura dada y luego enfriar lentamente. El propósito es ablandar el material en orden de remover los esfuerzos causados por el trabajo en frío.

Normalizado

Calentar el material a una temperatura ligeramente mas alta que la temperatura de recocido seguido por un enfriamiento más rápido que el del

De disolución

Un tratamiento térmico a una temperatura lo suficientemente alta para que los aleantes sean dispersados al azar.

Estabilizado

Un calentamiento a baja temperatura estabilizar las propiedades de una aleación.

para

Tratamiento Térmico Un tratamiento con temperatura a una aleación para producir una condición estable.

Materiales para la Sección VIII, División 1 Los materiales para partes sometidas a presión deberán estar contenidos en la Sección II del Código ASME y están limitados a los referidos en UG-23 y listados en la Sección VIII, Div. 1, Sub-Sección C. Vea las tablas al final de la Sub-Sección C para identificar de manera fácil los materiales aceptados por este Código.

Restricciones: UG-4(b) Los materiales para las partes no sometidas a presión, tienen que ser únicamente de calidad soldable [UW-5(b)] UG-9 Materiales de soldadura (varillas y alambre) deben cumplir con las especificaciones de la Sección II parte C o en su defecto, su marcaje deberá ser identificado como esta identificado en la Especificación del Procedimiento de Soldadura ( WPS)

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UG-11(a) Materiales para partes a presión prefabricados o preformados, que sean y 11(c) fabricados de acuerdo a una especificación ASME/ANSI permitida (ver interpretación VIII-77-86), deberan ser utilizar materiales permitidos por esta división del Código. . UG-13(b) Las arandelas tienen que ser fabricadas de acero forjado. UG-15 Cuando una especificación de un material forjado de un cierto grado, que no esta listado en la Sub Sección C , pero existe una especificación aprobada cubriendo algún otro producto forjado de ese grado,,el producto para el cual no existe especificación puede ser utilizado si se cumplen los requerimientos establecidos en UG-15(a),(b),(c),(d) y (e). Lo anterior sucede especialmente en las aleaciones de níquel (ver interpretación VIII-1-89-194). Materiales de los Apéndices obligatorios Materiales de los Casos Código Esfuerzos Admisibles de los Materiales Los Esfuerzos Admisibles se encuentran en la Sección II, Parte DMateriales, y nos brindan la información de las Propiedades para la mayoría de las Secciones del Código para Calderas y Recipientes a Presión, y son usados para: - El Calculo del Espesor Requerido, o - La comparación de los valores del Esfuerzo Calculado. El orden listado en la Sección II, Parte D es ascendente por el contenido de aleantes: - Aceros al Carbón. - Aceros Cromo Molibdeno. - Aceros inoxidables. Dentro de una “composición nominal”, los materiales listados están en forma ascendente dependiendo de su resistencia a la tensión. - Es muy manejable para el diseñador tener: el tipo de aleación y el nivel de resistencia - Para una especificación de una aleación en particular, primero mire hasta encontrar la especificación con su composición nominal y resistencia a la tensión.

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Sección VIII, División 1 Para la Sección VIII División 1, se utiliza la Sección II, Parte D Tabla 1. Para la Sección VIII División 2, se utiliza la Sección II, Parte D, Tabla 2. La tabla 1 esta separada en dos partes: - Tabla 1A para la Sección II, Parte A – Materiales Ferrosos - Tabla 1B para la Sección II, Parte B – Materiales No Ferrosos (níquel, aluminio,etc) Para materiales de fundición de hierro (UCI), fundición de hierro dúctil (UCD), y baja temperatura – criogénicos (ULT) los esfuerzos admisibles están en la Sección VIII, División 1, y no en la Sección II, Parte D. - Asegúrese que la línea que usted esta leyendo no tenga “NP” (no permitido) en la columna bajo la Sección VIII, División 1. - Asegúrese de leer las Notas asociadas bajo al Sección VIII, División 1 (las notas se encuentran al final de la tabla) También, UG-45(c): Boquillas en corte = 70% del esfuerzo permisible UW-15(c): soldaduras - % del admisible: Soldadura de ranura en tensión = 74% del esfuerzo permisible. Soldadura de ranura en corte =

60% del esfuerzo permisible.

Soldadura de filete en corte =

49% del esfuerzo permisible.

Subseccion A: Requisitos Generales Los párrafos básicos de la Sub-Sección A que refieren a los Materiales son: UG-4 Requisitos Generales

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UG-5 Láminas (Placas) UG-6 Forjas UG-7 Fundiciones UG-8 Tubos y Tuberías UG-9 Materiales de Soldadura UG-11 Partes de Presión Preformadas o Prefabricadas UG-12 Tornillos y Espárragos UG-13 Tuercas y Arandelas UG-14 Ejes y Barras En términos generales “La Regla de Oro” es que los requisitos concernientes a los materiales en las otras partes de la Sección VIII Div. 1, por ejemplo: UCS, UHA, etc., estarán en estos mismos números de párrafos. UG-4(a) UG-4(a) limita los materiales sujetos a esfuerzos causados por la presión a aquellas especificaciones permitidas en la Sub-Sección C. Este también refiere los párrafos UG-9,10,11 Y 15 para tolerancias adicionales en los materiales, siempre y cuando estos cumplan todos los requisitos de cada especificación identificada.

UG-4(b) Materiales que no cumplen con una especificación listada en la SubSección C pueden ser usados para partes no sujetas a presión siempre y cuando los requisitos de UW-5(b) sean cumplidos. UW –5(b) establece que se debe probar la soldabilidad del material. Básicamente, si el material es identificable por UG-10, 11 O 15, o la composición química y las propiedades físicas son conocidas, una calificación del procedimiento

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de soldadura de acuerdo con la Sección IX, es la prueba de soldabilidad. Si el material no cumple con lo indicado arriba, una prueba de doblez tiene que ser hecha para CADA PIEZA DE MATERIAL NO IDENTIFICADO.UG-4(b) expresa también que los valores de los esfuerzos admisibles para materiales no identificados de acuerdo con UG-93 no pueden exceder el 80% del valor de esfuerzo para materiales similares listados en la Sub-Sección C. En otras palabras, en los cálculos de cargas, usted puede usar solamente el 80% del valor de esfuerzo admisible para este material. UG-4(d) Si un material no esta listado en la Sección VIII, Div.1 y ese material no cumple con UG-10 o 15, una solicitud puede ser enviada al ASME de acuerdo con el Apéndice B para poder usar este material. Es un política del ASME que esta solicitud sea para un material que ya haya sido sometido a la aceptación por parte del ASTM. Bajo ciertas condiciones por el Apéndice, un Caso Código puede ser emitido para permitir el uso de este tipo de materiales. UG-4(f) UG-4(f) recomienda que el usuario o su agente designado se aseguren a si mismos que los materiales usados para la construcción de los recipientes sean utilizables para el servicio intentado con respecto a la retención de las propiedades mecánicas satisfactorias, y la resistencia a la corrosión, erosión, oxidación, y otra forma de deterioro durante su vida de servicio intentada. UG-5 Placas La placa utilizada en la Fabricación de Partes sometidas a Presión de los Recipientes a Presión deberá conformar a una de las Especificaciones del Código ASME Sección II, para los cuales, los valores de Esfuerzos Admisibles están dados en las tablas referenciadas en UG- 23.(Este parrafo a su vez te traslada a consultar los valores de Esfuerzos Admisibles en el Código ASME Sub-parte 1 de la Sección II parte D. UG-6 Forjas Material forjado puede ser en la fabricación de Recipientes a Presión siempre y cuando haya sido trabajado suficientemente para remover la estructura gruesa del lingote. Especificaciones y valores de Esfuerzos

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Máximos Permisibles para materiales forjados aceptados por el Código son dadas en las tablas referenciadas en UG-23( ver parte UF ). UG-7 Fundiciones UG-7 establece que los valores de esfuerzos dados en la Sub-Sección C para materiales fundidos deberán ser multiplicados por un factor de la calidad el cual se encuentra en UG-24. UG-24 estipula un factor de calidad para todo el material fundido excepto para aquellos cubiertos por la parte UCI.(Hierro Gris) UG- 8 Tuberia y Tubing Establece que Tubería y Tubing sin costura o soldada, la cual este conforme a alguna de las especificaciones dadas en la Seccion II puede se utilizada para cuerpos u otras partes de Recipientes a Presión. También establece reglas para el tubing integralmente aletado las cuales son las siguientes: (1) Los tubos después del aletado, deberán tener un tratamiento térmico de temple o algún otro tratamiento que cumpla con lo establecido en la especificación gobernante, o cuando sea especificado, el tubing puede ser suministrado en la condición “como se fabrico” donde las porciones aletadas del tubing están en temple por trabajo en frio ( as finned ) resultante de la operación de aletado, y las partes no aletadas en la condición del temple del tubing antes del aletado. (2) Los valores de Esfuerzos Máximos Permisibles para el tubing aletado deberán ser dados en las tablas referenciadas en UG-23 para el tubo antes de aletado excepto lo permitido en (3) abajo. UG-9 Materiales de Soldadura UG-9 requiere que los materiales de soldadura usados para la producción cumplan con la Sección VIII, la Sección IX, y los procedimientos de soldadura calificados. UG-10 Usualmente se asume que solamente material “Código” e identificado puede ser usado en la fabricación de un recipiente Código. Sin embargo, por referencia del párrafo UG-4(a), UG-10 se permite el uso de materiales que no hayan sido completamente identificados, y materiales identificados con o producidos de acuerdo a una especificación no permitida por el Código. Sin embargo, los requisitos de UG-10(a), (b),o (c), lo que aplique, tienen que ser cumplidas.

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UG-10(a) Material Identificado con Certificación Completa del Fabricante del Material. UG-10(a) permite el uso de materiales no listados en la Sección VIII Div 1, siempre y cuando estén identificados y se puedan rastrear, por número de colada /lote a una composición química suministrada por el fabricante del material. Los pasos requeridos para usar este material son descritos en este párrafo. Básicamente, usted debe comparar la composición química y las propiedades físicas con una especificación ASME aceptable y si cumplen con esta, se recertifica el material. Estos pasos pueden ser efectuados por el poseedor del certificado de autorización o el proveedor del material. UG-10(b) Material Identificado para un Lote de Producción Particular como el Requerido por una Especificación Permitida por ASME Sección VIII Div.1, pero el cual no puede ser Calificada como UG- 10(a). UG-10(b) permite el uso de materiales que están listados en la Sección VIII Div 1, si estos están identificados pero no se pueden rastrear a una composición química originada por el fabricante del material. De nuevo como en UG-10(a), los pasos requeridos para usar este tipo de material son descritos en este párrafo. En este caso, usted tiene que efectuar los análisis químicos y físicos de cada colada y luego compararlos con la especificación permitida. Usted luego deberá re-certificar el material de acuerdo a la especificación de la Sección II. Estos pasos, sin embargo, deben ser realizados únicamente por el poseedor del certificado de autorización.

UG-10(c) Material no Identificado Completamente. UG-10(c) permite el uso de material que no este listado en la Sección VIII, no identificado, que no pueda rastrear a una composición química originada por el fabricante del material. Los pasos requeridos para usar este material son descritos en este párrafo. Este es similar a UG-10(b), sin embargo, usted deberá analizar cada pieza. Este párrafo solamente puede ser usado por el poseedor del certificado de autorización. UG-9 Materiales de Soldadura UG-9 requiere que los materiales de soldadura usados para la producción cumplan con la Sección VIII, la Sección IX, y los procedimientos de soldadura calificados. UG-11

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UG-11 cubre la fabricación de partes de presión misceláneas sin el suministro de reportes de datos parciales, estas incluyen: Partes de presión estándar fundidas, forjadas, enrolladas o formadas, accesorios de tubería, bridas, etc. Partes de presión no estándar fundida, forjada, enrolladas o formadas Cuerpos, tapas, puertas removibles, etc. Partes de presión soldadas para uso diferente a cuerpo o tapa de un recipiente Accesorios de tubería soldados estándar, tapas soldadas, etc. Estas partes son manufacturadas ya sea de acuerdo a un estándar aplicable del ANSI – como los listados en UG-4, o de acuerdo a un estándar del fabricante el cual define el rango de la presión-temperatura como esta marcado en la parte y descrito en los catálogos del fabricante.

UG-15 UG-15 permite el uso de formas de producto diferentes a aquellas listadas en la Sub-Sección C si el material esta listado como otra forma de producto de una especificación en la Sección II. Por ejemplo, el SA-182-F317L cumple con los requisitos del grado de la especificación SA-240-317L y los requisitos de la forma de producto de la especificación SA-182 listada en al Sub-Sección C, luego, el SA-182317L podría ser usado como un material que retenga la presión aunque no este listado en la Sub-Sección C. UG-44, Estandares ANSI UG-44 lista los estándares ANSI que son aceptables para el uso en la Sección VIII, División 1. La edición obligatoria de estos documentos se encuentran en la Tabla U-3 Partes de Presión Soldadas UG-11 permite el uso de partes de presión soldadas para usos diferentes a cuerpo o tapa del recipiente. De nuevo, UG-44 es referido, pero una referencia también es hecha a los estándares del fabricante. Los estándares del fabricante tiene que: Cumplir con UW-26 a UW-40 o ASTM A-234, esto también aplica para las partes soldadas de acuerdo al ANSI

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Ser suministradas con un Certificado de Conformidad donde las marcas no son aplicables. La radiografía y cualquier tratamiento térmico pueden ser hechos por el fabricante de las partes, pero tiene que ser certificado y esta certificación tiene que acompañar la parte. Clases de Materiales Los párrafos de los materiales en la Sub-Sección C usualmente están localizados en UXXX-5 a UXX-15: UCS UNF UHA

UCI UCL UCD

UTH ULW ULT

Aceros al Carbón y de Baja Aleacion La parte UCS de la Sub-Sección C cubre los aceros al carbón y de baja aleacion. Los párrafos que tratan sobre los requisitos generales son: UCS-6 Placas y Placas UCS-7 Forjas UCS-8 Fundiciones UCS-9 Tubos / Tuberías UCS-10 Tornillos UCS-11 Tuercas / Arandelas UCS-12 Ejes / Barras

UCS-5 UCS-5 es un párrafo general que cubre los aceros al carbon y de baja aleacion. Este repite UG-4(a) y hace referencia a las tablas de esfuerzos. Este también establece que la soldadura o el corte con oxigeno no son permitidos en materiales si el contenido de carbón excede 0.35%. Ejemplo no usar tuercas SA-194 2H soldados p/ soporte de aislamiento sobre las tapas. UCS-6, Placas

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UCS-6 trata sobre placas de acero al carbón o de baja aleación . Este establece restricciones severas en el uso de materiales SA-36 y SA-283 para partes de presión. Estas incluyen: Estos materiales no pueden ser usados en servicio letal. Estos materiales no pueden ser usados para calderas de vapor sin fuego directoLa temperatura de diseño tiene que estar entre –20°F y 650°F. Para cuerpos, tapas o boquillas, el máximo espesor en el cual una soldadura que resista presión puede ser efectuada es 5/8”. Sección II Categorías de las Especificaciones Especificaciones básicas de los materiales, p.ej. SA-285 Especificaciones generales de suministro, p.ej. SA-20 Especificaciones para pruebas, p.ej. SA-370

Organización de las Especificaciones de Materiales Las especificaciones de la Sección II están todas organizadas de manera similar. El ejemplo de SA-285 abajo es típico: Alcance Describe los requisitos generales Documentos aplicables - Hace referencia a ASTM A-20 (SA-20) Requisitos generales y bases para la compra - Describe los acuerdos para la compra y hace referencia a ASTM A-20 Química - La tabla 1 da los requisitos químicos para cada grado Mecánicos - Da los requisitos en tensión, cedencia y alargamiento Requisitos Suplementarios Debido a las restricciones del servicio, el comprador puede necesitar especificar los requisitos suplementarios. Estos requisitos pueden ser encontrados en la misma especificación del material o en la especificación general de suministro. Estos no son obligatorios y solamente son requeridos si son solicitados por el comprador. Estos requisitos suplementarios son referidos en le párrafo 3.3 de SA-285 el cual establece “además de los requisitos básicos de esta especificación, ciertos requisitos suplementarios están disponibles cuando pruebas adicionales o ensayos sean requeridos para

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cumplir con los requisitos del uso final. El comprador es referido a los requisitos suplementarios listados en esta especificación y a los requisitos detallados en la especificación A-20/A-20M.” Especificaciones Generales de Suministro Algunas de las especificaciones generales de suministros en la Sección II son: Tubería SA-530 Tubos SA-450 Placas Inoxidables SA-480 Placas de Acero al Carbón y bajamente Aleadas SA-20 Placas Estructurales y Perfiles SA-6 El Marcado por SA-450 SA-450 es una especificación general para el suministro de tubos, las marcas requeridas para esta forma de producto tienen que contener: El nombre del fabricante o su emblema La especificación o grado X, Y, O Z después de la especificación si los tubos no están de acuerdo totalmente con el Código Esta identificación tiene que ser estencilada a no ser que el material sea menor de 1-1/4” de diámetro, en cuyo caso esta tiene que ser etiquetada. Pruebas Mecánicas Requeridas por la Sección II Las pruebas mecánicas requeridas por la Sección son: Tensión, Cedencia

Todos excepto algunos aceros al carbón.

Dureza

Forjas, tubo y barras

Pruebas de doblez

Productos tubulares y barras

Aplastamiento

Productos tubulares

Doblez Guiado Impacto Charpy

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Metales de aporte y productos soldados Metales de Aporte de acero dulce o bajamente aleados

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SA-20 Resumen SA-20 es la especificación general de suministro para placas de acero al carbón y bajamente aleadas, y esta organizada como sigue: Alcance: Describe las especificaciones básicas de los materiales en los cuales SA-20 es aplicable. Documentos Aplicables: Indica los documentos referidos para pruebas como SA-370. Descripción de los Términos: define los diferentes términos aplicables a la fabricación de aceros. Bases para la Compra: Indica que deberá ser establecido en la orden de compra Manufactura: Establece el proceso de horneado que debe ser usado. Tratamiento Térmico: Indica el tratamiento térmico requerido tal como normalizado, etc. Análisis Químico: Indica como el análisis debe ser efectuado. Estructura Metalúrgica: Da el tamaño de grano y otras pruebas requeridas para establecer la estructura de los granos. Calidad: Indica las imperfecciones superficiales aceptables, las imperfecciones en los bordes y describe las reparaciones de los materiales por soldadura. Métodos de las Pruebas: Indica los métodos para las pruebas ha ser usados. Pruebas de Tensión: Describe él número y localización de las pruebas de tensión. Tenacidad a las Entallas: Hace referencia a SA-370 e indica la designación del código de letras que deben aparecer en el material. Identificación: Describe donde las placas deben ser identificadas y como. Dimensiones y Masa: Da los requisitos de peso y hace referencia a las tablas para requisitos dimensionales. Inspección y Pruebas: Describe la relación con el inspector representante del comprador. Repruebas: Hace referencia a SA-370, pero también da algunas excepciones para esa especificación. Retratamiento: Da los procedimientos para retratar térmicamente si la repetición de pruebas es requerida. Rechazo: Se explica por si mismo.

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Reportes de Pruebas del Material: Describe el contenido de un M. T. R. (Material, Test, Report) Empaque: Requisitos generales para el empacado, marcado y cargado. SA-20 Al igual que las especificaciones básicas, SA-20 contiene requisitos suplementarios. Estos serán impuestos por el Código o el comprador. Un ejemplo de estos podría ser la prueba de impacto. Requisitos de Marcado SA-20 contiene requisitos obligatorios de marcado para todas las placas de acero al carbón y bajamente aleadas. Brevemente, estos incluyen: Nombre del fabricante o emblema Número de colada y de placa Especificación, grado, clase o tipo Estas marcas deben ser estampadas con letra de golpe a no ser que: La lámina sea menor de ¼” de espesor. El comprador especifique estencilado.

Requisitos del Marcado para SA-178/SA-209 Las especificaciones básicas pueden también imponer requisitos de marcado además de aquellos indicados en las especificaciones generales de suministro. Por ejemplo, SA-178 es una especificación para tubos la cual requiere que la palabra *ERW sea marcada en cada tubo. El marcado tiene que ser colocado a ocho pulgadas de cada final cuando la marca es colocada a mano. * E = Electric R = Resistance W = Welding

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Otro ejemplo es SA-209 la cual, además de lo indicado en SA-450, requiere que cada tubo sea marcado formado en caliente o formado en frío según haya sido fabricado. Inspector Autorizado, UG-94 El Inspector Autorizado deberá inspeccionar todo el material para verificar que este tenga la identificación requerida por la especificación de material aplicable. SA-370 Resumen SA-370 es la especificación que cubre las pruebas mecánicas en productos de acero, y es resumida como sigue: Alcance: Hace referencia a las especificaciones particulares para tensión, doblez, dureza y los requisitos de impacto. También indica cuales suplementos de SA-20 son aplicables para una forma de producto en particular. Por ejemplo, para productos tubulares, los requisitos suplementarios S-5 a S-9 son aplicables. Documentos Aplicables: Hace referencia a las especificaciones aplicables del ASTM que deben ser usadas. Por ejemplo, E-23 Prueba de impacto en barra entallada de materiales metálicos es referida. Precauciones Generales: Indica como deben ser hechas las pruebas de tensión longitudinal, transversal, etc. Descripción: Define una prueba de tensión. Parámetros de los Especimenes de prueba: Indica los diferentes parámetros para las formas de producto específicas tales como acero forjado, acero fundido, etc. También indica los tamaños y tolerancias para los especimenes de la prueba de tensión. Espécimen tipo placa: Describe la prueba de tensión para especimenes placares. Especimenes tipo Platina: Describe la prueba de tensión para especimenes tipo platina. Especimenes Redondos: Describe la prueba de tensión de especimenes redondos maquinados. Marcas de Medición: Describe la localización de las marcas de medición para las pruebas de alargamiento. Aparatos de Prueba y Operación: Describe el procedimiento de aplicación de la carga y hace referencia a ASTM E-4. También indica la velocidad de la prueba. Definiciones: Hace referencia a ASTM E-6 para definiciones de la prueba de tensión.

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Determinación de las Propiedades de Tensión: Describe como determinar el punto de cedencia y otras propiedades a tensión. Descripción: Describe la prueba de doblez. General: Describe los Requisitos Generales para la prueba de doblez. Prueba Brinell: Describe la prueba de Dureza Brinell y los métodos concernientes al procedimiento. Pruebas de Dureza con Equipos Portátiles: Describe los medidores de dureza portátiles y los diferentes requisitos para la prueba de dureza de estos. Prueba Rockwell: Describe la Prueba de Dureza Rockwell y los diferentes requisitos del procedimiento. Descripción: Describe la Prueba de Impacto Charpy. Especimenes de Prueba: Describe el tamaño de los especimenes para las Pruebas de Impacto Charpy y la localización y orientación de la entalla en el espécimen. Aparatos de Prueba y Condiciones: Describe las características generales y la calibración de la maquina para pruebas y del dispositivo para medir la temperatura. Resultados de las Pruebas: Describe el registro y la interpretación de los resultados de las pruebas de impacto. Criterio de Aceptación: Indica los diferentes criterios de aceptación para determinar los requisitos de resistencia de un item probado. Variables Suplementarias: Da suplementos específicos los cuales son aplicables a diferentes formas de producto.

MATERIALES DE SOLDADURA Sección II, Parte C La Sección II, Parte C cubre los materiales de soldadura, SFA-5.1, como también otras especificaciones, establece los requisitos de marcado. Esta requiere un marcado como sigue:

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Paquetes La especificación AWS y la clase El nombre del fabricante y la designación comercial, El tamaño estándar y el peso neto. El número de lote o de control. Electrodos El electrodo deberá ser marcado con la clasificación AWS colocada a no mas de 2-1/2” desde el final para agarrar. UG-9, Materiales de Soldadura UG-9 permite el uso de materiales de soldadura diferentes a los listados en el Código. Un Reporte de Pruebas del Material (MTR) o un Certificado de Conformidad (C de C) no es requerido si: El paquete esta marcado de acuerdo a los requisitos de la Sección II, o El paquete esta marcado y se puede rastrear a los materiales usados en la calificación del procedimiento.

Recomendaciones de Almacenamiento, Sección II, Parte C Clasificación AWS Al Ambiente

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Condiciones de Almacenamiento Hornos de Mantenimiento

Condiciones de Secado

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E6010, E6011 Temperatura Ambiente No es Recomendado E6012, E6013, 60 – 100°F Hora a temperatura de E6019, E6020, humedad relativa 250 – 300°F E6022, E6027, de 50% max. E7014, E7024, E7027

No es Recomendado

20 – 40°F

1

por encima de la temperatura ambiente

E7015, E7016, No es recomendado 50 – 250°F 500 – 800°F E7018, E7028, por encima de la 1a2 horas a esta E7018M, E7048 temperatura ambiente temperatura (a) Debido a las diferencias inherentes a la fabricación, los fabricantes de estos electrodos tienen que ser consultados para obtener las condiciones de secado exactas. (b) Después de remover del empaque del fabricante. Pruebas Misceláneas En ciertos casos, la Sección VIII, División 1 impone pruebas adicionales a los materiales y estas están sobre las requeridas por la Sección II. Ejemplos de estas son: UCS-85 UNF-95 UHA-52 UHT-6 UHT-81 Pruebas Adicionales Otros requisitos pueden ser impuestos por la Sección VIII, División 1 debido al servicio o condiciones de diseño. Algunos de estas son: Pruebas de Especimenes con entalla Charpy V - Aceros al carbón, bajamente o altamente aleados usados para bajas temperaturas

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- Aceros ferriticos tratados térmicamente - Calificación de los WPS si aplican Prueba de Caída de Peso: - Aceros ferriticos tratados térmicamente para servicios a baja temperatura. RT, PT o MT: - Juntas soldadas, reconstrucciones con soldadura y fundiciones Ensayo por UT: - Fundiciones de pared gruesa, y algunas juntas soldadas. Pruebas de Corte o Resistencia de la Adherencia: - Placas de “clad” integrales

Párrafos Misceláneos de Materiales De nuevo, cuando se esta trabajando con materiales Código, todas las partes de la Sección VIII, División 1 tienen que ser usadas. Algunos de los párrafos que tratan sobre materiales son: UG-84 UCS-66 UHA-51

REQUISITOS DE PRUEBAS DE IMPACTO En Aceros al Carbón y Bajamente Aleados Antecedentes Antes de la Adenda 87 de la Sección VIII, División 1, las prueba de impacto en los aceros al carbón y bajamente aleados no era requerida para recipientes diseñados a temperaturas de –20°F y superiores. Comenzó a crecer una preocupación por las fallas frágiles aunque el registro del comportamiento de los recipientes construidos de acuerdo a los requisitos

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del Código hubiera sido excelente. Las pocas fallas frágiles que habían ocurrido, principalmente habían tenido lugar durante las pruebas hidrostática. Las reglas de tenacidad a las entallas corrientes están basadas en la teoría de la mecánica de la fractura clásica lineal (LFEM) y a una completa revisión de las pruebas de tenacidad en los materiales; y ahora estas tienen en cuenta totalmente la extensiva buena experiencia y la baja incidencia de la fractura frágil en la industria de recipientes a presión. Características de la Prueba de Impacto La tenacidad a las entallas de un material es una función de: La temperatura El espesor El esfuerzo La Mínima Temperatura de Diseño del Metal (MDMT) UG-20(b) – la mas baja temperatura a la cual el recipiente estará expuesto durante el servicio. MDMT – Tiene que ser marcada en la placa de datos del recipiente con la presión coincidente. El rango central de las reglas de pruebas de impacto es un conjunto de curvas de excepción de la prueba de impacto las cuales agrupan los aceros comúnmente usadas dentro de cuatro categorías en términos de la MDMT como una función del espesor del componente. Las curvas de excepción están basadas en la transición abrupta en la tenacidad que exhiben los aceros. Para un acero dado, cuando la MDMT esta sobre o arriba de la curva de excepción, la demostración de la tenacidad por medio de la prueba de impacto no es requerida.

Prueba de Impacto UG-84 describe los procedimientos que deben ser usados si la prueba de impacto es requerida. Se debe asumir que el impacto es requerido a no ser que una excepción pueda ser encontrada en la Sub-Sección A o C, UG-84 también dice que los procedimientos y aparatos deben estar conforme a los requisitos de SA-370

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Prueba de Impacto

Vea UG-84 Prueba de Impacto en Especimenes tipo Viga Simplemente Apoyadas (Pruebas Tipo Charpy)

UG-84 (C)(4)(b), Prueba de Impacto Charpy UG-84(c)(4)(b) establece que para los materiales de la Tabla UCS-23 y/o aceros Inoxidables resistencia a la tensión mayor o igual a 95,000 PSI, y los materiales de Tabla UHA-23, la mínima expansión lateral aplicable debe ser por UHT-6

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Reglas para la Prueba de Impacto Para los aceros al carbón y bajamente aleados, siempre se tiene que asumir que la prueba de impacto es requerida. Una vez esto ha sido asumido, las excepciones pueden ser determinadas. De esta manera, se un error es cometido, este será hecho en el lado seguro.

G-20(f)

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Excepciones

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La prueba de impacto no es obligatoria para materiales P-1 grupos 1 o 2 si: El espesor nominal es < ½ pulgada para material listados en la curva A de la Fig.UCS-66 < 1 pulgada para material listados en las curvas B, C o D de la Fig. UCS-66 El recipiente completo deberá ser probado hidrostáticamente de acuerdo a UG- 99(b), (c) O (k). La temperatura de diseño no es mayor de 650°F ni mas fría que –20°F (temperatura de operación ocasionales menores de –20°F son aceptables si son debidas a las estaciones). Las cargas de choque, térmicas o cíclicas no son un factor que controle el diseño (ver UG-22) UCS-66 Materiales A no ser que de otra manera sea exceptuado, la prueba de impacto es requerida para la combinación de la mínima temperatura de diseño del metal y el espesor que caiga por debajo de la curva asignada para ese material. Si la

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combinación temperatura – espesor esta sobre o arriba de la curva apropiada, la prueba de impacto del material base no es requerida. Partes tales como cuerpos, boquillas, entradas de hombre, parches de refuerzo, bridas, placas tubulares, tapas planas, y anexos esenciales para la integridad estructural del recipiente, cuando son soldados a componentes que retengan presión, deberán ser evaluados individualmente por los requisitos de impacto. Figura UCS-66 Basados en la especificación del material, la prueba de impacto puede no ser requerida si: Una combinación de la mínima temperatura de diseño del metal y el espesor esta arriba de la curva aplicable en la Fig. UCS-66. El espesor a ser usado en la Figura es determinado por las definiciones en UCS-66(a), 1-3. UCS-66(a) Definiciones El espesor definido en UCS-66(a) cae en cuatro categorías. Estas son: Fundiciones Materiales diferentes a fundiciones que son pegados por soldadura a tope Materiales diferentes a fundiciones que son pegados por uniones de esquina. Partes no-soldada diferente a fundiciones tales como tapas planas atornilladas. UCS-66(a) Indiferentes de la especificación del material, la prueba de impacto siempre será requerida: Cuando el espesor gobernante de cualquier junta soldada exceda 4 pulgadas y la MDMTTemp.>-325°F Si

No

Procesos SMAW, GTAW, GMAW Si No

Contenido de Carbón