Carga de boquillas de diversos equipos y medios para reducirlos Introducción: Una de las principales dificultades que los ingenieros de tensión de tubería
enfrentan al analizar cualquier sistema de tuberías es mantener las cargas laterales de tubería o cargas externas (las fuerzas y los momentos se mencionan conjuntamente como cargas) en la conexión de la boquilla del equipo dentro de los límites permitidos. Todos los equipos a los que se conecta el sistema de tuberías se clasifican en dos grupos. A) quipos st!ticos y b) quipos "otarios
Cargas de boquillas para equipos estáticos:
#a mayoría de las organizaciones $% predominantes siguen una tabla específica de proyecto como &alores permitidos para equipos est!ticos ('ec'os de acero materiales ferrosos) como recipientes a presión (columnas recipientes 'orizontales tambores reactores filtros depuradores a &eces tanques que no est!n dentro del A$ *+, Alcance etc.) e intercambiadores de calor de c!scara y tubo o equipos similares. #a tabla se genera sobre la base de los dos par!metros siguientes- el di!metro de la boquilla y la clasificación de la brida. n algunas organizaciones el &alor de la tabla se multiplica con algunos factores (normalmente ,+) mientras se comprueban las cargas de las boquillas para los intercambiadores de calor de c!scara y tubo. /ormalmente el departamento mec!nico en&ía estas tablas de carga al fabricante del equipo indicando que las conexiones de la boquilla deben estar dise0adas para resistir al mínimo los &alores de la tabla. l pro&eedor del equipo reproduce los &alores en el esquema de disposición general del equipo para e&itar cualquier confusión en una etapa posterior. $ara los casos en los que el equipo est!tico no cae en los tipos mencionados en los criterios anteriores las cargas de las boquillas se deben obtener del pro&eedor del equipo o de algunas normas A12 3 45.4 especificadas por el código. $ocos de este tipo de equipo y la conexión de la boquilla se enumeran a continuación para su referencia
Boquillas conectadas a recipientes de presión normal: cargas que se deben
obtener del fabricante en caso de que la carga lateral de la tubería sea superior a las admisibles las cargas deben ser en&iadas al pro&eedor para la aceptación de 6A 7 pro&eedor. Boquillas conectadas a los recipientes a presión de Jacketed: #as cargas que se deben obtener del fabricante en caso de que la carga lateral de la tubería sea m!s que admisible las cargas tienen que ser en&iadas al pro&eedor para la aceptación de 6A 7 pro&eedor. Recipientes a presión de materiales no ferrosos (l aluminio es más com!n":
%argas que se deben obtener del pro&eedor del equipo.
Boquillas conectadas al refrigerador del ventilador de aire: #as cargas se
mencionan en el A$ **5 se debe discutir con el pro&eedor (&er especificación interna del proyecto) si se &a a utilizar alg8n factor (/ormalmente se utiliza un factor de 9 o 4 en alguna organización).
Boquillas conectadas al intercambiador de calor de aleta de c#apa: %onsulte
la A$ **9 para cargas de boquilla (:ay dos tablas en el est!ndar dependiendo del ser&icio de fluido (ser&icio normal y ser&icio se&ero) compruebe cuidadosamente qu; tabla utilizar) Boquillas tangenciales conectadas a recipientes a presión: #as cargas tienen que tomarse del fabricante. Boquillas cuyo e$e no es perpendicular al e$e del recipiente:
%onsulte A$ *+, para cargas de boquillas (/o se proporciona ninguna tabla est!ndar para los &alores de carga debe determinar las cargas a partir de las ecuaciones). Boquillas conectadas a calentadores encendidos: %onsulte la A$ +*, para &er las cargas admisibles de boquillas. A &eces un factor de 9 o 4 se utiliza para multiplicar los &alores de la tabla. "efi;rase a la especificación del proyecto para el mismo o discuta con el pro&eedor. Boquillas conectadas a quipos )arios (Ca$a *r+a, -istema *laker, %rt+culos mpaquetados, quipos sf.ricos, /orre de nfriamiento, etc0":
cargas limitadoras del =endedor
Cargas de boquillas para equipos rotatorios:
/ormalmente los equipos rotati&os est!n dise0ados sobre la base de algunas normas especificadas en el código y en consecuencia las cargas limitadoras deben tomarse de los est!ndares respecti&os. $ocos de estos equipos de uso com8n se mencionan a continuaciónBombas centr+fugas: $ara las bombas que se dise0an seg8n el est!ndar A$ las cargas admisibles deben tomarse de la A$ *5, (si las cargas son m!s de los &alores permitidos como se especifica en la tabla + de la norma realice el ap;ndice $). #os &alores de carga admisibles 'asta el tama0o de la boquilla de 5* pulgadas se proporcionan en la tabla. $ara tama0os m!s altos se utiliza el est!ndar A/1. 1i las bombas no est!n dise0adas seg8n el est!ndar A$ (a'ora los días que las bombas no A$ son usadas m!s frecuentemente debido a sus costos m!s bajos) obtienen las cargas del pro&eedor. A &eces A/1 7 : >.*.9 se utiliza para cargas de boquilla en ausencia de datos.
Bombas de despla1amiento positivo (Bombas de tornillo, bombas de engrana$es, etc0": Utilice la A$ ** para cargas de boquilla admisibles. #as
cargas se pueden tomar del &endedor.
Bombas 2 compresores alternativos:
boquilla del pro&eedor.
Compresores centr+fugos: Utilice el A$ *5 para las cargas de la boquilla del
equipo. Tenga en cuenta que se debe realizar un an!lisis combinado para el correcto funcionamiento del compresor. A &eces el &endedor permite m!s cargas para discutir con ellos. /urbina de vapor: "efi;rase a /2A 12 94 o A$ *59 para cargas admisibles de boquillas. /o se ol&ide de realizar la comprobación de la carga de la boquilla combinada. A &eces el &endedor permite m!s cargas para discutir con ellos. %ompresores de desplazamiento positi&o- %onsulte la A$ *5> o las cargas permitidas por el fabricante. /urbina de gas: %argas que se deben obtener del fabricante.
3edios para reducir cargas de boquillas:
A'ora si la carga de la boquilla en el equipo se encuentra a ser m!s de los &alores permitidos como se especificó anteriormente en primer lugar tratar de obtener una idea de la razón de la mayor carga y luego tratar de aplicar cualquiera de las siguientes alternati&as para reducir las cargas de la boquilla
Trate de reducir la carga de la boquilla a0adiendo flexibilidad adicional en el sistema de tuberías (podría seguirse si la carga se produce debido a una menor flexibilidad) 1i la carga se debe al peso del sistema de tuberías proporcione soporte adicional. ntente dirigir la expansión t;rmica lejos del equipo proporcionando las restricciones apropiadas (guía o anclas direccionales). 1i la carga es m!s debido a la fricción a continuación trate de utilizar $T6 7 grafito 7 espejo pulido 11 placas para reducir las cargas de fricción. n la situación extrema se puede aplicar una junta de expansión o muelle frío (normalmente no preferente). A &eces se puede usar el módulo de elasticidad en caliente para calcular las cargas de la boquilla del equipo. ncluso despu;s de todos los ensayos y errores si no es posible reducir las cargas dentro de los límites permitidos luego reen&íe los &alores de carga reales (aumentados en al menos 9,? si todos los datos de tubería no son finales) al pro&eedor para el an!lisis 6A y su aceptación
45 puntos a tener en cuenta al utili1ar las tablas de carga de las boquillas de los recipientes de presión espec+ficas del proyecto durante el análisis de tensiones
Todas las empresas de $% deben contar con tablas de carga de boquillas para recipientes a presión específicas de proyecto que se usan para comparar cargas de boquillas permitidas para recipientes columnas o torres intercambiadores de calor tambores o cualquier tipo similar de equipos. /ormalmente las fuerzas y los momentos en la interconexión de la boquilla y de la carcasa se proporcionan en un formato tabulado. stos &alores de fuerza y momento se deciden sobre la base de los siguientes factores principales5. @i!metro de la tobera
9. "ating de la brida conectada 4. spesores del equipo y de la boquilla. . @i!metro del equipo etc. l uso de estas tablas es bastante simple. 1in embargo debemos tener en cuenta algunos puntos al utilizar esas tablas. n este artículo se enumeran algunos puntos importantes para usar estas tablas f!cilmente. 5. Antes de re&isar las tablas a&erigBe el dibujo direccional de carga y momento desde el que tenemos que corelizar el eje %;sar . 9. %ada boquilla incluidas las denominadas Cde repuestoC pero con la excepción de agujeros para 'ombre y boquillas de instrumentos deber! estar dise0ada para soportar las fuerzas y momentos especificados en la presente. 1e considera que las cargas indicadas act8an en la intersección de la en&oltura 7 cabeza con la boquilla. 4. $ara las boquillas que coincidan con cualquier dirección global (que no sean boquillas de cabeza) compare los &alores mencionados en las tablas con los &alores de fuerza global en la salida %A1A" . . $ara las boquillas inclinadas en el plano 'orizontal (con respecto a cualquier dirección global) 'ay 9 opciones A) %ompare las cargas mencionadas en las tablas anteriores con las fuerzas de los elementos locales en la producción %A1A" . n ese caso la fuerza D local ser! la fuerza radial comparar otras direcciones para obtener las fuerzas adecuadas. 3) n caso contrario girar el modelo de entrada %A1A" para que coincida con el eje de la boquilla con cualquier eje global %aesar y comparar las cargas y momentos +. $ara las boquillas de la cabeza (eje de la boquilla y eje del equipo en la misma dirección) compare 2x y 2z seg8n E FG2x) 9H (2z) 9IJ K E FG(2#) 9H (2%) 9I *. n el caso de cualquier recipiente en !rea en&asada estos &alores no ser!n aplicables y la carga de la boquilla deber! ser coordinada con el &endedor. . n el caso de cualquier producto licenciador 7 propietario estos &alores no ser!n aplicables y la carga de la boquilla ser! confirmada por ellos. L. #a tobera autorreforzada debe ser superior a la indicada en la tabla anterior. n ese caso se podr! ejercer de &endedor. >. $ara las boquillas con camisa las cargas deben ser confirmadas por el pro&eedor.
5,. stas tablas no son aplicables para comprobar las cargas en las caras de brida
3.todos paso a paso para 6RC 457 y 6RC 897 Comprobación en C.sar II ntroducción1iempre que las cargas de la boquilla de presión o del intercambiador de calor (equipos est!ticos) superen los &alores permitidos proporcionados por los &endedores (fabricante del equipo) o las tablas est!ndar del proyecto (directrices) el profesional de tensión de la tubería puede utilizar M"% 5,79> (o cualquier otro 6A) $ara comprobar las tensiones en el punto de unión de 3oquillaN1'ell y comprobar las tensiones con &alores permitidos proporcionados por %ódigos. 1i las tensiones se encuentran dentro del límite permisible entonces los &alores de la carga y del momento pueden ser aceptados sin ninguna &acilación. 1in embargo 'ay algunas condiciones límite que deben cumplirse antes de usar M"%. sta peque0a escritura tratar! de explicar los detalles requeridos para la realización de M"% 5, y M"% 9> utilizando %;sar y m;todo paso a paso para realizar el control M"%. Tanto M"% 5, como M"% 9> tratan con estados de tensión ClocalesC en las proximidades de un accesorio A un recipiente o tubería. %omo se indica en sus títulos la M"%N5, puede utilizarse para fijaciones a carcasas tanto esf;ricas como cilíndricas mientras que la M"%N9> sólo aborda las conexiones de cilindro a cilindro. 2ientras que ambos boletines se utilizan para la conexión de la boquilla. #a M"%N5, se basa en una en&oltura no penetrada mientras que la M"%N9> adopta una abertura circular en el recipiente. Adem!s la M"%N5, define los &alores para las fijaciones sólidas y 'uecas de forma redonda y rectangular para las c!scaras esf;ricas pero elimina la distinción sólido 7 'ueco de las fijaciones a las c!scaras cilíndricas. #a M"%N9> por otra parte est! destinada 8nicamente a boquillas cilíndricas fijadas a carcasas cilíndricas Condiciones de borde para el uso de 6RC 457: $ara determinar si el boletín M"% 5, puede
utilizarse para la comprobación local de tensiones deben cumplirse las siguientes directrices de geometría 5. d 7 @ O ,44 9. @m 7 T P (@NT) 7 TQ +, (Aquí T P espesor del recipiente @m P di!metro medio del recipiente) Condiciones l+mite para el uso de la 6RC 897:
$ara determinar si el boletín M"% 5, puede utilizarse para la comprobación local de tensiones deben cumplirse las siguientes directrices de geometría5. d 7 @ OP ,+ 9. d 7 tQ P 9, y d 7 t OP 5,, (Aquí t P grosor de la boquilla) 4. @ 7 TQ P 9, y @ 7 T OP 9+,, . d 7 TQ P + +. #a boquilla debe estar aislada (puede no estar cerca de una discontinuidad) N no dentro de 9E (@T) en el recipiente y no dentro de 9E (dt) en la boquilla
iferencia entre 6RC 457 y 897:
A continuación se enumeran las diferencias principales distintas de las condiciones de borde mencionadas anteriormente5. M"% 5, calcula solamente las tensiones del recipiente mientras que M"% 9> calcula tensiones del recipiente junto con tensiones de la boquilla. 9. #a M"% 9> es aplicable solamente para las c!scaras cilíndricas que se cruzan normalmente (perpendiculares) mientras que la M"% 5, es aplicable tanto para c!scaras cilíndricas como esf;ricas de cualquier intersección. 4. #as fijaciones para la &erificación de la M"% 9> deben ser 'uecas pero la M"% 5, analiza las fijaciones cilíndricas o rectangulares que pueden ser rígidas u 'uecas. M"% 9> no es aplicable para boquillas que sobresalgan dentro del recipiente (6ig. 5) 3oquilla Tangencial (6ig9) 3oquilla en !ngulo (6ig. 4).
+. /ormalmente M"%N5, se utiliza para c!lculos de tensión local y M"%N9> se utiliza para c!lculos de flexibilidad ;imitaciones de 6RC: Aparte de las condiciones límite mencionadas anteriormente
existen pocas limitaciones m!s como se menciona a continuación5. /inguno de los boletines considera el refuerzo de la carcasa ni aborda el estr;s debido a la presión. 9. %A1A" $=lite R %ode%alc no extrapolar los datos de los gr!ficos cuando se superen las limitaciones geom;tricas mencionadas anteriormente. #os datos extrapolados pueden no ser apropiados ntradas necesarias para reali1ar la verificación del 6RC: #os siguientes documentos
deben estar listos con usted antes de comenzar a realizar la &erificación del M"% 5,79>5. @etalles del equipo 7 dibujo del arreglo general 9. @etalles de la boquilla 4. #ista de líneas
3.todos paso a paso para reali1ar cálculos 6RC 457 2 6RC 897 en C.sar II:
$aso 5- "ealizar el an!lisis est!tico del sistema de tensión y a&eriguar las cargas de la boquilla requeridas para comprobar las tensiones locales. $aso 9- ntrar en el módulo M"% de %;sar . $roporcione un nombre de arc'i&o para su trabajo
$aso 4- Aparecer! la siguiente pantalla. ntroduzca los datos de la boquilla como se indica a continuación-
$aso - ntroduzca a'ora los detalles del recipiente es decir di!metro grosor de pared tolerancia a la corrosión y material
$aso +- %oseno de entrada y cosenos de dirección de la boquilla $resión de dise0o interna y &alores de carga y momentos de la salida de an!lisis est!tico de %aesar (1ostenido xpansión y ocasional seg8n corresponda)
$aso *- n las opciones se sugiere no cambiar ning8n par!metro. A'ora 'aga clic en el an!lisis para leer los resultados. #a salida le informar! si la comprobación M"% est! pasando o no. Utilice los resultados seg8n su requisito
$ara introducir cargas y momentos seg8n la con&ención local la descripción y la figura siguientes se pueden utilizar para con&ertir fuerzas globales en fuerzas locales
%omo se muestra en la figura estira tu mano derec'a con el dedo medio a lo largo de la línea central del recipiente. l dedo índice debe ser paralelo a la línea central de la boquilla y debe apuntar en una dirección desde la boquilla 'acia el recipiente de entrada. S pulgar debe ser perpendicular a ambos. ntonces 5.@irección del dedo índice representa H $. 9.@irección del dedo medio representa H =# 4.@irección del pulgar representa H =% .2# ser! positi&o si aplicando la regla del pulgar de la mano derec'a a 2# la dirección del pulgar es la misma que la de =%. +.2% ser! positi&o si aplicando la regla del pulgar de la mano derec'a a 2% la dirección del pulgar es opuesta a la dirección de =#. *.2T ser! positi&o si aplicando la regla del pulgar de la mano derec'a a 2T la dirección del pulgar es opuesta a la dirección de $.et las cargas y los momentos de la salida de %A1A". %omparar la dirección de 6uerzas y 2omentos en la salida %A1A" con las direcciones con&encionales de 6uerza y 2omento e ingresar los &alores de $ =# =% 2T 2% y 2# en consecuencia
