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Diseño de Recipientes presión

Diseño de Recipientes Presión

Consideramos recipiente a presión a cualquier vasija cerrada que sea capaz de almacenar un fluido a presión manométrica, ya sea presión interna o vacío, independientemente de su forma y dimensiones.

Los recipientes a presión pueden clasificarse en:

 Diseño de Recipientes a Presión

Los recipientes bajo presión están sujetos a diversas cargas, que causan esfuerzos en las diferentes partes del recipiente. El tipo e intensidad de los esfuerzos es función del tipo de las cargas, de la forma del recipiente y de su construcción.

Diseño de Recipientes a Presión

Las cargas a las que pueden estar sometidos son las siguientes:

  • Presión Interna o externa
  • Peso del recipiente y su contenido
  • Reacciones estáticas del equipo auxiliar, tubería, revestimiento, aislamiento, piezas internas, apoyos
  • Reacciones cíclicas y dinámicas debidas a la presión o a las variaciones térmicas
  • Presión del viento y fuerzas sísmicas
  • Reacciones por impacto debido a choque hidráulico
  • Gradientes de temperatura y expansión térmica diferencial

 

Materiales

La selección de los materiales de construcción de los recipientes sometidos a presión son de vital importancia. Los requisitos generales que deben cumplir son:

  • Propiedades mecánicas: Al considerar las propiedades mecánicas del material, es necesario que tenga buena resistencia a la tensión, alto punto de cedencia, porcentaje de  alargamiento alto y mínima reducción de área, con estas propiedades, se establecen los esfuerzos de diseño para el material en cuestión.
  • Propiedades físicas: Se intentará que el material tenga principalmente un bajo coeficiente de dilatación térmica.
  • Propiedades químicas: La principal propiedad química de todo material involucrado en los recipientes a presión es la resistencia a la corrosión.  Este punto es vital para evitar una infinidad de problemas
  • Soldabilidad: Es necesario que los materiales tengan buenas propiedades de soldabilidad, ya que la mayoría de sus componentes son de construcción soldada. Es importante, buscar materiales compatibles respecto a la soldabilidad si van a ser soldados entre sí. Hay que tener especial atención con los materiales con elementos de aleación a la hora de conservar las características que proporcionan los elementos tras la soldadura.

 

Cálculo de los recipientes a presión: Teoría de la membrana

            Para el cálculo de los recipientes a presión, podemos utilizar la Teoría de la membrana, en la cual se considera un el depósito cerrado con forma de superficie de revolución y sometido a una presión interior P.

            Si el espesor de de su pared es pequeño con relación a sus radios de curvatura, la pared del depósito no tendrá resistencia a flexión comportándose como una membrana, en la que los esfuerzos no tienen componente radial y están distribuidos uniformemente a través de su espesor.

            La determinación de los esfuerzos en el depósito se realiza aislando un elemento diferencial de la pared abcd. Este elemento estará en equilibrio bajo la acción de las fuerzas originadas por los esfuerzos normales σ1 y σ2 y por la presión interior p:

 

 Diseño de Recipientes a Presión

 

Diseño de Recipientes a Presión

 

            Como para casi todo, actualmente existen programas de cálculo específicos que nos simplifican la labor de cálculo, consiguiendo unos resultados mucho más precisos al considerar muchos más parámetros de los se podrían considerar de realizar los cálculos a mano.

 Os dejamos un video de como podemos calcular un recipiente de aire comprimido:

 

Desde CARMAN Ingeniería (Grupo CARMAN) diseñamos y calculamos este tipo de recipientes.

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