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[Jx_]

Hola a todos, 

 

La empresa en la que trabajo diseña maquinaria para la industria del Gas L.P. En esta ocasión uno de los clientes nos solicita una linea de fabricación de cilindros estacionarios que cumpla con la Norma Mexicana NOM-009-SESH-2011 ( Anexa al correo, es completamente gratuita y de libre distribución ) respaldando nuestro diseño en memorias de cálculo para cilindros de diferentes capacidades. Yo no cuento con conocimientos acerca de mecánica tan especializada en estos temas, por lo que me acerco a ustedes.

 

En lo que les pido que me aconsejen es: Al hacer el cálculo de espesores para cuerpo y cabezas semielipticas 2:1 según las formulas, consideraciones y lineamientos de la norma,el resultado que obtengo es muy diferente a los datos de fabricación comunes para este tipo de recipientes que he podido observar en las placas de datos de diferentes proveedores. En su experiencia ¿observan ustedes que estoy omitiendo algo, estoy aplicando mal las formulas o estoy haciendo mal alguno de los pasos de diseño como para obtener datos tan distantes de lo común y que difieren de los datos marcados en productos certificados en la norma mencionada?¿Podrían señalarme eso en que estoy errando, por favor?

 

La norma anteriormente citada hace un extracto de la ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII de lo concerniente a recipientes sometidos a presión interna y cabezas semielipsoidales. Ya me he dado a la tarea de revisarla y los lineamientos, formulas y tablas dicen en esencia lo mismo. Además he consultado el libro que recomiendan en otros hilos: Manual de Recipientes a Presión, Diseño y Cálculo, de Eugene F. Megyesy. Lo que he observado hasta ahora no me ha resuelto la duda que tengo.

 

Esa norma mexicana menciona 5 tipos de aceros que se pueden emplear para la fabricación de estos recipientes. Hice los cálculos empleando como material cada uno de los cinco diferentes y con ninguna combinación me da un valor cercano al especificado por las placas de los cilindros certificados. Entiendo que el cálculo debe darme un valor menor al marcado en la placa para que al momento de incluir el margen por corrosión al espesor y elegir un calibre comercial de lámina, haga la misma elección que los proveedores que estoy tomando en cuenta. He hecho variaciones con la eficiencia de las juntas soldadas también.

 

Les anexo a este correo un libro de MS Excel donde están desglosados los cálculos para el diseño del recipiente. En él pueden ver la comparativa entre los datos que muestran las placas de los fabricantes, los resultados de mis cálculos con esos mismos datos y las dimensiones de diseño que proporcionó el cliente con los espesores que obtengo.

 

Agradezco de antemano sus comentarios y ayuda. Si necesitan algún otro dato por favor no duden en solicitármelo.

 

Saludos. 

Attached Files

•  NOM-009-SESH-2011_MOD.pdf   1.31MB   177 downloads
•  Comparativa y calculos de espesores.xlsx   182.75KB   343 downloads

[Art Montemayor]

JX:

 

Mis respuestas a tus preguntas son las siguientes:

 

La manera correcta de hacer un cálculo para determinar el espesor requerido en un recipiente a presión es como tú lo has calculado en tus hojas de cálculo - pero deberías de agregar una tolerancia para la corrosión.  La cantidad de espesor que se agrega depende de la calidad del fluido, las condiciones de operación, la calidad del acero, y la existencia de oxigeno (o aire) en el recipiente.  Para tu aplicación de GLP, yo normalmente emplearía 1/16 de pulgada (1.6 mm) adicionalmente.  Si piensas emplear un acero como SA-455 - que es un acero inoxidable de alta calidad - pues entonces no veo cómo puedes justificar un factor de corrosión.

 

Yo estoy acostumbrado a emplear aceros como SA-212, SA-285, SA-516 Grado 70, y últimamente SA-612.  Pero desconozco el SA-414.  ¿Quién es el que especifica estos aceros y cuál es su razón de emplearlos en servicio de GLP?  Jamás he visto un justificación de emplear aceros fuera del SA-516 y el 612 para almacenar GLP - y no puedo entender la aplicación de un inoxidable en este servicio.

 

Para hacer los cálculos en forma detallada y documentada, yo empleo las hojas de cálculo que adjunto en un workbook de Excel.

 

Con respeto a la diferencia entre lo que calculas y lo que se fabrica, toma en cuenta que después de todo somos ingenieros y, por lo tanto, tenemos fama de ser pragmáticos y prácticos en llegar a una solución para un problema.  Por ejemplo, no es realístico - ni económico - pensar que una plancha de acero se va fabricar de acuerdo con un espesor que nosotros calculamos.  A lo contrario, lo que ocurre es que la acería produce planchas de acero en espesores que se fijan como “estándar” - y el espesor que se escoge es uno que existe en plaza y es mayor que el calculado.  No olvides que el cálculo produce un valor que es el mínimo - no el máximo.  Por ejemplo, si el cálculo produce un espesor requerido de 0.54769 cm (0.215626 pulgadas), pues esto me indica que la plancha debe ser ¼ de pulgada (0.2500).  Inclusive, muchas veces el espesor de las planchas que se emplea es lo que se encuentra disponible en taller para cumplir con el tiempo de entrega deseado.

 

Las dimensiones de tus tanques de GLP son relativamente pequeñas.  Por ejemplo, un recipiente con 48 o 61 cm de diámetro exterior es, relativamente, un recipiente entre los más chicos y, por consecuencia, su espesor debe de ser también relativamente pequeño.  No olvides que entre más pequeño es un cilindro, más presión puede aguantar con una pared especifica.  Además de tener una pequeña pared, también tienes el problema de la soldadura de tal recipiente: espesores de menos de 5/16 de pulgada suelen ser difíciles de soldar debido al calor que genera su soldadura con dilataciones en el recipiente.  Por esa sencilla razón yo siempre trato de emplear un tubo de acero (sin costura) para el cuerpo cilíndrico de un recipiente pequeño.  Y como pequeño, hablo de diámetros menos de aproximadamente 18 pulgadas (46 cm).  Claro que el espesor de tal recipiente seria el espesor estándar del tubo - y no lo que calculo.  Para las cabezas de tal recipientes, empleo “pipe caps” (cachuchas) que ya existen forjadas exactamente al mismo tamaño exterior como el tubo.  La soldadura requerida resulta en solo las dos cachuchas - que es un mínimo de soldadura.

 

Claro, que si es que tienes que emplear ciertos aceros ya especificados, entonces tenemos un problema mas dificil - y costoso - para fabricar.

 

Si empleas el workbook que adjunto, estoy seguro que vas a conseguir un cálculo correcto.  Pero lo que vas a fabricar, va ser un recipiente que resulta seguro, fuerte, y económico.

 

Ojala que estos comentarios ayuden en algo.

 

 Diseno de Recipientes a Presion.xlsx   220.17KB   388 downloads

 Acero Inoxidable SA 455.docx   36.61KB   142 downloads

 Minimo Tamano de Planchas de Acero.pdf   1.91MB   221 downloads

 Planchas de Acero de Acuerdo con ASME-ASTM.docx   31.56KB   160 downloads

 Tipos de Aceros.docx   32.17KB   168 downloads

 28 Diseño y Construcción de Recipientes a Presión.pdf   5.36MB   282 downloads

[samayaraj]

 

Your dimensions LPG tanks are relatively small. For example, a container of 48 or 61 cm in outer diameter is relatively container between smaller and, consequently, their thickness must also be relatively small. Do not forget that the smaller is a cylinder, the more pressure you can put up with a specific wall. Besides having a small wall, you also have the problem of welding such a container: thickness less than 5/16 often difficult to weld because of the heat generated by the welding expansions in the container. For this simple reason I always try to use a steel pipe (seamless) for the cylindrical body of a small container. And as small, I mean diameters less than about 18 inches (46 cm). Of course, the thickness of such serious container standard tube thickness - not what I reckon. Heads for such containers, employment "pipe caps" (caps) existing forged exactly the same size as the outer tube. The required welding results in only two caps - that is a minimum of welding.

 

Of course, if you have to use certain steels already specified, then we have a problem more difficult - and expensive - to produce.

 

 

Mr. Art...

 

Its so informative

 

#Samayaraj

[talvi]

Jx.

Estoy re-adjuntando la conversación personal del 6 de diciembre contestando a tus inquietudes para que todo el mundo en este foro pueda aprovechar el cruce de información.

Tan solo quiero enfatizar que el problema no es el de la aplicación de una fórmula , sino el de la escogencia del FS.

Espero que la información suministrada el 6 de diciembre a título "personal" te pueda ayudar.

TALVI.

 

El correo que te envié el 6 de diciembre y el archivo son los siguientes :

 

Jx.

No he tenido la oportunidad de usar la Norma Mexicana para el cálculo de Recipientes a Presión. Generalmente uso la Norma ASME VIII , Div.1 o Div.2 , dependiendo de las circunstancias . Sin embargo , por lo que he podido ver la Norma Mexicana está basada en el ASME VIII ,Div.1 debido a lo siguiente :

La formulación (cálculo de espesores y presiones) corresponde al ASME VIII , Div.1 , edición año 2000 y anteriores.

El FS usado en la Norma Mexicana de 3,5 corresponde al FS empleado en ASME VIII , Div.1 , edición año 2000 y anteriores . (En esos mismos años el FS para ASME VIII , Div.2 , era 3,0.

 

Estos factores han cambiado y he usado los valores permitidos en ASME VIII , Div.1 , edición año 2007 para hacer los cálculos (con uno de tus cálculos).

 

He adjuntado la Norma ASME VIII en las divisiones 1 y 2 (referentes a los cálculos que te interesan ) para que tengas elementos de juicio que te permitan ver como se trabaja en la actualidad con la Norma ASME.

 

También he adjuntado en esa hoja electrónica la formulación empleada en el Manual de Recipientes a Presión de Eugene F. Megyesy (que está basado en el ASME VIII , Div.1 , año 2000) que es la misma que emplea la norma mexicana.

 

Al final de esa hoja encontrarás el cálculo de espesores . Puedes variar los datos porque es una hoja de cálculo electrónica.

 

NOTA : Las normas generalmente tienen restricciones respecto a los espesores mínimos a ser empleados . Adicionalmente debes agregar a los valores calculados el CA ( sobre espesor de corrosión cuando el cliente te exige un valor para ese rubro).

 

TALVI.

 

 

 

 

 

Attached Files

•  FONDOS SEMIELÍPTICOS - CUERPOS.xlsx   757.98KB   185 downloads

[Jx_]

Buen día Sr. Montemayor y Sr. TALVI,

 

Les agradezco mucho su ayuda. Voy a revisar la información que me proporcionaron y en cuanto lo termine de revisar les hago saber mis comentarios y resultados. 

 

Me estoy contactando con algunas personas de la entidad certificadora para saber su opinión al respecto la cuál se las transmitiré también.

 

Estamos en contacto. 

 

Saludos.

[Jx_]

Hola Ingenieros,

 

Estos días pasados pudimos conversar con el cliente y con la entidad certificadora directamente, revisamos todos los detalles del diseño de sus cilindros y ya pudimos concretar el proyecto.

 

La preocupación del cliente resultó ser que en su región no hay ninguna empresa que realice el servicio de radiografiado en sitio para la inspección de las juntas soldadas y la inversión en adquirir un equipo no les representa ninguna ventaja por lo que se buscaba lograr un diseño con un material que permitiera la norma mexicana, con un espesor de pared  adecuado y que no necesitara de la inspección por radiografiado para cumplir con los lineamientos de la norma.

 

Al final se optó por fabricar con acero SA-414-G, con espesores de cuerpo y cabezas de entre 5 y 5.5 mm por conveniencia del cliente; no me han comentado aún cual es el espesor de lámina que les ofrece la acerera.

 

Les agradezco mucho su apoyo en este asunto y espero que mis conocimientos y habilidades puedan serles de utilidad en algún momento futuro. Con el mismo interés que ustedes mostraron por mi proyecto tengan por seguro que les apoyaré cuando lo necesiten.

 

Estoy a sus ordenes.

 

Saludos cordiales.