Calculo Seleccion de Recipintes a Presion Mediante Analisis Numerico y Codigo Asme

Carlos Martínez Martínez

Índice. Introducción.............. Introducción............................. ........................... .......................... ............................ ............................. ............................ ..........................6 .............6 Objetivo..................... Objetivo.................................. ............................ ............................... ............................. .......................... .......................... .........................7 ............7 Justificación................... Justificación................................ ........................... ............................ ............................ ........................... ........................... .......................7 .........7 CAPITULO I NECESIDADES NECESIDADES DEL USUARIO 8

Establecimiento del problema............... problema............................. ............................ ........................... ............................ ....................... ........ ..9 Metodología del diseño…………………………………………………………………10 Sistemas de mantenimiento………………………………………………………….. .12 Necesidades del usuario……………………………………………………………… 15 Método empleado…………………………………………………………………….…15 Capit Capitulo ulo II ANALISIS ANA LISIS Y DECISION DE ALT A LTERNATIVA ERNATIVAS S 16

Selección de alternativas.............. alternativas............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ................ .... 18 Capitu Capitu lo III III DESARROLLO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE 23

Desarrollo del Recipiente............... Recipiente............................ ........................... ............................. ............................... ............................ ..............24 ..24 Memoria de cálculo....................... cálculo.................................... ........................... ............................ ........................... ........................... ...................26 .....26 Diseño de envolvente............... envolvente.............................. ............................. ........................... ........................... ............................ ......................27 ........27 Tapas....................... Tapas...................................... ............................... ............................. .......................... ........................... .................... ...... 27 Silletas...................... Silletas................................... ............................ ............................. ........................... ........................... ......................28 ........28 Anillo atiesador................ atiesador............................. ........................... ............................ ............................ ............................ ...............30 .30 Orejas de izaje..................... izaje................................... ............................ ........................... ............................ .........................31 ..........31 Boquillas.................. Boquillas.................................. ............................ ......................... ........................... ............................ .......................32 .........32 Registro de hombre................ hombre............................... ............................ ........................... ........................... .................... ....... 50

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Índice. Introducción.............. Introducción............................. ........................... .......................... ............................ ............................. ............................ ..........................6 .............6 Objetivo..................... Objetivo.................................. ............................ ............................... ............................. .......................... .......................... .........................7 ............7 Justificación................... Justificación................................ ........................... ............................ ............................ ........................... ........................... .......................7 .........7 CAPITULO I NECESIDADES NECESIDADES DEL USUARIO 8

Establecimiento del problema............... problema............................. ............................ ........................... ............................ ....................... ........ ..9 Metodología del diseño…………………………………………………………………10 Sistemas de mantenimiento………………………………………………………….. .12 Necesidades del usuario……………………………………………………………… 15 Método empleado…………………………………………………………………….…15 Capit Capitulo ulo II ANALISIS ANA LISIS Y DECISION DE ALT A LTERNATIVA ERNATIVAS S 16

Selección de alternativas.............. alternativas............................ ............................ ............................ ............................. ........................... ................ .... 18 Capitu Capitu lo III III DESARROLLO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE 23

Desarrollo del Recipiente............... Recipiente............................ ........................... ............................. ............................... ............................ ..............24 ..24 Memoria de cálculo....................... cálculo.................................... ........................... ............................ ........................... ........................... ...................26 .....26 Diseño de envolvente............... envolvente.............................. ............................. ........................... ........................... ............................ ......................27 ........27 Tapas....................... Tapas...................................... ............................... ............................. .......................... ........................... .................... ...... 27 Silletas...................... Silletas................................... ............................ ............................. ........................... ........................... ......................28 ........28 Anillo atiesador................ atiesador............................. ........................... ............................ ............................ ............................ ...............30 .30 Orejas de izaje..................... izaje................................... ............................ ........................... ............................ .........................31 ..........31 Boquillas.................. Boquillas.................................. ............................ ......................... ........................... ............................ .......................32 .........32 Registro de hombre................ hombre............................... ............................ ........................... ........................... .................... ....... 50

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Análisis por elemento finito ……………………………………………………………59 Selección de accesorios………………………………………………………………. 72 Soldadura……………………………………………………………………………….. 74 Pruebas en recipientes a presión……………………………………………….….... 80 Pintura…………………………………………………………………………….….…. 82 CAPITULO IV CALCULO CAL CULO DE COSTOS 83

Definición ……………………………………………………………………….………84 Costo del equipo …………………………………… ………………………………………………………………….…. …………………………….…... 85 Conclusiones................. Conclusiones.............................. ............................ ............................ .......................... ........................... ............................ .................... ...... 88 ANEXOS 89

Tablas....................... Tablas..................................... ............................ ........................... .......................... ........................... ............................ ........................ .......... 90 Dibujos de detalle.. detalle............... ............................ ............................ ........................... ........................... ............................ .......................... ........... ..95 Dibujos de conjunto. conjunto.............. ............................. ................................ ............................. .......................... .......................... ..................... ........ 103

Glosario………………………………………………………………………………… 106

Bibliografía………………………………………………………………………….…. 113

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Agradecimientos De Carlos Martínez Martínez.

Primeramente y antes que nada quiero agradecer a Dios y a mis padres ya que sin su esfuerzo, apoyo y confianza no habría podido llegar hasta este momento, pero sobre todo por su amor incondicional, también les agradezco por sus consejos que aunque no siempre cumplí si los tome en cuenta me sirvieron para más adelante y hoy este proyecto es más de ellos que mío. Pasamos muchas cosas duras pero creo que eso es lo que las hace tan gratificantes gracias Carlos, gracias María del Carmen por todo desde darme la vida hasta ayudarme a llegar a este momento los amo infinitamente y no me alcanzara la vida para demostrarlo. Y sin dejar a un lado a las personas que desde niño me apoyaron mis abuelos que Constancio y Margarita que con su apoyo me dieron las fuerzas de salir adelante aunque ya no están conmigo le agradezco tanta paciencia gracias. A mis compañeros y amigos que estuvieron presentes a lo largo de la carrera como en momentos de arduo trabajo, que pasamos desvelos y trabajos que sin su apoyo no serian posibles, en tanto al equipo con el cual trabajamos codo a codo, se logro acordar, tomar decisiones y en su momento la solución de problemas que se encontraron a lo largo de el desarrollo de esta tesis. También quiero agradecer a mis profesores por su ayuda para formarme académicamente y hoy en día poder tener las bases para desarrollarme en el mundo laborar, quisiera mencionarlos a todos pero no terminaría con cada uno de ustedes, muchas gracias por su tiempo y dedicación.

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INTRODUCCIÓN. En el siguiente trabajo se muestra como se lleva acabo el diseño y desarrollo de la memoria de calculo de un recipiente a presión horizontal y que factores afectan al mismo para su estudio, así como que tipo de normatividad deberá ser contenido ya que existen códigos de diseño como el ASME que se logro a base de experimentación y pruebas de los diseños. Cabe mencionar que se realiza este código por medio de la contribución de diferentes empresas dedicadas a la fabricación de recipientes sometidos a presión. Igualmente se encuentran las partes analizadas a base de elemento finito, esto como medio de comprobación a fin de dar una mejor apreciación del comportamiento de las partes analizadas, esto se puede apreciar por medio del software ANSYS del cual se apreciaran los diagramas. También aparte del estudio del diseño y selección de accesorios se realizaron esquemas donde se muestra el recipiente y se observa la construcción del mismo. Del mismo modo cuenta con un estudio de costos para poder economizar el proyecto sin alterar la calidad del recipiente y dar un buen precio ya que esto es un factor que no debemos olvidar al realizar este proyecto de manera física, es decir al dar paso a la construcción del mismo.

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OBJETIVO.

Desarrollar e implementar los recursos necesarios para el desarrollo de un recipiente a presión de modo que se evalué y se definan las dimensiones y materiales requeridos de acuerdo a los códigos ya establecidos como lo es el ASME. En nuestro caso será enfocado al diseño de un deareador, con el propósito de contrarrestar los efectos de la corrosión por oxidación en las calderas así dándole una mayor vida de trabajo con el propósito de que tenga un mantenimiento previo .

JUSTIFICACIÓN:

Los llamados gases no condensables son gases que no condensan a la temperatura normal encontrada en el agua cruda, son agentes corrosivos que invariablemente son arrastrados por el agua. El mas objetable y peligroso de los gases es el oxigeno disuelto en el agua y en segundo lugar el bióxido de carbono. La consecuencia de oxigeno disuelto en una caldera es que ataca, al fierro formando hidróxido ferrico. Esta corrosión se presenta como ampulas en el material y dependiendo del tiempo que el oxigeno ataca al material puede llegar a perforarlo. Esto nos ocasiona un gran problema en la economía y la solución mas viable es la implementación de un deareador. Los deareadores son un medio importante para abatir costos de reemplazos o paros de calderas corroídas así como tubos de calderas, líneas de agua de alimentación y de condensado. Los deareadores combinan la eliminación de gases corrosivos del agua de alimentación, con su almacenamiento a presión que resiste variaciones normales de temperatura sin efecto alguno. Además a los retornos de condensados fríos, no se les permite volver a entrar al tanque almacenamiento sin previa deareación. Así que prácticamente no hay riesgo de ataque corrosivo al tanque y tampoco hay necesidad de recubrimiento protectores en su interior.

7

8

ESTABLECIMIENTO DEL PROBLEMA. Debido a la alta demanda de tequila, dentro del mercado internacional la industria mexicana tequilera necesita una amplia producción, por lo cual una empresa dedicada a la destilación del tequila ha adquirido tres calderas de 800 CC (Hp caldera) como parte de su proceso para una producción mayor; ya que busca mantener la alimentación de vapor sin ser interrumpida ya que se ha visto involucrado en problemas con la corrosión provocada por el oxigeno dentro de una de sus calderas de agua caliente, y esta falla detuvo el proceso generando perdidas costosas. A esto busca una solución para evitar este problema pondrá a trabajar tres calderas de 800 CC (Hp caldera) para que la producción de vapor aumente conforme a sus necesidades y así evitar paros por una falla de este tipo, de tal forma aumentar la producción y ofrecer una excelente calidad en sus productos. Por lo anterior, buscan alimentarlas con un solo deareador que cubra la cantidad de vapor requerido, para ello han contratado los servicios de una firma consultora de ingeniería que desarrolle el proyecto de un deareador para estas calderas, claro dando mantenimiento a dichos equipos para evitar problemas de corrosión y de funcionamiento y así poder aumentar los años de vida de la caldera, cumpliendo con las expectativas para la que fue adquirida.

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METODOLOGÍA DEL DISEÑO Diseño en su etimología se explica como definición de delinear, trazar o planear como acción de trabajo, concebir, inventar o idear. Para la ingeniería el diseño se designa al proceso de aplicar las diversas técnicas con objetivo de definir un dispositivo.

Las etapas del desarrollo del diseño 1. Identificación del problema 2. Ideas preliminares 3. Perfeccionamiento 4. Análisis 5. Decisión 6. Realización De acuerdo a la norma ISO 9001 durante la planificación del diseño y desarrollo la organización debe: · identificar las etapas · revisar, verificar y validar apropiadamente cada etapa del diseño · tener responsabilidad y autoridad para el diseño La organización debe de gestionar las interfases entre los diferentes grupos involucrados para asegurarse de una comunicación eficaz y una clara asignación de responsabilidades. Se deben determinar los elementos de entrada relacionados con los registros del producto y mantenerse registrados, estos elementos de entrada deben incluir: · Requisitos funcionales y de desempeño. · Requisitos legales y reglamentarios que apliquen. · La información proveniente de diseños previos similares cuando se el caso. · Cualquier otro requisito esencial para el diseño. Estos elementos deberán estar completos sin ambigüedades y no deben ser contradictorios. Los resultados del diseño deben proporcionarse de tal manera que permitan la verificación respecto a los elementos de entrada para el diseño y deben aprobarse antes de la liberación. Los resultados del diseño deben cumplir: · Los requisitos de entrada para el diseño · Proporcionar información apropiada para la compra, producción y la prestación del diseño · Contener o hacer referencia a los criterios de aceptación del producto · Especificar las características del producto que son esenciales para el uso seguro y correcto En las etapas adecuadas deben realizarse revisiones sistemáticas del diseño de acuerdo con lo planificado: · Evaluar la capacidad de los resultados de diseño para cumplir los requisitos · Identificar cualquier problema y proponer las acciones necesarias

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Los participantes de dichas revisiones deben incluir representantes de las funciones relacionadas con las etapas del diseño que se estén revisandoSe deben de realizar las verificaciones de acuerdo a lo planeado para asegurarse que los resultados del diseño cumplan los requisitos de los elementos de entrada. Debe de realizarse la validación del diseño para asegurar que el producto resultante es capaz de satisfacer los requisitos para su aplicación o uso previsto. La validación debe completarse antes de la entrega o implementación del producto Los cambios del diseño deben identificarse, revisarse, verificarse y validarse según sea apropiado y aprobarse antes de su implementación. La revisión de los cambios de las partes constitutivas y en el producto ya entregado Forma especifica para llevar a cabo una actividad ó un proceso generalmente describe las actividades que competen a diferentes funciones, en tanto que un instructivo de trabajo describe las tareas dentro de una misma función. Su contenido típico. 1) Título. 2) Propósito u objetivo. 3) Alcance. 4) Documentos de referencia. 5) Definiciones. 6) Responsabilidad y autoridad. 7) Descripción de las actividades. 7.1) Recopilación de los requisitos. 8) Registros relacionados. 9) Anexos. 10) Datos de revisión y aprobación de estas actividades. Los factores que intervienen en la selección de materiales para el diseño son los siguientes: · Factores físicos.- Tamaño, forma y peso del material, estos factores guardan relación con el tratamiento del material · Factores mecánicos.- Propiedades mecánicas del material que se utilizan como criterios de falla en el diseño: la resistencia, el modulo, la tenacidad a la fractura, la resistencia a la fatiga, la termo fluencia, la modalidad de aplicación de la carga. Procesamiento y fabricabilidad.- Estos factores se relacionan con la capacidad para dar forma al material. Es común el uso de procesos de fundición y de conformación. · Factores de duración de los componentes.- Tienen que ver con el tiempo durante el cual los materiales desempeñan las funciones a las que han sido destinadas, resistencia a la corrosión, a la oxidación y al desgaste, la temo fluencia y las propiedades de fatiga o de fatiga por corrosión bajo carga dinámica. · Costos y disponibilidad.- Factores inseparables, así mismo la cantidad y la estandarización económica impulsada por el mercado. · Códigos, factores estatutarios y otros factores códigos.- Conjuntos de requisitos técnicos que imponen al material o al componente. · Estatutarios.- Reglamentos locales, estatales y federales, como requisitos sanitarios, ambientales y de seguridad

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SISTEMAS DE MANTENIMIENTO:

Dentro de cualquier tipo de maquinaria y producción el mantenimiento es sumamente importante y su finalidad es: • • • • • • • • • •

Evitar, reducir y llegado el caso, reparar las fallas sobre los bienes de la organización. Disminuir la gravedad de las fallas que no se lleguen a evitar. Evitar detenciones inútiles o paros de máquinas. Evitar accidentes. Evitar daños ambientales. Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas. Conservar los bienes producidos en condiciones seguras y preestablecidas de operación. Balancear el costo del mantenimiento con el correspondiente al lucro cesante. Lograr un uso eficiente y racional de la energía. Mejorar las funciones y la vida útil de los bienes.

Según el momento de la vida útil de un bien en el que aparecen las fallas, se pueden clasificar en:

Fallas tempranas: las que aparecen al comienzo de la vida útil del elemento y constituyen un pequeño porcentaje del total de las fallas. Se presentan generalmente en forma repentina y pueden causar graves daños. Fallas adultas: Son fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores. Fallas tardías: Representan una pequeña fracción del total de las fallas y ocurren en la etapa final de la vida útil del elemento. Efectividad del mantenimiento: La confiabilidad es la probabilidad de que un bien funcione adecuadamente durante un período determinado, bajo condiciones operativas específicas (por ejemplo: condiciones de presión; t°; velocidad; nivel de vibración; tensión; etc).

1) Mantenimiento correctivo • Por emergencia • Previa programación 2) Mantenimiento preventivo

> > RCM

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3) Mantenimiento predictivo 4) Mantenimiento productivo total (TPM) Mantenimiento predictivo: Existen algunas fallas que dan un indicio con el tiempo de que se van a producir y, por lo general, no tienen relación directa con la vida útil del bien. Entonces es posible estudiar su tendencia a través de la elección, medición y seguimiento de algunos parámetros relevantes que representan el buen funcionamiento del bien bajo análisis.

Los parámetros pueden ser: t°; presión; velocidad lineal, velocidad angular, nivel de fluido; espesor de chapa; rigidez dieléctrica; contenido de humedad; viscosidad; etc. El seguimiento de estos parámetros debe ser continuado, eligiendo la frecuencia y los registros adecuados. Justamente la frecuencia de chequeo debe ser elegido de tal modo que el intervalo entre comprobaciones sea bastante menor que el tiempo que transcurre entre la detección de la falla (falla potencial) y el punto de falla (falla funcional). Además de la ventaja recién apuntada, el seguimiento permite contar con un registro de la historia de la característica en análisis, sumamente útil ante fallas repetitivas. Asimismo, con este sistema se opera sobre los bienes mientras están funcionando y sin moverlos de su emplazamiento, permitiendo al mismo tiempo aprovechar la vida útil del bien. Mantenimiento produ ctivo t otal

(TPM): El TPM es un sistema orientado a lograr: Cero accidentes TPM

Cero defectos Cero averías

Las características del TPM son: • • •

Acciones de mantenimiento en todas las etapas del ciclo de vida del equipo. Participación amplia de todas las personas de la organización. Es observado como una estrategia global de las operaciones, en lugar de prestar atención en mantener los equipos funcionando.

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•

Intervención significativa del personal involucrado en la operación y producción en el cuidado y conservación de los equipos y recursos físicos. • Procesos de mantenimiento fundamentados en la utilización profunda del conocimiento que el personal posee sobre los procesos. Mantenimiento centrado en la fiabilidad (Reliability Centerd Maintenance):

Es una metodología de análisis sistemático, objetivo y documentado, aplicable a cualquier tipo de instalación industrial, muy útil para el desarrollo u optimización de un plan eficiente de mantenimiento preventivo. La filosofía RCM plantea como criterio general, el mantenimiento prioritario de los componentes considerados como críticos para el correcto funcionamiento de la instalación, dejando operar hasta su fallo a los componentes no críticos, instante en que se aplicaría el mantenimiento correctivo. El RCM tiene muy en cuenta las especificidades de la instalación en estudio y plantea la necesidad de realizar un programa de seguimiento y actualización:

NECESIDADES DEL USUARIO: Primeramente debemos esclarecer las necesidades técnicas del usuario. Las calderas son de 800 CC (Hp caldera) La selección de la capacidad del deareador será con la capacidad de generación de vapor. Se sabe que un Caballo caldera equivale a 34.5 lbs/h (15.65kg/h) Se realiza la conversión para determinar la cantidad de vapor generado por hora y se compara con la tabla de los modelos estándar de la compañía que provee este servicio. El procedimiento es el siguiente. 1cc = 34.5 lbs/h (15.65kg/h) 800cc =

x

= 27 600 lbs/h ( 12 520kg/h ) Como tenemos en servicio tres calderas se suman las capacidades de esta Serán: 112 520 X 3 = 37 560 kg/h (82 800 lbs /h)

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Con esta cantidad se determina la capacidad del recipiente y se seleccionara la válvula de deareación para adaptarlo específicamente a este caso.

Ahora se selecciona o determina la presión de diseño de Según la norma (ASME, sección VIII) Como nuestra presión de operación requerida es de 15 psi el código marca que la presión mínima de diseño es de 50 PSI Temperatura de: -20 °F –60650 °F UG –20 ESPECIFICACIONES GENERALES CALDERA: Presión de salida de caldera: 125 PSI Temperatura de salida de caldera: 98.9 °C – 100 °C DESAERADOR: Presión de vapor entrada: 5 PSI Temperatura de vapor: 98.9 – 100 °C Entrada de agua

Temperatura: 20 °C Presión: 1 atm. CNTP (condiciones normales de presión y temperatura)

Método empleado Los cálculos se elaboraron mediante el código ASME sección VIII. Los espesores se calcularon por presión interna y externa (detalles en el área de memoria de cálculo). La definición de silletas y orejas en base a los diferentes casos de carga que están sometidos. La selección de soldadura y especificaciones de el Código ASME sección IX. En base alas recomendaciones del código.

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ALTERNATIVAS Para iniciar la selección de alternativas se necesito realizar una lluvia de ideas y se organizo de la siguiente forma.

Árbol de ideas. Seguro

Estable. Resistente a temperaturas elevadas Se auto protege contra la corrosión

Deaerador Interior.

Vendible.

Estacionario Exterior. Bajo costo Redituable Fácil mantenimiento Durable Operación sencilla Mínima perdida de la energía Generada por la alimentación. Máxima eficiencia.

Así podemos llegar ala concluir las necesidades y aspectos que debemos cubrir Son todos aquellos que faciliten Y que aspecto son los que no debemos olvidar Dentro del diseño.

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SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS A continuación se propondrán diferentes aceros al carbón de los cuales podremos seleccionar el que se comporte adecuadamente.

De los cuales el SA-285-C es el ideal ya que se encuentra dentro del rango de temperatura además que se encuentra entre uno de los mas económicos y si se llegara a utilizar otro de los ya mencionados se estaría dando un margen muy elevado. Ahora se tiene que seleccionar el tipo de tapa que se va a utilizar y tenemos tres opciones que debemos considerar.

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TAPAS TORIESFÉRICAS Son las que mayor aceptación tienen en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan altas presiones manométricas, su característica principal es que el radio de abombado es aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 metros.

TAPAS SEMIELÍPTICAS Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesférica es relativamente alto, ya que las tapas semielípticas soportan mayores presiones que las toriesféricas. El proceso de fabricación de estas tapas es el troquelado, su silueta describe una elipse relación.

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TAPAS SEMIESFÉRICAS Utilizadas exclusivamente para soportar presiones críticas. Como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay límite dimensional para su fabricación .

Tomando en cu enta el texto anterior tenemos los s iguientes cálculos

Tapa 2 :1 con material SA – 516 – 70 Nombre

P Design ( kPa)

T Design (°C)

MAWP ( kPa)

MAP ( kPa)

MAEP ( kPa)

Te external (°C)

Cabeza Elipsoidal

351.5

100.0

718.67

1291.86

103.53

25.0

Faldon

351.5

100.0

508.37

1081.50

217.36

25.0

Tapa toriesferica con el material SA-516- 70

20

Nombre

P Design ( kPa)

T Design (°C)

MAWP ( kPa)

MAP ( kPa)

MAEP ( kPa)

Te external (°C)

Toriesferica

351.5

100.0

469.74

837.29

103.58

25.0

Faldon

351.5

100.0

508.37

1081.50

234.96

25.0

Tapa semiheliptica con material SA-516-70 Nombre

P Design ( kPa)

T Design (°C)

MAWP ( kPa)

MAP ( kPa)

MAEP ( kPa)

Te external (°C)

Semiheliptica

351.5

100.0

799.24

1950.27

103.43

25.0

Tapa 2:1 con material SA – 285 – C 21

Nombre

P Design ( kPa)

T Design (°C)

MAWP ( kPa)

MAP ( kPa)

MAEP ( kPa)

Te external (°C)

2:1

315.5

100.0

562.44

1011.02

103.53

20.0

Faldon

315.5

100.0

397.85

846.40

217.36

20.0

Para concluir con esta sección se puede decir que la tapa ideal para nuestro recipiente será una tapa semiheliptica o 2:1 de la cual se mostraran los cálculos mas adelante y acorde con lo dicho anterior mente al respecto del tipo de material a utilizar en nuestro recipiente no muestra alguna inconformidad contra nuestras necesidades.

22

23

DESARROLLO DEL RECIPIENTE A continuación se definirá las dimensiones y capacidad del recipiente: Primero empezaremos con la determinación de la capacidad por almacenar para obtener el volumen de nuestro recipiente Se determinara el volu men parcial con las medidas estándar

D: 72 pulg. L: 14.25 pulg. H: 3.41 ft Volumen total: 0.7854 X D 2 X L: Volumen total: 0.7854 X (72) 2 X (14.25 in): 402.910 ft 3 Relación: H / D: (3.41 ft) / (6ft) H / D: 0.569 Con el valor obtenido recurrimos a la tabla de volumen parcial en recipientes horizontal: Coeficientes H/D .00 .56

0

1

2

3

4

5

6

....

.0000

.000053 .000279 .000429 .000600 .000788 .000992 .001212

9 .587574

Para buscar en la tabla se toma el valor de 0.56 y se buscara en la columna H / D, y con la ultima cifra (5) se busca en la fila superior y así buscar la intersección de ambos valores como se muestra. Obteniendo un coeficiente de 0.587574 Este valor es multiplicado por el volumen total dándonos como resultado nuestro volumen parcial. 0.587574 X 402.910 : 236.709 ft 3

Conversión: 24

236.709 ft 3 x 7.480519 : 1770.71 Gal. Este es el valor de la capacidad total de nuestro recipiente

Determinar el diámetro del recipiente

Se determinara el factor F

F =

P CSE

Donde: P: presión de diseño: 50 psi C: corrosión: 1/8 S: esfuerzo del material: 13,800 psi E: eficiencia de soldadura: 0.85

F =

(50 PSI )

[(1/ 8)(13800PSI )(0.85)]

F = 0.034 Con este valor y el volumen ya obtenido buscamos en la tabla para determinar el tamaño optimó del recipiente: De igualmente se busca la intersección de los valores ya antes mencionado obteniendo el diámetro. D(int.) : 5 ft Ver anexo de tablas 1.1

25

26

MEMORIA DE CALCULO PARA RECIPIENTE: DEAREADOR

RE

P

CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA. REVIZO. ZM R NUMERO DE ID . C-A001

DIBUJO REF .

ENVOLVENTE TAPAS CONJUNTO.

ENVOL VENTE

TA PA S

N A O I N S R E E R T N P I

ESPESOR CON CORROSIO N:

ESPESOR CO N C ORROSION:

N A N O I R S E E T R X P E

ESPESOR CON CORROSIO N:

ESPESOR CON CORRO SION:

27

1

28

29

ANILLO ATIESADOR

30

OREJAS DE IZAJE MEMORIA DE CALCULO PARA RECIPIENTE: DEAREADOR

RE

P

CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA. REVIZO. ZMR NUMERO DE ID.

DIBUJO REF.

OREJAS CONJUNTO. PESO: 2854.1129 Lbs (1295.767 Kg)

OBTENCION DE CONSTANTES

ESFUERZO LONGITUDINAL

31

1


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001

BOQUILLAS MEMORIA DE CAL CULO

Boquilla de 3” SA-516-60 S = 15000 Psi Cedula 60 Nom. 0.438 Min. 0.393

Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t r = 0.128"sin corrosion t r = 0.128"+0.125" t r = 0.253" con

corrosión ≈ 0.50" valor comercial

2.- Calculo del espesor real del cuerpo t = t r − c t = 0.50"−0.125" t = 0.375"

32


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


3.- Calculo del espesor del cuello de la boquilla d = Dext − 2t nom d = 3 − 2(0.438) d = 2.124" sin corrosión d = 2.124"+2c d = 2.124"+2(0.125" ) d = 2.374" con.corrosión Rn =

d

Rn =

2.374

2

2

Rn = 1.187" t rn =

t rn =

PRn S n E − 0.6 P

(50 psi )(1.187 pu lg ) (15000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

4.- Calculo del espesor real de la boquilla t n = t n =

Dext − d

2 3"−2.374"

2 t n = 0.313"

33


BOQUILLAS

RE P 1

CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA.

´

REVIZO. ZMR NUMERO DE ID.

DIBUJO REF.KD001


5.- Calculo de la parte del cuello de la boquilla que penetra al recipiente h ≤ H 2 − 2c ;

H 2 el

menor de

2.5t

2.5 t n 2.5(0.375") = 0.9375" 2.5(0.313") = 0.7825"

Por tanto

H 2 =

0.7825”

h ≤ (0.7825") − 2(0.125") h = 0.5325"

6.- Calculo de la altura límite de la boquilla que actúa como esfuerzo ⎧ 2 . 5 t t e = t r recipiente H 1 = menor .de ⎨ ∴ t e = 0.5" ⎩ 2 . 5 t n + t e 2.5t = ( 2.5)(0.375) = 0.9375" 2.5t n + t e = ( 2.5)(0.313) + 0.5 = 1.2825"

∴ H 1 = 0.9375"

7.- Cálculo del radio de la placa de refuerzo W ⎧⎪ d W = mayor .de⎨ d ⎪⎩ 2 + t n + t

d = 2.374” d

2

+ t n + t =

2.374 2

+ 0.313 + 0.375 = 1.875"

∴W = 1.875" 34


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001

BOQUILLAS MEMORIA DE CALCULO

8.- Cálculo del área del agujero del recipiente A = d ∗ t r = ( 2.374)(0.128) = 0.3038"

9.- Cálculo de las áreas que actúan como refuerzo ⎧ (t − t r ) d a) A1 = mayor .de ⎨ ⎩ (t − t r ) 2 (t + t ) (t − t r ) d = (0.5 − 0.128)(2.374) = 0.883" (t − tr ) 2(t + t ) = (0.5 − 0.128) 2(0.313 + 0.128) = 0.328"

∴ A1 = 0.883" ⎧ (t n − t rn )5t ⎩(t n − t rn )5t n

b) A2 = menor .de⎨

(t n − t rn )5t = (0.313 − 4.66 x10−3 )5(0.375) = 0.578" (t n − t rn )5t n = (0.313 − 4.66 x10−3 )5(0.313) = 0.482"

∴ A2 = 0.482"

35


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


c) A3 = 2t n h A3 = 2(0.313)(0.5325)

∴ A3 = 0.333" bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 d) A4 = 4⎛ ⎜ ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b

⎝ 2 ⎠

⎝ 2 ⎠

b = t n

A4 = 2(0.313) 2

∴ A4 = 0.195"

e) A5 = A − ( A1 + A2 + A3 + A4 ) A5 = 0.3038 − (0.883 + 0.482 + 0.333 + 0.195)

∴ A5 = −1.58" → cuando la suma es mayor a A no se requiere de A 5

10.- Cálculos del diámetro de la laca del refuerzo D p − d − 2t n t e →∴ D p = A5

36


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


Boquilla de 1”

SA-106-B S = 48 000 Psi Nom. 0.358 Min. 0.313 Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )




37


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


3.- Calculo del espesor del cuello de la boquilla d = Dext − 2t nom d = 1 − 2(0.358) d = 0.284"sin corrosión d = 0.284"+2c d = 0.284"+2(0.125" ) d = 0.534" con.corrosión Rn =

Rn =

d

2

0.534 2

Rn = 0.267" t rn =

t rn =

PRn S n E − 0.6 P

(50 psi )(0.267 pu lg ) (48000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t rn = 3.2 x10 − pu lg 4

38


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001



Dext − d

2 1"−0.534"

2 t n = 0.233"

⎛ bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

A4 = 4⎜

A4 = 2(0.295) 2

∴ A4 = 0.108 pu lg 2

39


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


Boqu illa de 1 1/2”

SA-106-B S = 48 000 Psi Nom. 0.400 Min. 0.350 Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )



2.- Calculo del espesor real del cuerpo t = t r − c t = 1.25"−0.125" t = 1.125" = 1 1 " 8

40


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


3.- Calculo del espesor del cuello de la boquilla d = Dext − 2t nom d = 1.5 − 2(0.400) d = 0.70" sin corrosión d = 0.70"+2c d = 0.70"+2(0.125" ) d = 0.95" con.corrosión Rn =

d

Rn =

0.95

2

2

Rn = 0.4.75" t rn =

t rn =

PRn S n E − 0.6 P

(50 psi )(0.475 pu lg ) (48000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t rn = 5.8 x10 − pu lg 3


Dext − d

2 1.5"−0.95"

2 t n = 0.275"

41


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


⎛ bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

A4 = 4⎜

A4 = 2(0.275) 2

∴ A4 = 0.15 pu lg 2

Boquilla de 1/2” SA-516-60 S = 15000 Psi Nom. 0.187 Min. 0.164 Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t r = 0.128"sin corrosion t r = 0.128"+0.125" t r = 0.253" con corrosión ≈

3 8

" valor comercial

42


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


2.- Calculo del espesor real del cuerpo t = t r − c t = 0.375"−0.125" t = 0.250" = 14 "

3.- Calculo del espesor del cuello de la boquilla d = Dext − 2t nom d = 0.5 − 2(0.187) d = 0.126" sin corrosión d = 0.126"+2c d = 0.126"+2(0.125" ) d = 0.376" con.corrosión Rn =

R

n

t rn =

t rn =

d

2

=

0 . 376 2 PRn

S n E − 0.6 P

(50 psi )(0.188 pu lg ) (15000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t rn = 0.0964"

43


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001



Dext − d

2 0.5"−0.376"

2 t n = 0.062"

⎛ bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

A4 = 4⎜

∴ A4 = 7.6 x10−3 pu lg 2

44


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


Boquil la de 12”

SA-516-60 S = 15000 Psi Cedula 60 Nom. 0.562 Min. 0.492 Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t r = 0.128"sin corrosion t r = 0.128"+0.125" t r = 0.253" con corrosión ≈ 11"

valor comercial

2.- Calculo del espesor real del cuerpo t = t r − c t = 11" −0.125" t = 10.875"

45


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001



d

Rn =

11.126

2

2

Rn = 5.563

t rn =

t rn =

PRn S n E − 0.6 P

(50 psi )(5.563 pu lg ) (15000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi ) =0.02186

46


RE P 1

BOQUILLAS CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA. REVIZO. ZMR NUMERO DE ID.

DIBUJO REF.KD001



Dext − d

2 12"−5.563"

2 t n = 3.2185"

5.- Calculo de la parte del cuello de la boquilla que penetra al recipiente h ≤ H 2 − 2c ; H 2 el menor de 2.5t 2.5 t n

2.5(10.875") = 27.1875" 2.5(3.2185") = 8.04625"

Por tanto

H 2 =

8.04625”

h ≤ (8.04625") − 2(0.125") h = 7.79625"

6.- Calculo de la altura límite de la boquilla que actúa como esfuerzo ⎧ 2 . 5 t t e = t r recipiente H 1 = menor .de ⎨ ∴ t e = 0.5" ⎩ 2 . 5 t n + t e 2.5t = ( 2.5)(10.875) = 27.1875" 2.5t n + t e = ( 2.5)(3.2185) + 11 = 19.04625"

∴ H 1 = 19.04625"

47


BOQUILLAS

RE P 1

CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA. CALCULO. ARA,GBP,MMC,PSA. REVIZO. ZMR REVIZO. ZMR NUMERO DE ID. ID .

DIBUJO REF.KD001 REF .KD001

BOQUILLAS MEMORIA MEMORIA DE CAL CULO


d = 11.126” d

2

+ t n + t

11.126

= 2 ∴ W = 19.6565"

+ 3.2185 + 10.875 = 19.6565"

8.- Cálculo del área del agujero del recipiente A = d ∗ t r = (11.126)(0.128) = 1.424128"

9.- Cálculo de las áreas que actúan como refuerzo ⎧

A1 = mayor .de ⎨

(t − t r ) d

⎩ (t − t r ) 2 (t + t )

a)

(t − t r )d = (11 − 0.128)(11.126) = 120.96" (t − tr )2(t + t ) = (11 − 0.128)2(3.2185 + 0.128) = 72.76"

∴ A1 = 120.96in 2

b)

⎧ (t n − t rn )5t A2 = menor .de⎨ ⎩(t n − t rn )5t n

(t n − t rn )5t = (3.2185 − 0.02186)5(10.875) = 173.81" (t n − t rn )5t n = (3.2185 − 0.02186)5(3.2185) = 51.4419"

∴ A2 = 51.4419"

48


BOQUILLAS

RE P 1




c) A3 = 2t n h A3 = 2(3.2185)(7.79625)

∴ A3 = 50.1844"

d)

⎛ bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠

A4 = 4⎜

b = t n

A4 = 2(3.2185) 2

∴ A4 = 20.7174in 2

e) A5 = A − ( A1 + A2 + A3 + A4 ) A5 = 1.424128 − (120.96 + 51.4419 + 50.1844 + 20.7174)

∴ A5 = −241.87"→ cuando la suma es mayor a A no se requiere de A

5

10.- Cálculos del diámetro de la placa del refuerzo

)

D p − d − 2t n t e →∴ D p = A5

49


BOQUILLAS

RE P 1




CALCULO CAL CULO DE REGISTRO REGISTRO DE HOMBRE Boquil la de 18” 18”

SA-516-60 S = 15000 Psi Cedula 60 Nom. 0.438 Min. 0.393 Espesor de la pared 1.- Calcular espesor por presión interna de la boquilla t r =

t r =

Pr S u E − 0.6 P

(50 psi )(30 pu lg ) (13800 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t r = 0.128"sin corrosion t r = 0.128"+0.125" t r = 0.253" con corrosión ≈ 0.50"

valor comercial


50


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001



d

Rn =

17.374

2

2

Rn = 8.687" t rn =

t rn =

PRn S n E − 0.6 P

(50 psi )(8.687 pu lg ) (15000 psi )(0.85) − 0.6(50 psi )

t rn = 0.0341"

51


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001



Dext − d

2 18"−17.374"

2 t n = 0.313"

5.- Calculo de la parte del cuello de la boquilla que penetra al recipiente h ≤ H 2 − 2c ;

H 2 el

menor de

2.5t Pero no se toma en cuenta

2.5 t n Por tanto

H 2 =

0

&

h=0


d = 17.374” d

2

+ t n + t =

17.374

2 ∴W = 17.374"

+ 0.313 + 0.375 = 9.375"

8.- Cálculo del área del agujero del recipiente A = d ∗ t r = (17.374)(0.128) = 0.2.223"

52


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


9.- Cálculo de las áreas que actúan como refuerzo ⎧

a) A1 = mayor .de ⎨

(t − t r ) d

⎩ (t − t r ) 2 (t + t )

(t − t r ) d = (0.375 − 0.128)(17.374) = 4.291" (t − tr ) 2(t + t ) = (0.375 − 0.128) 2(0.313 + 0.128) = 0.3398"

∴ A1 = 0.3398" ⎧ (t n − t rn )5t ⎩(t n − t rn )5t n

b) A2 = menor .de⎨

(t n − t rn )5t = (0.313 − 0.0341)5(0.375) = 0.8183" (t n − t rn )5t n = (0.313 − 0.0341)5(0.313) = 0.4364"

∴ A2 = 0.4364"

c) A3 = 2t n h A3 = 2(0.313)(0)

∴ A3 = 0 bh ⎞ ⎛ b ⎞ 2 d) A4 = 4⎛ ⎜ ⎟ = 4⎜ 2 ⎟ = 2b

⎝ 2 ⎠

⎝ 2 ⎠

b = t n

A4 = 2(0.313) 2

∴ A4 = 0.195"

53


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


e) A5 = A − ( A1 + A2 + A3 + A4 ) Pero cuando la suma es mayor a A no se requiere de A 5 ∴ No se requiere el cálculo de A 5

54


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


TAPA CIEGA

D = 18” N = 16 SA – 105 S = 17500psi

Material del tornillo SA - 193 – 137 ced. 40 S = 25000psi Para el empaque considerar

m=2 y=1600 Diámetro exterior de la cara realzada = 25” Diámetro circular del barreno = 22 ¾” =D CB Dint = Dnom − 2t Dint = 18 − 2(0.562) Dint = 16.876" N = N =

Drealz − Dint

2 25"− 16 .876 " 2

N = 4 .062

3 bo = N 8 3 bo = ( 4.062) 8 bo = 1.523 > 1 / 4"

55


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


b=

bo

b=

1.523

2

2 b = 0.617" G = G=

Drealz + Dint

2 25"+ 16 .876 "

2 G = 20 .93" W 1 = 0.785G P + 2bπ GmP 2

W 1 = 0.785( 20.93) (50) + 2(0.617)π ( 20.93)(2)(50) 2

W 1 = 25308.033lbs W 2 = π bGy W 2 = π (0.617)(20.93)(1600) W 2 = 64911.88lbs

∴ W =W 2= 64911.88lbs Am1 =

W S b

=

64911.88 25000

Am1 = 2.596

56


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


hg =

DCB − G

hg =

2 22

3

4

"−20 .93" 2

hg = 0 .91"

C’ = 0.33

t = G

C ' P SE

t = 20.93

+

1.9Whg SEG 3

(0.33)(50) (17500)(0.85)

+

1.9(64911.88)(0.91) (17500)(0.85)(20.93) 3

t = 0.9 sin corrosión t = 0.9 + .125" t = 1.04" concorrosión

Área transversal neta de 16 tornillos de 1 1/8” Ab = 16 x 0.633 = 10.128" W = W =

( Am − Ab ) S 2 ( 2 .596 + 10 .128 ) 25000 2

W = 159050 lb

57


BOQUILLAS

RE P 1


DIBUJO REF.KD001


t = G

1.9Whg SEG 3

t = 20.93

1.9(159050 )(0.91) (25000 )(0.85)(20.93) 3

t = 0.786" sin corrosión t = 0.786"+.125" t = 0.91" con.corrosión

58

ANÁLISIS POR ELEMENTO FINITO El siguiente apartado presenta el análisis d e los elementos qu e confor man a nuestro r ecipiente a presión d e tal forma que se utiliza un mod elo en 3d de la parte sometida a estudio, a las cargas en que se encontraría sometido en operación. Desarrollo. Los elementos modelados en 3d se exportaron al software de diseño A NSYS. Por consiguiente se le asigno a cada uno las características propias del material del cual se seleccion o para su diseño, y el tipo de con figuración que tiene el material es decir si es isotróp ico co nsiderando que sus propiedades cristalinas son ideales es decir que cuenta con el mismo tamaño de sus elementos consid erándose homogéneo, El siguiente paso es el de asignar el tamaño del mayado ya que este definirá el tiempo de solución que le tomara al equipo resolver el sistema de ecuaciones formado por el mayado, Ah or a s e le as ig nan las con diciones y res tr icciones a las qu e se en cu entran sometidas las partes es decir los apoyos y empotramientos, de los cuales influyen a su comportamiento bajo las distintas cargas a las que se encuentra sometido. Por ultimo se aplican las cargas y momentos considerados en el elemento analizado y se da paso a la solución de la cual se obtuvieron los s iguientes resultados An álisis d e la s illeta. En esta imagen encontramos representados los esfuerzos principales y por lo tanto su representación numérica.

Esfuerzo p rincip al 1

59

Esfuerzo pr incipal 2

Esfuerzo de Von Misess

60

An ali zand o u na p art e del env ol ven te o cu erpo . Al analizar esta sección del envolvente se tomo una sección de este y se analizo de forma plana ya que sus dimensiones dificultaron su solución y por lo tanto se vio limitado este análisis por los recursos del sistema pero al aplicarlo de este modo se obtienen resultados similares.

Desplazamiento en el cuerpo.

Esfuerzo principal 1

61

Esfuerzo principal 2

Esfuerzo cortante vital para identificar la función de la soldadura

62

Esfuerzos en x

Esfuerzos en Y

63

También se aporto el apoyo de otro software de diseño llamado Inventor del cual se analizó esta misma sección pero en 3d y aporto los siguientes resultados.

Nombre Esfuerzo Equivalente Esfuerzo principal máximo Esfuerzo principal mínimo Deformación

Mínimo 4450 psi 4851 psi -103.2 psi 1.579e-003 in

Máximo 6111 psi 6696 psi 203.4 psi 2.134e-002 in

Figura 1 Esfuerzo equivalente

64

Figura 2 Esfuerzo pr incipal Máximo

Figura 3 Esfuerzo pri ncipal mínimo 65

Figura 4 Deformación

Figura 5 Factor de Segurida

66

Analizando un cople de 1 ½” . Arrojando los siguientes resultados. Resultados Nombre Mínimo Máximo Esfuerzo Equivalente 21.52 psi 52.28 psi Esfuerzo Principal Máximo -16.73 psi 9.633 psi Esfuerzo Principal Mínimo -70.63 psi -33.39 psi Deformación 0.0 in 4.49e-007 in

Figura 1 Esfuerzo Equivalente

67

Figura 2 Esfuerzo Principal Máximo

Figura 3 Esfuerzo Principal Mínimo 68

Continuando con las orejas de izaje.

Esfuerzos en Y

69

Esfuerzo 1

Esfuerzo cortante

70

De igual modo las orejas se analizaron en 2d para agilizar el cálculo y aproximarse más a la realidad.

71

SELECCIÓN DE ACCESORIOS Descripción

Propiedades

Columna de nivel

¾ NPT Warren Mod. 377FC,326LV

Bomba

Manómetro

Cople para Muestreo Químico

Recirculación

Termómetro

Válvula de seguridad

2 ¾ NPT

3.5 Hp

¼ NPT Wika,Mod 611.10 ,R 0-70psi

¼ NPT

7/16 Tubería Ulma

¾ NPT Wika , R 0-120 C, Zise 9”

¾ Walworth, serie 1542D

72

Válvula de venteo

¾ Walworth, serie 1641D

Válvula de deareación

11 ¼ CB-Spraymaster

Reductor de Presión

CMS, mod 10-141,10150psi

Cople soldable

½ NPT3000 psi

Válvula de alivio Las aplicaciones mas usuales de las válvulas de seguridad WALWORTH son desalojar el exceso de presión en sistemas de tuberías y equipos tales como: • • • • •

Calderas recipientes de aire a presión compresores generadores de vapor carros tanques que trasportan gases servicios de aire o gas no corrosivo al bronce.

La forma de seleccionarlo es conociendo los datos inherentes al servicio para la cual va a ser destinada, se incluye a continuación los mínimos requeridos apara una adecuada selección: • • • • •

Fluido a manejar: vapor Tipo de descarga: superior Presión de ajuste: 50 Psi Temperatura de operación:100°C Capacidad de descarga requerida: 35 Psi

73

Por el fluido a manejar tipos de descarga y limites de presión y temperatura nos damos cuenta que requerimos una válvula 1541 para el tamaño de la válvula usaremos la capacidad de de descarga y la presión de ajuste requerida de la siguiente forma. 1.-En la tabla de la pagina 8 encontrar en la columna de la izquierda la presión de ajuste requerida 50 Psi y en este renglón buscar la capacidad inmediata superior a la requerida (35 Psi) en nuestro caso seria 45 Psi la cual corresponde a la del orifico D .110 pul 2. 2.- En la tabla de características de diseño para la válvula 1541 que se encubra en la pagina 3 podemos ver que a un orificio D corresponde a una medida nominal de 19mm (3/4”). Por lo tanto la válvula que debemos de seleccionar es una 1541 de ¾”

SOLDADURA 1. CIRCUNSTANCIAS PARA LA REALIZACIÓN DE LA SOLDADURA. En muchos casos, la accesibilidad de la junta determina el tipo de soldadura. En un recipiente de diámetro pequeño (menos de 18-24 pulgadas), no puede aplicarse la soldadura manual. Se utiliza una tira de respaldo, ésta debe permanecer en su lugar. En los recipientes de mayor diámetro, si no tienen registro para hombre, la última junta (de cierre) sólo puede soldarse desde el exterior. El tipo de soldadura puede ser determinado también por el equipo del fabricante. 2. REQUISITOS DE LAS NORMAS. De acuerdo al tipo de junta, las normas establecen requisitos basados en el servicio, el material y la ubicación de la soldadura. Los procesos de soldadura que pueden aplicarse en la construcción de recipientes están restringidos también por las normas, como se describe en el párrafo UW-27. Las normas se representan en las páginas siguientes bajo los títulos: • Tipos de juntas soldadas (Juntas permitidas por las normas, su eficiencia y las limitaciones de sus aplicaciones) Tabla UW-12 •

Diseño de juntas soldadas (Tipos de juntas en recipientes para varios servicios y con ciertas condiciones de diseño). UW-2, UW-3.

74

•

Eficiencias de junta y reducciones de esfuerzos (Eficiencias de juntas en ciertos puntos y esfuerzo permisible reducido para usarse en cálculos de componentes de recipientes). Los datos de la tabla están basados en las siguientes regulaciones del código: Total, por zonas, examen radiográfico parcial o no radiografiado de juntas A, B y C. UW-11 Para el cálculo del esfuerzo longitudinal, la eficiencia de junta parcialmente radiografiada es la misma que la de juntas radiografiadas por zonas. Las secciones de recipientes sin costura y cabezas con juntas a topes, categoría B, C o D que son radiografiadas por zonas, deberán diseñarse para esfuerzo circunferencial con un valor de esfuerzo igual al 85% del esfuerzo permisible del material UW-12(b). Cuando las juntas no se radiografían, como eficiencia, E, de la junta deben usarse los valores de la columna “c” de la tabla “tipos de juntas soldadas”, y en todo otro cálculo de diseño deberá tomarse un valor de esfuerzo igual al 80% del esfuerzo permitido del material, excepto para cabezas planas no atirantadas, etc. UW-12(c). 3. ECONOMÍA DE LA SOLDADURA. Si los dos factores anteriores permiten la libre elección, la economía es el factor decisivo. Siguen algunas consideraciones relativas a la economía de la soldadura: • La preparación de bordes en V, que puede hacerse a soplete, es siempre más económica que la preparación para juntas en J o en U. • La preparación en V doble requiere sólo de la mitad del metal de soldadura depositada de la que requiere la preparación en V sencilla. • Al aumentar el tamaño de una soldadura de filete, su resistencia aumenta en proporción directa, mientras que el metal de soldadura depositado aumenta en proporción al cuadrado de su tamaño. • La soldadura de baja calidad hace necesaria la utilización de placa de mayor espesor para el recipiente. El que sea más económico utilizar soldadura de mayor resistencia y placa más delgada o lo contrario, depende del tamaño del recipiente, del equipo de soldadura, etc. Esto debe decirse en cada caso particular.

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DISEÑO DE JUNTAS SOLDADAS CONDICIONES DE DISEÑO

TIPO DE SOLDADURA Juntas A y D. Las juntas A y B (roblonado transversal únicamente) deben ser del tipo No. (1) ó (2)

1. El diseño del recipiente a presión se basa en una eficiencia de junta de 0.85. Norma UW-11(a) (5).

2. Recipientes a presión en los que el examen radiográfico completo no es obligatorio UW11(b).

3. El recipiente se diseña para presión externa únicamente o el diseño está basado en UW12(c) (ver tabla).

Las juntas B y C deben ser a tope UW11(a)(5)(b) Las juntas a tope B y C en boquillas y pasos a cámaras menores de 10 pulg. de diámetro nominal y espesor de pared menor de 1 1/8 de pulg. no requieren de examen radiográfico, excepto para el acero ferrítico cuyas propiedades a la tensión mejoran con tratamiento térmico UHT-57

EXAMEN RADIOGRÁFICO Completo Completo por zonas No

Parcial

(La totalidad de la soldadura es aceptable por el examen radiográfico parcial) UW51 (c) (1)

EFICIENCIA DE JUNTA

TRATAMIENTO TÉRMICO DESPUÉS DE LA SOLDADURA

1.00 Tipo (1) 1.00 0.85 0.70

Tipo (2) 0.90 0.80 0.65

0.85 Tipo (1) 0.80 Tipo (2) La eficiencia de roblonado transversal puede regir únicamente cuando cargas complementarias, como el viento, etc., producen flexión longitudinal o tensión en las juntas con presión interna.

Por la norma UCS-56

Juntas a tope examinadas por zonas UW-12(b) Las secciones de Todas las juntas a tope recipiente sin costura deben ser del tipo No. y las cabezas con (1) o No. (2) UW-11(b) juntas B, C o D, deben diseñarse para esfuerzo circunferencial con un valor de esfuerzo del material del 85%.

Cualquier junta soldada UW-11(c)

No requiere examen radiográfico.

0.85 Tipo No. (1) 0.80 Tipo No. (2)

Por la norma UCS-56

0.70 Tipo No. (1) 0.65 Tipo No. (2) 0.60 Tipo No. (2) 0.55 Tipo No. (1) 0.50 Tipo No. (2) 0.45 Tipo No. (1) En todos los demás cálculos de diseño se usará el 80% del valor del esfuerzo del material.

Por la norma UCS-56

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DISEÑO DE JUNTAS SOLDADAS (CONT.) CONDICIONES DE DISEÑO

TIPO DE SOLDADURA

EXAMEN RADIOGRÁFICO

EFICIENCIA DE JUNTA

Las juntas A serán del tipo No. (1) UW2(a) (1) (a).

Completo

1.00

Las juntas B y C 4. Recipientes serán del tipo No. que (1) ó No. (2) UWcontengan 2(a)(1)(b). sustancias tóxicas y Las juntas D peligrosas llevarán soldadura UW-2(a). de penetración total a través de todo el espesor de la pared del recipiente o la boquilla UW2(a)(1)(c). Las juntas A serán del tipo No. (1) (excepto para acero inoxidable 304). 5. Los recipientes que operen a menos de -20° F se requiere pruebas de impacto del material o del metal de aporte UW2(b).

Las juntas B serán del tipo No. (1) ó del No. (2) UW-2(b) (1) y (2).

Todas las juntas a tope en cascos y cabezas deben examinarse radiográficamente por completo, excepto los tubos de intercambiadores y los intercambiadores UW-2(a)(2), (3) y UW-11(a)(4).

1.00 0.90*

*para usarse en cálculos de esfuerzo longitudinal (roblonado transversal).

TRATAMIENTO TÉRMICO DESPUÉS DE LA SOLDADURA

Los recipientes fabricados de aceros al carbón o con bajo contenido de elementos de aleación deben tratarse térmicamente después de haberse soldado, UW-2(c).

Completo Por zonas No Tipo (1) 1.00 0.85 0.70

Las juntas C llevaran soldadura de penetración completa que se extiendan a toda la sección de la junta.

Tipo (2) 0.90 0.80 0.65

Por la norma UCS-56

Las juntas D llevarán soldadura de penetración completa que se extiende por toda la sección de la junta UW-2(b) (2) y (3).

Las juntas A serán del tipo No. (1). 6. Calderas con presión de diseño mayor de 50 lb/Pulg 2. Las juntas B serán del tipo No. (1) o (2) UW-2(c).

Todas las juntas a tope en cascos y cabeceras deberán ser radiografiadas por completo excepto cuando así lo indican las normas UW11(a)(4) UW-2(c).

1.00

1.00 Tipo No. (1) 0.90 Tipo No. (2)

Los recipientes fabricados con acero al carbono o de acero con bajo contenido de elementos de aleación deberán tratarse térmicamente después de haberse soldado. UW-2(c).

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Selección de espesor de soldadura y tipo de electrodo Para esto debemos conocer los siguientes definiciones se encuentran dentro del código ASME A continuación se observan los tipos de soldadura con sus siglas OFW.SMAWSAWGMAWGTAWPAW-

OXIFUEL GAS WELDING SHIELDED METAL ARC WELDING SAMERGED –ARC WELDING GAS METAL – ARC WELDING GAS TUNGSTEN- ARC WELDING PLASMA ARC WELDING

De los anteriores utilizaremos el SAW que es la soldadura por arco sumergido donde el arco se encuentra bañado por fundente haciendo que el arco quede cubierto por este y en el momento que se funde el metal absorbe el fundente y lo hace casi homogéneo. Y el GMAW que es el soldado por gas arco metal donde un arco eléctrico es mantenido entre un alambre sólido que funciona como electrodo continuo y la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro de gas inerte o activo. El proceso puede ser usado en la mayoría de los metales y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita. Ahora en la determinación del espesor de la soldadura nos basamos en la parte de UW-16 que da las recomendaciones para los coples soldados y además ya marca el dimencionamiento del filete de soldadura como se muestra a continuación.

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Tabulación y posición de la soldadura En la siguiente tabal se encuentran las posiciones que se pueden cubrir por medio del método de soldadura GMAW POSICIÓN Plana Horizontal Sobre la cabeza Vertical

DIAGRAMA DE REFERENCIA A B C D E

INCLINACIÓN EN GRADOS 0 a 15 0 a15 0a 80 15 a 80 80-a 90

ROTACIÓN DE CARA 150 a 210 210 a 230 280 a 360 80 a 280 0 a 360

Se ilustra como sigue.

De lo anterior son las posiciones de las cuales se debe contar con un soldador certificado según UW-29 de la cual recomienda los tipos de ensayos que se deben utilizar y también te manada ala sección IX donde detallan los WPS y formas de calificación al soldador. 79

Los detalles y procedimientos de soldadura se esquematizan en el dibujo. KD-001 También encontramos en esta sección que se puede obtener la carga permisible para el cople a soldar y se realizo de la siguiente manera. P= 0.63S(d-1/4) 2 Donde “d ” es el diámetro del barreno Para los coples de 3”, 11/2”,1” y ½” Material fue SA-516-60

S = 15000 Psi P= 0.63S(d-1/4) 2 P1/2 = 5 315.625 psi P1 = 14 765.62 psi P11/2 = 28 940 psi P3 = 85 050 psi Después de haber seleccionado el tipo de soldadura a utilizar tenemos los diferentes tipos de pruebas que se le pueden realizar a los recipientes a presión como se ve a continuación.

PRUEBAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN Durante la fabricación de cualquier recipiente a presión, se efectúan diferentes pruebas para llevar a cabo un control de calidad aceptable y poder determinar la calidad de la soldadura que se ha aplicado al recipiente, estas pruebas son, radiografiado, pruebas de partículas magnéticas, ultrasonido, pruebas con líquidos penetrantes, prueba hidrostática, prueba neumática. Este tipo de pruebas, como se mencionó anteriormente, son efectuadas durante la fabricación y el departamento de Control de Calidad de cada compañía es responsable de que estas pruebas se lleven a cabo.

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Describiremos de una manera muy breve, las pruebas que se les deberá aplicar a los recipientes sometidos a presión una vez que se han terminado de fabricar, entre las cuales mencionaremos las mas comúnmente utilizadas por las industrias dedicadas a la fabricación de recipientes a presión de pared delgada, entre estas están la prueba hidrostática, la prueba neumática y la prueba de radiografiado.

Prueba hidrostática Consiste en someter el recipiente a presión una vez terminado a una presión 1.5 veces la presión de diseño y conservar esta presión durante un tiempo suficiente para verificar que no haya fugas en ningún cordón de soldadura, como su nombre lo indica, esta prueba se lleva a cabo con líquido, el cual generalmente es agua. Cuando se lleva a cabo una prueba hidrostática en un recipiente a presión, es recomendable tomar las siguientes precauciones: 1. Por ningún motivo debe excederse la presión de prueba señalada en la placa de nombre. 2. En recipientes a presión usados, con corrosión en cualquiera de sus componentes, deberá reducirse la presión de prueba proporcionalmente. 3. Siempre que sea posible, evítese hacer pruebas neumáticas, ya que además de ser peligrosas, tienden a dañar los equipos.

Pruebas neumáticas Las diferencias básicas entre este tipo de pruebas y la prueba hidrostática, consisten en el valor de la presión de prueba y el fluido a usar en la misma, la presión neumática de prueba es alcanzada mediante la inyección de gases. Como ya dijimos anteriormente, no es recomendable efectuar pruebas neumáticas, sin embargo, cuando se haga indispensable la práctica de este tipo de prueba, se deberán tomar las siguientes precauciones: 1. Las pruebas neumáticas deben sobrepasar con muy poco la presión de operación, el Código A.S.M.E., recomienda que la presión de prueba neumática sea como máximo 1.25 veces la máxima presión de trabajo permisible y definitivamente deben evitarse en recipientes a presión usados. 2. En las pruebas neumáticas con gases diferentes al aire, deben usarse gases no corrosivos, no tóxicos, incombustibles y fáciles de identificar cuando escapan. El Freón es un gas recomendable para efectuar las pruebas neumáticas.

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3. La mayoría de los gases para pruebas neumáticas, se encuentran en recipientes a muy alta presión, por lo tanto, es indispensable que se extremen las precauciones al transvasarlos al recipiente a probar, pues puede ocurrir un incremento excesivo en la presión de prueba sumamente peligrosa.

Prueba de radiografiado Este tipo proceso se realiza utilizando rayos X o rayos gama para determinar si los cordones de soldadura tiene alguna grieta, este tipo de pruebas son no destructivas y proporciona resultados muy convincentes, este tipo de ensayos son muy importantes ya que a través de este método podemos comprobar grietas de dimensiones muy pequeñas que aparentemente no presentan problema alguno al instante pero que podrían ocasionar algún daño posterior, sin embargo debido al equipo utilizado resulta muy costoso este tipo de pruebas.

Pintura En el recipiente se aplicara un recubrimiento de pintura de protección contra la corrosión producida por el ambiente en el cuarto de calderas ya que no esta de más mantener en buen estado nuestros elementos así que en la norma se puede verificar las condiciones en las que se encuentra el recipiente serian: Ambiente seco, no corrosivo, interior de edificios o protección temporal contra intemperie. La preparación recomendada es de una limpieza nominal y no se requiere un pretratamiento o preparación de superficie. El espesor de pintura seca será de una milésima de pulgada.

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Costos es una erogación, es decir una salida de dinero que te da una ganancia o utilidad, a diferencia que un gasto es una erogación que no te da utilidad.

Los costos se pueden clasificar de diferentes formas de acuerdo a: 1. Su identificación con una actividad, departamento o producción los costos se dividen en: •

Costos directos.- Son los que podemos identificar con las unidades de producción. En estos se encuentran los costos de producción los cuales se dividen en costo primo (la materia prima) y costo conversión (la mano de obra). • Costos indirectos.- Estos están formados por el costo total de producción el cual a su vez se conforma por gastos administrativos, financieros, de mercadotecnia, etc. Y en ocasiones pueden ser fijos. 2. Su comportamiento: • Costo variable.- Es la materia prima directa, la mano de obra y la comisión por venta. • Costo fijo.- Son los gastos indirectos de fabricación. 3. Su impacto en la calidad: • Costos por fallas internas • Costos por fallas externas • Costos de evaluación • Costos de prevención Otro factor importante es el punto de equilibrio, este indica cual es el número de unidades o productos que se deben producir o generar para no perder ni ganar. CTP = CF + CVT

Donde:

CV = Costo variable total

CF = Costo fijo El nivel mínimo de producción es aquel punto en el que se ha alcanzado el nivel de producción de máxima eficacia productiva de los factores variables. El nivel óptimo de producción es aquel que ha permitido reducir los costos de producción por unidad al nivel más bajo posible. También debemos tomar en cuenta el valor presente neto y la tasa interna de retorno, esto es para determinar como recuperaremos nuestra inversión. 84

El precio de un bien o servicio se puede definir como el monto de dinero que debe ser dado a cambio del bien o servicio. Existen diferentes tipos de precio como son el Internacional, Regional Externo, Regional Internó, local y Nacional. El precio internacional es el que se usa para artículos de importación- exportación. Normalmente esta cotizado en dólares estadounidenses y FOB (libre a bordo) en el país de origen. El precio Nacional es el precio vigente en todo el país, y normalmente lo tienen productos con control oficial de precio o artículos industriales muy especializados. Para determina el precio se deben de tomar en cuenta algunas consideraciones como son: • • • • • • •

El costo de producción, administración y ventas, mas una ganancia. La demanda potencial del producto. Las condiciones económicas del país La reacción de la competencia El comportamiento del revendedor La estrategia de mercadeo El control de precios que todo gobierno puede imponer

Ahora bien los factores que nosotros consideraremos para nuestro producto son: • Compra de materia prima • Costos de producción, operaciones y distribución • Gastos administrativos y de ventas • Gastos de promoción y publicidad • Gastos generales del negocio

COSTO DEL DEAREADOR La siguiente información se obtuvo de diferentes fuentes de información como Internet y catálogos de proveedores que facilitaron los documentos. Los costos que aparecen a continuación fueron tomados en base al precio de cada articulo con fecha al 11 de agosto del 2008. Cotización de las partes del proyecto. 85

DESCRIPCIÓN

CARACTERISTICAS DEL ACCESORIO

PROVEEDOR

PRECIO

TOTAL

CANTIDAD POR PIEZA

CONFORMADO DE TAPA TORISFERICA

DIAMETRO 60"

TANQUES Y TAPAS S.A DE C.V

2

$1,500

$3,000

PLACA

ESPESOR ¼”

ACEROS FORTUNA

950kg

$21.50

$20,425

COPLE SOLDABLE ½ NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

3

$15

$45

COPLE SOLDABLE 1" NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

1

$28

$28

COPLE SOLDABLE 1 1/2" NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

1

$62

$62

COPLE SOLDABLE 3" NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

1

$163

$163

COPLE SOLDABLE ¾ NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

3

$20

$60

BOQUILLA ATOMIZACION

CBM

1

$1,969

$1,969

EMPAQUE

GARLOCK

5

$500

$2,500

BRIDA

12"

CBM

1

$584

$584

TUBO 12" DIAM

. m-815 ced 40

TENARIS

1

$300

$300

COLUMNA DE NIVEL

¾ NPT

Warren Mod. 377FC,326LV

1

$6,023

$6,023

BOMBA

2 ¾ NPT 3 Hp

GRUNFOS

3

$3,900

$11,700

MANÓMETRO

¼ NPT

Wika,Mod 611.10 ,R 070psi

1

$450

$450

COPLE SOLDABLE ¼ NPT

3000 Lbs SA-105

ULMA

1

$6

$6

TUBERIA DE RECIRCULACIÓN

¼

Tubería Ulma

5 MTS.

$80

$ 400

TERMÓMETRO

¾ NPT

Wika , R 0-120 C, Zise 9”

2

$1,300

$2,600

VÁLVULA DE SEGURIDAD

¾

Walworth, serie 1542-D

2

$3,500

$7,000

VÁLVULA DE VENTEO

¾

Walworth, serie 1641-D

1

$2,800

$2,800

VÁLVULA DE DEAREACIÓN

11 ¼

CB-Spraymaster

1

$4,200

$4,200

REDUCTOR DE PRESIÓN

¼ NPT

CMS, mod 10-141,10150psi

1

$4,200

$4,200

CBM

1

$12,500

$12,500

Para altas temperaturas SERWIN WILIAMS

1 galon

$550

$550

CONO DE VALVULA DEREADOR PINTURA

aluminio 29

TOTAL

$119,365

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En el siguiente apartado se encuentra una aproximación del costo de los servicios, también se saco el costo de la mano de obra de la pagina del INEGI y par aseverar y dar un dato mas exacto se acudió alas oficinas de una empresa dedicada a la fabricación de recipientes de este tipo. Gastos del desarrollo del proyecto. Concepto Plantación e integración

Costo semanal Costo total $ 4 500 $ 13 500

Ingeniería de proyecto

$ 9 500

$ 28 500

Supervisión

$ 4 500

$ 13 500

Administración del proyecto

$ 2 000

$ 6 000

TOTAL

GASTOS SECUNDARIOS Energía eléctrica Agua Combustible TOTAL MANO DE OBRA SOLDADORES INGENIERO RENTA DE MAQUINARIA TOTAL

$ 61 500

TOTAL $ 5,600 $ 6,400 $ 3,000 $15,000 SALARIO/ DIARIO $ 159 $ 300 $ 800

3 SEMANAS $ 6 678 $12 600 $18 500 $ 37 778

Ahora para sacar el costo total de la fabricación de este recipiente se tomara en cuenta el costo total de los factores antes detallados y tomando en cuenta que se fabricara en aproximadamente 3 semanas trabajando 8 horas diarias y con la participación de 2 soldadores certificados y el desarrollo de 2 ingenieros, aunado con la maquinaria, material y todo lo necesario para este deaerador tenemos un total de $ 233 643 y sumando el 30% de todo el total que es la cantidad de Tenemos un total de $233 643 + 30% 303 735

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CONCLUSIONES

Conclusiones. En el transcurso de la elaboración del proyecto se presentaron diferentes propuestas y así como se fueron proponiendo surgieron cambios en el diseño y correcciones, ya definido el recipiente se procede ala selección del los accesorios y ala definición de los cordones de soldadura, ante todos los cálculos se vieron afectados por esos cambios de dimensiones. En la búsqueda de alternativas de los accesorios nos encontramos mermados por la cantidad de marcas y precios se encuentran en el mercado aparte de que se tiene que esperar a que si se solicita un catalogo a una empresa dedicada ala venta de algún articulo es algo tardado ya que no se los dan a cualquiera amenos que sea un cliente prometedor pero de una u otra forma se adquirieron los catálogos necesarios para poder seleccionar el caserío adecuado y después cotizarlo para desarrollar nuestro costo total. En el desarrollo de la selección de la soldadura se tiene que basar en la calidad y el material que se va a unir sin dejar atrás sus propiedades mecánicas del alambre o electrodo por usar, y claro se deben de seguir los lineamientos del código ASME para poder asegurar un buen funcionamiento, calidad y seguridad, de esta forma se da una buena imagen ante el cliente invitándolo a recontratar nuestros servicios. Para cerrar la ultima parte de la cual se organizo la cotización y valoración del material equipo y servicios de los cuales se dieron valores aproximados y con un tiempo de aproximadamente un mes se dio el plazo de construcción para así obtener el costo del desarrollo de este equipo, claro esto fue tomando encuentra que lo armarían soldadores calificados con experiencia y sin perdida de tiempo es decir con el aprovechamiento al máximo de sus capacidades.

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ANEXOS

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ANEXOS

TABLAS

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ANEXOS

92

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ANEXOS

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ANEXOS

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ANEXOS

Glosario Ab ras ió n. La separación del material de la superficie en cualquier sólido mediante la fricción de otro sólido, un líquido o un gas, o una combinación de estos. Ac ero con co n alto alt o co nt eni do de elem ent os de aleac ió n. Acero que contiene grandes porcentajes de elementos diferentes al carbono. Al eación eaci ón . Sustancia con propiedades metálicas formadas por dos o más elementos; con pocas excepciones, los componentes son generalmente elementos metálicos. Cabeza. Cabeza. El extremo de un casco cilíndrico. Los tipos de cabezas más usados son la hemisférica, la elipsoidal, la briada y la alabeada o tosisferica, la cónica y la plana. Carga. Las Carga. Las cargas son el resultado de la aplicación de distintas fuerzas. Las cargas que deben considerarse al diseñar un recipiente son presión interna o externa, cargas de impacto, peso del recipiente, cargas superpuestas, cargas de viento y sismo, carga local y efectos de los gradientes de temperatura. Carga estática. La estática. La presión de líquidos en reposo contra la pared del recipiente se debe únicamente a la altura del líquido. Cople. Manguito Cople. Manguito o casquillo roscado que se utiliza para unir dos tubos. Los coples tiene rosca interna en ambos extremos para unir tubos con rosca externa. Corrosión. Erosión Corrosión. Erosión química causada por agentes con o sin movimiento. Es la destrucción gradual de un metal o aleación debida a procesos químicos como la oxidación o a la acción de un agente químico. Deformación. Deformación. Cambio de la forma o de la dimensiones de un cuerpo producido por esfuerzo. Se utiliza a menudo la palabra elongación para la deformación por tensión, y los términos compresión o acortamiento para la deformación por compresión, detrusión para la deformación por esfuerzo cortante. Deformación elástica. Es elástica. Es la que desaparece al suprimirse el esfuerzo aplicado. Deformación permanente permanente.. Es la que aun al dejar de aplicar un esfuerzo, esta no desaparece. Deformación unitaria. Deformación unitaria. Deformación unitaria por tensión es la elongación por unidad de longitud; deformación unitaria por compresión es el acortamiento por unidad de longitud; deformación unitaria por esfuerzo cortante es el cambio de ángulo en radianes entre dos líneas situadas originalmente a ángulos rectos entre sí. Densid Densid ad relativa. Relación relativa. Relación de la densidad de material a la densidad de algún material tomando como patrón, como el agua a una temperatura especificada. Deposito o recipiente a presión o sometido a presión. Receptáculo metálico generalmente cilíndrico o esferoidal, capaz de soportar diversas cargas.

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ANEXOS

Dimensión de la soldadura. soldadura. En soldadura de ranura la profundidad de penetración. Soldadura de filete de lados desiguales es la longitud del lado del triangulo rectángulo isósceles más grande que puede inscribirse dentro de la sección transversal de la soldadura. En la soldadura de filete de lados desiguales la longitud del triangulo rectángulo lo mas grande que puede inscribirse dentro de la sección transversal de la soldadura. Ductilidad. La Ductilidad. La capacidad de un metal para estirarse y deformarse permanentemente sin romperse ni agrietarse. La ductilidad se mide por el porcentaje de reducción de área y el porcentaje de elongación de la barra de prueba. Eficiencia de la junta. junta. Valor numérico expresado como la relación de la resistencia de una junta remachada, soldada son soldadura fuerte o soldada son soldadura de bajo punto de fusión, a la resistencia del metal de base. Eficiencia de la junta soldada. soldada. La eficiencia o el rendimiento de una junta soldada se expresa como una cantidad numérica, y se usa en el diseño de una junta como multiplicador del valor de esfuerzo permitido y apropiado. Eje neutro. La neutro. La línea de esfuerzo cero en cualquier sección dada de un miembro sujeto a flexión; es la línea que se forma por la intersección de la superficie neutra con la sección. Elástico. Capaz de sostener esfuerzo sin deformación permanente; el termino se usa también para designar conformidad con la ley de proporcionalidad de esfuerzodeformación. Un esfuerzo elástico o una deformación elástica es un esfuerzo o una deformación comprendidos dentro del límite elástico. Erosión-corrosión. Erosión-corrosión. Ataque que se produce sobre la superficie de un metal como resultado de los efectos combinados de la erosión y la corrosión. Escoria. Escoria. Producto que se forma por la acción de un fundente sobre lo elementos constitutivos de un mineral procesado, o sobre los elementos constitutivos metálicos oxidados que son indeseables. Generalmente, está formada por combinaciones de óxidos ácidos y óxidos básicos con óxidos neutros que se agregan para ayudar a la fusibilidad. Esfuerzo. Esfuerzo. Fuerza interna ejercida por cualquiera de las dos partes adyacentes de un cuerpo sobre la otra a través de un plano de separación imaginario. Cuando las fuerzas son paralelas al plano el esfuerzo se llama cortante; cuando son normales al plano de esfuerzo se llama normal. Esfuerzo a la tensión. tensión. Esfuerzo desarrollado por un material que soporta carga a la tensión. Esfuerzo cortante. La cortante. La componente del esfuerzo que es tangente al plano de referencia. Esfuerzo dañino. Es el esfuerzo unitario mínimo de una clase dada y para un material y condiciones de servicio dados, que vuelven a un miembro inadecuado para el servicio antes del término de su vida útil normal. Puede manifestarse esto por un ajuste excesivo, termo fluencia a rapidez excesiva, la formación de grietas de fatiga, endurecimiento excesivo por deformación o ruptura.

107

ANEXOS

Esfuerzo en las fibras. Expresión que se emplea por conveniencia para designar el esfuerzo longitudinal de tensión o de compresión en una viga o en otro miembro sujeto a flexión. A veces se usa para designar tal esfuerzo en el punto o puntos más remotos con respecto al eje neutro, pero, para este fin, es preferible la expresión esfuerzo en la fibra más alejada.

Esfuerzo primario. Esfuerzo normal o esfuerzo cortante que se genera por la carga impuesta que es necesaria para cumplir con las leyes simples de equilibrio de las fuerzas externas e internas y los momentos. Las características básicas de un esfuerzo primario es que no es auto limitante. Los esfuerzos primarios que sobrepasen considerablemente la resistencia a la cedencia provocarán colapso o por lo menos, una gran distorsión. Los esfuerzos primarios no están considerados como esfuerzos primarios. El esfuerzo primario de la membrana se divide en categorías “local” y “general”. Un esfuerzo primario general en la membrana es uno que esta distribuido de tal manera en la estructura que no hay redistribución alguna de carga como resultado de la cedencia. Esfuerzo residual. Esfuerzo que queda en una estructura o miembro como resultado de tratamiento térmico o mecánico, o de ambos. Esfuerzo secundario. Esfuerzo normal o cortante generado por la restricción de partes contiguas o por la autoconstrucción de una estructura. La característica básica de un esfuerzo secundario es su autolimitabilidad. La cedencia local y las distorsiones menores pueden cumplir las condiciones que hacen que haya esfuerzo y no se espera la falla debida a la aplicación del esfuerzo. Esfuerzo térmico. Esfuerzo de auto equilibrio que se produce por la distribución no uniforme de la temperatura o por diferentes coeficientes de dilatación térmica. El esfuerzo térmico se desarrolla en un cuerpo sólido siempre que se impida que un volumen de material adopte el tamaño y la forma que normalmente deba bajo un cambio de temperatura. Esfuerzos que obran en los recipientes a presión. Esfuerzo longitudinal (meridional) S1; esfuerzo circunferencial (o de cincho) S 2. Estos se conocen como esfuerzos de membrana para los recipientes que tienen figura de revolución. Esfuerzo cortante, esfuerzo flexionante, esfuerzos de discontinuidad en un cambio brusco de espesor o de forma del recipiente. Espesor de la pared del recipiente. 1.El “espesor recurrido” es el calculado por las fórmulas de esta División, antes de agregar el margen por corrosión (UG-22). 2.El “espesor de diseño” es la suma del espesor requerido y el margen por corrosión (UG25). 3.El “espesor nominal” es el espesor seleccionado por estar disponible comercialmente, y por ser el suministrado al fabricante; puede ser mayor que el espesor de diseño (Código UA-60). Examen por líquidos penetrantes (PT). Método de examen no destructivo que permite la detección de discontinuidades abiertas hasta la superficie en los materiales ferrosos y no ferrosos que no tienen poros. Las discontinuidades típicas que se detectan mediante este método son grietas, costuras, superposiciones, pegaduras frías y laminaciones (Norma UA-60).

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Examen por partículas magnéticas (MT). Método para detectar grietas y discontinuidades similares en o cerca de la superficie en hierro y las aleaciones magnéticas del mismo. Examen ultrasonido (UT). Medio no destructivo para localizar e identificar discontinuidades internas detectando los reflejos que producen al recibir un haz de vibraciones ultrasónicas (Norma UA-60). Excentricidad. Una carga o componente de una carga normal a una sección transversal dada de un miembro es excéntrica respecto a esa sección si no pasa su línea de acción por el centroide. La distancia perpendicular de la línea de acción de la carga a cualquiera de los principales ejes centrales es la excentricidad respecto a ese eje. Factor de seguridad. La relación de la carga que ocasionaría la falla de un miembro o estructura a la carga que se le impone en servicio. Fatiga. Tendencia de los materiales a fracturarse cuando se someten a muchas recepciones de un esfuerzo considerable menor que la resistencia estática a la ruptura. Fragilidad. Se dice que los materiales son frágiles cuando prácticamente no sufren deformación permanente antes de fallar. Fragilidad por hidrógeno. Baja ductibilidad de un metal debida a su absorción de hidrógeno gaseoso, la cual puede ocurrir durante un proceso electrolítico o durante la limpieza. También se conoce como fragilidad ácida. Fusión completa. Fusión que se presenta en todas las superficies del metal de base expuestas para soldarse. Galvanizado. Aplicación de un recipiente de zinc a sustancias ferrosas. Dicha aplicación puede hacerse por inmersión en caliente o por electrólisis. Gratifización. Precipitación del carbón en forma de grafito en los contornos de los cristales, como la que ocurre en el acero al carbono estando en servicio prolongado arriba de 775°F, y en el acero C-Mo arriba de 875°F. La gratifización parece bajar la resistencia del acero al suprimir el efecto resistente de los carburos de hierro finamente dispersos (cementita) proveniente de los cristales. Hierro dulce. Hierro refinado a un estado plástico en un horno de pudelado. Se caracteriza por la presencia de alrededor de 3% de escoria mezclada en forma irregular con hierro puro y alrededor de 0.5% de carbón. Hierro maleable. Hierro fundido tratado térmicamente para reducir su fragilidad. El proceso permite estirar el material hasta cierto grado y que soporte mayor impacto. Isotrópico. Que tiene mismas propiedades en todas direcciones. Junta a tope de un solo cordón. Junta a tope soldada por un lado solamente. Junt a a tope dobl emente sold ada. Junta a tope soldada por ambos lados. Junta a traslape. Junta soldada en la que se unen dos partes de metal traslapados por medio de un cordón de filete, un tapón o soldadura de ranura. 109

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Junta de esquina. Junta soldada en la unión de dos partes situadas aproximadas a ángulos rectos entre sí. Junta de ángulo. Junta entre dos miembros situados en la intersección de planos, entre cero y 90°. Modulo de elasticidad. También conocido como modulo de Young, es la razón de cambio de esfuerzo unitario de tensión o compresión respecto a la deformación unitaria por tensión o compresión para las condiciones de esfuerzo monoaxial dentro del límite de proporcionalidad. Modulo de rigidez. La razón de cambio del esfuerzo cortante unitario respecto a la deformación unitaria debida a esfuerzo cortante, para la condición de esfuerzo cortante puro del límite de proporcionalidad. Modulo de sección. Se refiere a la sección de una viga. El modulo de sección respecto a cualquiera de los dos principales ejes centrales es igual al momento de inercia respecto a ese eje dividido entre la distancia del eje al punto más remoto de la sección. Momento de inercia de una superficie. El momento de inercia de una superficie respecto a un eje es la suma de los productos que se obtienen multiplicando cada elemento de la superficie por el cuadrado de su distancia al eje. Niple. Accesorio tubular para tuberías por lo general con rosca en ambos extremos y de menos de 12 pulgadas de longitud. El tubo de más de 12 pulgadas de largo se considera como tubo cortado. Normalizado. Calentamiento hasta alrededor de 100°F arriba de la temperatura critica y enfriado a la temperatura ambiente en aire tranquilo. Ondeado. Técnica de depositación de metal de soldadura en la que se hace oscilar el electrodo de uno a otro lado. Penetración c ompl eta. Penetración que se extiende completamente en toda la junta. Penetración de la junta. La profundidad mínima a la que se extiende una soldadura de ranura desde su cara en una junta, sin tomar en cuenta el refuerzo. Plasticidad. La propiedad de deformarse permanente y apreciablemente sin que haya ruptura. El término se utiliza también para designar la propiedad de fluir plásticamente bajo carga uniforme. Presión absoluta. La presión media desde el cero absoluto de presión que, teóricamente, se obtiene en vacío o al cero absoluto de temperatura, para distinguirla de la presión manométrica. Presión de diseño. La presión que se usa para determinar el espesor mínimo permitido o las características físicas de las diferentes partes del depósito. Presión de operación. La presión a la que están sometido normalmente un deposito y que se localiza en su parte superior, no debe exceder de la presión máxima de trabajo 110

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permitida y generalmente, debe mantenerse a un adecuado nivel inferior al ajuste de los dispositivos de alivio de la presión para evitar su frecuente apertura. Presión de prueba. Los requisitos para determinar la presión de prueba por calculo se describen en la norma UG-99c para la prueba hidrostática y en la UG-100b para la neumática. La base para la presión de prueba calculada en cualquiera de estos párrafos es la más alta presión permitida y que se ha determinado por las fórmulas de diseño para cada elemento del recipiente que utilice espesores nominales como los márgenes por corrosión incluidos, y utilizando los valores de esfuerzo permitidos para la temperatura de la prueba (norma UA-60). Presión máxima de trabajo permitida. La presión manométrica máxima que se permite en la parte superior de un recipiente terminado en su posición de trabajo para una temperatura dada. Esta presión se basa en el elemento más débil del recipiente que utiliza los espesores nominales y sin considerar loas márgenes por corrosión ni el espesor requerido por cargas diferentes de la presión. Procedimiento de soldadura. Los materiales, métodos detallados y prácticas que intervienen en la producción de una junta soldada. Prueba de impacto. Determinación del grado de resistencia de un material a la ruptura por impacto, bajo cargas de flexión, tensión o torsión; la energía se mide rompiendo el material de un solo golpe. Prueba de la muesca. Prueba de tensión o de termofluencia plástica de un metal para determinar el efecto de una muesca superficial. Prueba hidrostática. El recipiente terminado, una vez lleno de agua, debe someterse a una presión de prueba igual a 1.5 veces la presión máxima de trabajo permitida, la cual debe marcarse en el recipiente o a 1.5 veces la presión de diseño, según acuerdo con el usuario. Prueba neumática. El recipiente terminado puede probarse con aire comprimido en vez de aplicarle una prueba hidrostática cuando no pueda llenase con agua bajo condiciones de seguridad o cuando no sean tolerables las trazas que pudieran quedar del liquido de prueba. Esta prueba debe hacerse a 1.25 veces la presión máxima de operación permitida. Punto de cedencia. Es el esfuerzo mínimo al que aumenta la deformación sin aumentar el esfuerzo. Para algunos fines es importante distinguir entre el punto de cedencia superior, que es el esfuerzo al que primero se vuelve horizontal el diagrama de esfuerzodeformación, y el punto de cedencia inferior, que es el esfuerzo algo menor y casi constante bajo el cual continua deformándose el metal. Radio de giro. El radio de giro de un área respecto a un eje dado es la raíz cuadrada de la cantidad obtenida al dividir el momento de inercia del área respecto al mismo eje entre el área. Radiografiado. Es el proceso de pasar radiaciones electrónicas a través de un objeto y obtener un registro de su estado interno sobre una película sensibilizada.

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Recipiente revestido. Recipiente que tiene un revestimiento resistente a la corrosión, sujeto en forma intermitente a la pared del mismo (Norma UA-60). Recocido. El recocido implica por lo general calentamiento y enfriamiento controlados de un material sólido, con objeto de eliminar esfuerzos, haciéndolo más blando, afinando su estructura o cambiando su ductilidad, tenacidad u otras propiedades. Respaldo. Material que sirve de refuerzo a la junta durante la aplicación de la misma para facilitar la obtención de una soldadura sólida y confiable en la raíz. Tira de refuerzo es un respaldo en forma de tira. Revenido con enfriamiento rápido. Revenido de la aleaciones ferrosas austenticas por calentamiento seguido por enfriamiento rápido desde las temperaturas de la solución. Los líquidos usados para el enfriamiento son aceite, sal fundida o agua, y en ellos se sumerge el materia. Soldadura. Unión localizada del metal producida por fusión con o sin uso de metal de aporte, y con o sin aplicación de presión. Soldadura. El proceso de unión de metales que se utiliza para hace r soldaduras. En la construcción de recipiente, los procesos de soldadura son restringidos por la norma (UW27) como sigue: 1. Arco sumergido protegido arco sumergido metálico con gas, arco de tungsteno con gas, arco de plasma, arco metálico con hidrogeno atómico, soldadura con oxigeno y gas combustible, electro escoria y haz de electrones. 2. procesos de soldadura con presión: de relámpago, inducción, por resistencia, de termita con presión y de presión con gas. Soldadura aplicada con presión. Grupo de procedimientos para soldar en los que se completa la soldadura por medio de

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Calculo Seleccion de Recipintes a Presion Mediante Analisis Numerico y Codigo Asme

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