OBLIGATORIO APNDICE 13
OBLIGATORIO APNDICE 13Equipos de seccin no circular13-1
ALCANCE
(a) Las normas del Anexo 13 cubren los requisitos mnimos para el
diseo, fabricacin y la inspeccin de equipos simples que tengan una
seccin rectangular u ovalada. Las normas del presente Anexo se
aplican a las paredes y partes de los equipos sometidas a presin
destacando entre ellos rigidez, refuerzos y partes estticas.
(b) Las dems partes de esta Divisin se aplicarn a menos que se
indique otra cosa en el presente apndice.
(c) Como se indica en el punto U-2(g), esta Divisin no contiene
normas para cubrir todos los detalles de diseo y construccin. Estas
normas son, por tanto, se establecen para cubrir algunos puntos en
comn para equipos de seccin no circular pero no estn destinadas a
limitar las configuraciones a estos ilustrados o a otros no
descritos en este documento.(d) En 13-18 se prestar especial
atencin al clculo de aplicacin y tensiones admisibles cuando la
estructura contiene juntas soldadas a tope o fila de agujeros en
lugares distintos a la placa lateral media longitud.13-2 TIPOS DE
RECIPIENTES
El diseo de las ecuaciones que figuran en este apndice se
aplicar a los recipientes de pared simple como se muestra en la
Fig. 13-2(a) para recipientes de seccin rectangular, en la Fig.
13-2(b) para los recipientes de seccin ovalada y en Fig. 13-2(c)
para recipientes de seccin circular con una sola placa fija
diametral.
(a) Recipientes rectangulares. Figura 13-2(a) ilustra algunos
tipos bsicos de recipientes de la siguiente manera.(1) Figura
13-2(a) dibujo (1) muestra un recipiente de seccin transversal
rectangular en el que los lados opuestos tienen el mismo espesor de
pared. Dos lados opuestos pueden tener un espesor de pared
diferentes que la de los otros dos lados opuestos.
(2) Figura 13-2(a) dibujo (2) muestra un recipiente de seccin
transversal rectangular en el que los lados opuestos tienen el
mismo espesor de pared y los otros dos lados opuestos tienen dos
espesores diferentes.(3) Figura 13-2(a) dibujo (3) muestra un
recipiente de seccin transversal rectangular que tiene espesor de
pared uniforme y esquinas dobladas a un radio. Para esquinas que
estn conformadas en fro, las disposiciones de UG-79 y UCS-79 o
UHT-79 son de aplicacin.(4) Figura 13-2(a) dibujo (4) muestra un
recipiente de seccin transversal rectangular [como en dibujo (1)
anterior], pero con refuerzos soldados a las partes del equipo.
(5) Figura 13-2(a) dibujo (5) muestra un recipiente de seccin
transversal rectangular [como en dibujo (3) anterior], pero con
refuerzos externos soldados a las superficies planas del
recipiente.(6) Figura 13-2(a) dibujo (6) muestra un recipiente de
seccin transversal rectangular con esquinas achaflanadas con
pequeos segmentos curvados adyacentes con radio constante y
refuerzos externos soldados a las superficies planas del
recipiente.(7) Figura 13-2(a) dibujo (7) muestra un recipiente de
seccin transversal rectangular [como en dibujo (1) anterior] pero
con un tabique a media altura.
(8) Figura 13-2(a) dibujo (8) muestra un recipiente de seccin
transversal rectangular [como en dibujo (1) anterior] pero con dos
tabiques dejando 3 compartimentos iguales.
(9) Figura 13-2(a) dibujos (9) y (10) muestra un recipiente de
seccin transversal rectangular [como en dibujo (1) anterior] pero
con dos lados opuestos de tal forma que se quedan los
compartimentos con diferentes dimensiones. No hay ninguna
restriccin sobre el nmero de tabiques utilizados.(b) Recipientes
ovalados. Figura 13-2(b) ilustra algunos tipos bsicos de
recipientes de la siguiente manera.(1) Figura 13-2 (b) dibujo (1)
muestra un recipiente de seccin transversal ovalada en el que los
lados opuestos tienen el mismo espesor de pared. Las partes planas
pueden tener distinto espesor que las partes semicilndricas.
(2) Figura 13-2 (b) dibujo (2) muestra un recipiente de seccin
transversal ovalada [como en dibujo (1) anterior], pero con
refuerzos soldados a las partes del equipo.(3) Figura 13-2 (b)
dibujo (3) muestra un recipiente de seccin transversal ovalada
[como en dibujo (1) anterior] pero con un tabique a media
altura.
(c) Recipientes estticos de seccin circular. Figura 13-2(c)
ilustra un recipientes de seccin circular que contiene un solo
tabique que tambin acta como una superficie de presin cuando los
dos compartimentos del equipo estn sometidos a distintas presiones
internas.FIG. 13-2(a) RECIPIENTES DE SECCIN TRANSVERSAL
RECTANGULAR
[Ver notas (1) y (4)]
[Ver notas (1) y (4)]
[Ver notas (1) y (4)]
[Ver notas (1) y (4)]
[Ver nota (4)]
NOTA: (1) El radio debe ser el mismo en los ocho lugares.
[Ver notas (1) y (2)]
[Ver notas (1) y (2)]
[Ver notas (1), (2) y (3)]
[Ver notas (1), (2) y (3)]NOTAS:
(1) Ver UG-13 para juntas de esquinas.
(2) Ver UG-47, UG-48, UG-49 y UW-19 para tabiques.
(3) Los compartimentos en los dibujos (9) y (10) tienen
distintas dimensiones.
(4) Ver 13-18 para calcular la eficiencia de junta.
FIG. 13-2(b) RECIPIENTES DE SECCIN TRANSVERSAL OVALADA
NOTAS:
(1) Ver UG-13 para juntas de esquinas.
(2) Ver UG-47, UG-48, UG-49 y UW-19 para tabiques.
(3) Ver 13-18 para calcular la eficiencia de junta.
FIG. 13-2(C) RECIPIENTES DE SECCIN TRANSVERSAL CIRCULAR DIVIDIDO
POR UN TABIQUE CENTRAL
NOTA:
Ver UG-13 para juntas de esquinas.
13-3 MATERIALESLos materiales usados en la fabricacin de los
recipientes aqu descritos sern de conformidad con la Subseccin
A.
13-4 DISEO DE RECIPIENTES DE SECCIN TRANSVERSAL NO CIRCULAR.
El diseo deber cumplir con los requisitos aplicables de la
Subseccin A salvo que se disponga lo contrario en elpresente
apndice.(a) Los espesores de pared de las partes sometidas a presin
de los recipientes descritos en este documento se determinarn
mediante las apropiadas frmulas o mtodos dados en la subseccin A y
en este apndice. Dado que, en un recipiente rectangular u ovalado,
las paredes pueden tener distintos espesores, muchas de las frmulas
contenidas en este documento requieren solucin suponiendo un
espesor o espesores, y la solucin para el estrs que se compara con
el valor admisible de estrs.
(b) El diseo de acuerdo con este apndice est basado en las
tensiones de bending y membrane. La tensin de membrane debida a la
presin y cargas mecnicas no debe exceder la tensin de diseo S, del
valor que figura en la tensin admisible de las tablas (ver UG-23).
En las juntas de soldaduras esta tensin de membrana no deber
exceder la tensin admisible de diseo SE, cuando E es el valor de
eficiencia de junta [ver 13-5, 13-18, UW-12 y UG-23(c)]. El factor
de eficiencia de junta E tambin se aplicar a la tensin admisible de
diseo para la evaluacin del clculo de estrs bending Sb en la
ubicacin de las juntas nicamente. Ver 13-1(d), 13-5 nota a pie de
pgina 1 y 13-8(b).Cualquier combinacin de estrs de membrana ms
bending o estrs de comprensin introducido por la presin y/o las
cargas mecnicas, no debern sobrepasar los lmites siguientes:(1)
para las placas de seccin transversal rectangular, 1,5 veces la
tensin admisible SE;(2) para otras secciones transversales (tales
como compuestos reforzados de barras o perfiles y secciones de
chapa, etc.), el menor de:(a) 1,5 veces la tensin admisible SE o(b)
Dos tercios el lmite elstico Sy del material a la temperatura de
diseo (ver 13-5 para Sy) salvo que, debido al relativamente bajo
lmite elstico de algunos materiales que figuran en la tabla
UNF-23.3 o la tabla UHA-23, superiores valores de estrs estn
establecidos en la seccin II, parte D en a temperaturas donde a
corto tiempo propiedades de resistencia a la traccin dominan para
permitir el uso de estas aleaciones donde una deformacin
ligeramente mayor es aceptable. Estos valores ms altos de estrs
superior a 2/3 no excedern del 90% del lmite elstico a la
temperatura. El uso de estas tensiones puede resultar en cambios
dimensionales debido a deformaciones permanentes. Estos valores de
tensin no son recomendados para las bridas de uniones con juntas u
otras aplicaciones cuando ligeras cantidades de deformacin pueden
causar fugas o mal funcionamiento. Para estos materiales, el lmite
elstico lmites pueden ser:
(1) El 90% del lmite elstico a la temperatura de diseo, pero no
mayor que(2) Que 2/3 del lmite elstico mnimo especificado para el
material a temperatura ambiente.(c) El estrs total (membrane +
bending) en cada equipo de seccin transversal con y sin refuerzos
se calcular como sigue.(1) Para recipientes sin refuerzos y para
recipientes con refuerzos que tienen la misma tensin admisible S
(para la tabla en subparte 1 de la seccin II, parte D) y el mismo
lmite de elasticidad Sy a la temperatura de diseo, estos dos
valores de tensin bending se deben determinar en cada seccin
transversal. Hay un valor de tensin para la superficie exterior del
equipo o de la placa de refuerzo (si se utiliza) y otro valor para
la superficie interior de la placa.Los signos convencionales
necesarios para establecer el correcto signo algebraico de la
combinacin de tensiones para obtener el total se destaca lo
siguiente:(a) Para ambas tensiones (membrane + bending):1. Ms (+)
significa estrs de tensin y
2. Menos (-) significa estrs de compresin.
(b) Para tensin bending
1. co = este trmino es siempre negativo
2. ci = este trmino es siempre positivo
Un momento bending positivo produce compresin en las fibras ms
exteriores de la seccin transversal. El momento bending en el punto
medio de la parte larga del recipiente sin estancias siempre ser
negativo.En cada seccin transversal, el estrs membrane se aade
algebraicamente al estrs bending tanto en la superficie de la
carcasa como en los refuerzos (si se usan) y la superficie interior
de la carcasa para obtener dos valores de tensin total. La tensin
total de la seccin se compara con la tensin admisible de diseo
calculada como se especifica en 13-4(b).
(2) Cuando los refuerzos y la carcasa no tienen los mismos
valores S y Sy a la temperatura de diseo, la tensin total se
determina en el interior y exterior de las fibras de cada material.
Los valores apropiados c (con signos propios 13-5) para la
composicin de las propiedades de seccin se usan en las ecuaciones
de bending. El estrs total en el interior y exterior de fibras para
cada material se compararn con el estrs de diseo admisible 13-4(b)
para cada material.(d) Se prestar especial atencin a los efectos de
las cargas internas y externas y a la diferencia de expansin a la
temperatura de clculo, incluyendo reacciones en orejetas de apoyo,
tuberas y otros tipos de accesorios como los especificados en
UG-22. (e) Salvo que se especifique otra cosa en este apndice, las
partes de los recipientes de seccin transversal no circular
sometidas a presin externa se disearn de acuerdo con U-2(g).(f) El
final de cierre para recipientes de este tipo deber ser diseado de
acuerdo con las disposiciones de U-2(g) y/o UG-101 excepto en los
casos en donde los extremos son placas planas sujeta a calificacin
en virtud de las normas de la UG-34. cabezales flotantes planos
utilizados como placa final de cierre soldados para equipos
descritos en este apndice sern conforme a las reglas de UG-34 pero
se utilizar un factor C de 0,20 en todos los casos.(g) Los
requerimientos descritos para ligamentos en UG-53 se aplicarn con
excepcin de lo modificado en 13-6 para el caso de placas con
taladros con varios dimetros [ver 13-18(b)].
La eficiencia de junta em y eb ser solo de aplicacin al calculo
de estrs para las placas que contengan las juntas.(1) Cuando em y
eb son menores que la eficiencia de junta E (ver 13-5 y UW-12), que
se utilizara cuando no existen juntas en las placas, el estrs
membrane y bending calculados sobre la superficie bruta de la
seccin se dividir por em y eb, respectivamente, para obtener el
estrs basado en la superficie neta de la seccin. El estrs de diseo
admisible para membrane y membrane + bending ser calculado segn se
describe en 13-4(b) usando E=1.0(2) Cuando em y eb son mayores que
la eficiencia de junta E, que se utilizara si no hay juntas en la
placa, las tensiones se calcularan como si no hubiera juntas en la
placa. El estrs de diseo admisible para membrane y membrane +
bending se calcular segn se describe en 13-4(b) usando el factor E
apropiado requerido por UW-12.(h) Las ecuaciones de diseo en este
apndice estn basadas en recipientes en que la longitud Lv para
dimensin lateral (H o h) la proporcin (la proporcin dimensional) es
mayor que 4. Estas ecuaciones son de manera conservadora aplicables
a recipientes de proporcin dimensional menor de 4 y pueden ser
utilizadas segn se especifica en este apndice. Las placas laterales
de los recipientes con proporciones dimensionales menores de 4 se
refuerzan por la interaccin de la placa de cierre y pueden ser
diseados de acuerdo con las disposiciones de U-2(g) mediante la
utilizacin de tcnicas de estabilizacin de anlisis estructural.
Membrane y bending estrs se determinarn en toda la estructura y no
excedern los valores admisibles establecidos en este apndice.
Pequeos recipientes no reforzados o no fijos de seccin transversal
rectangular que tienen una proporcin dimensional no mayor de 2.0
pueden ser diseados de acuerdo con 13-18(b) y (c).(i) El lado
completo fijado con pernos o el final de placas y bridas pueden ser
utilizados para recipientes de seccin transversal rectangular.
Muchas configuraciones aceptables son posibles. Por tanto, las
reglas para diseos especficos no son proporcionadas, y estas partes
estarn diseadas de acuerdo con las previsiones de UG-34 para las
chapas planas no fijas y U-2(g) para el ensamblaje de la brida. El
anlisis de los componentes debe considerar las reacciones del
empaque de junta, fuerza de empernados, momentos resultantes as
como presiones y otras cargas mecnicas.(j) Las aperturas pueden ser
provistas en recipientes de seccin no circular como sigue:
(1) Aperturas en recipientes no circulares que no requieran
refuerzos que los inherentes a la construccin siempre que cumplan
con las condiciones establecidas en UG-36(c)(3).(2) Como mnimo, los
refuerzos de otras aberturas en recipientes no circulares cumplan
los requisitos de UG-39, excepto los requerimientos de espesores
para ser usados en los clculos de refuerzos ser el espesor
requerido para satisfacer los criterios del estrs en 13-4(b).
ClculosPara las ecuaciones de este apartado, el momento o
momentos de inercia sern calculados en uno por unidad de ancho de
base, esto es I = bt3/12 cuando b = 1.0. El momento MA y Mr tiene
dimensiones [Fuerza x longitud/longitud] = Fuerza. Ver prrafo
13-4(k).(a) Vessel per Fig. 13-2(a) Sketch (1)
(1) Membrane Stress
Short-Side Plates
Sm = Ph / 2t1
(1)Long-Side PlatesSm = PH / 2t2
(2)
(2) Bending Stress
Short-Side Plates
(Sb)N =
(3) Total Stress
Short-Side Plates(ST)N = Eq. (1) + Eq. (3)
(7)
(ST)Q = Eq. (1) + Eq. (4)
(8)
Long-Side Plates(ST)M = Eq. (2) + Eq. (5)
(9)
(ST)Q = Eq. (2) + Eq. (6)
(10)