228237853-FABRICACION.pdf

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Recipientes a Presión

Recipientes a PresiónRecipientes a Presión

Calderas:Calderas:

Definición:

TiposTipos de Calderas:de Calderas:

Pirotubulares

Acuotubulares

Fluidos que se utilizan en los equiposFluidos que se utilizan en los equipos

de presión:de presión:Vapor

Agua Caliente

Aceite Termico



CLASIFICACION DECLASIFICACION DE

CALDERAS PIROTUBULARESCALDERAS PIROTUBULARES



Las Calderas seLas Calderas se clasificanclasifican dede acuerdoacuerdo algunasalgunas definicionesdefiniciones::

1.1.- - PASOS:PASOS: NumeroNumero dede PasosPasos de Gases de Combustion.de Gases de Combustion.

Un solo Paso conUn solo Paso con DeflectoresDeflectores..

DosDos PasosPasos concon DeflectoresDeflectores..TresTres PasosPasos – – EficienciaEficiencia Optima.Optima.

CuatroCuatro PasosPasos – – Mejor Mejor TransferenciaTransferencia..



CALDERAS PIROTUBULARESCALDERAS PIROTUBULARESCALDERAS PIROTUBULARES



2.2.- - PresionPresion dede TrabajoTrabajo y Maxima:y Maxima:

- - BajaBaja PresionPresion - - De 0De 0 – – 30 Psig.30 Psig.- - MediaMedia PresionPresion - - De 30De 30 – – 300 Psig.300 Psig.

- - Alta Alta PresionPresion - - De 300 aDe 300 a masmas..

3.3.- - DisposicionDisposicion dede ParteParte Posterior dePosterior de

CamaraCamara de Combustion:de Combustion:

- - EspaldaEspalda HumedaHumeda..

- - EspaldaEspalda SecaSeca..



4.4.- - PosicionPosicion dede tubostubos dede FuegoFuego::

- - VerticalesVerticales..

- - HorizontalesHorizontales..

5.5.- - TipoTipo de Combustible:de Combustible:

- - LiquidosLiquidos - - Diesel 1, Diesel 2,Diesel 1, Diesel 2, ResidualesResiduales..

- - GaseososGaseosos - - GLP, GN, etc.GLP, GN, etc.

- - SolidosSolidos - - Carbon,Carbon, lenalena, etc., etc.- - DualesDuales - - LiquidoLiquido /Gas, /Gas,

Liquido/SolidoLiquido/Solido yy SolidoSolido /Gas. /Gas.



6.6.- - TipoTipo de Control dede Control de OperacionOperacion::

- - Manual.Manual.- - SemiSemi Automatico Automatico..

- - Automatico Automatico..

- - ControlControl DistribuidoDistribuido..

7.7.- - TipoTipo dede UsoUso::

- - DomesticoDomestico – – ( ( PiscinasPiscinas, saunas, etc.), saunas, etc.)

- - Industrial Industrial – – ( ( FabricasFabricas,, hoteleshoteles,, hospitaleshospitales, etc.), etc.)



APLICACIONES DEL VAPORAPLICACIONES DEL VAPORAPLICACIONES DEL VAPOR



El Vapor seEl Vapor se aplicaaplica por por laslas siguientessiguientes razonesrazones::

A. A.- - ContenidoContenido dede EnergiaEnergia CineticaCinetica::

A.1 A.1 FuerzaFuerza Motriz Motriz :: EnergiaEnergia contenidacontenida en el Vaporen el Vaporparapara poder poder generar generar movimientomovimiento dede EquiposEquipos((TurbinasTurbinas,, BombasBombas Alternativas Alternativas, etc)., etc).

1.21.2 VacioVacio:: ElEl flujoflujo de Vaporde Vapor creacrea vaciovacio por por mediomedio dedeunun inyector inyector oo eyector eyector .. Por Por ejemploejemplo:: InyeccionInyeccion dede Agua Agua a Caldera,a Caldera, GeneracionGeneracion dede VacioVacio parapara

eliminacioneliminacion dede HumedadHumedad de Autoclaves, etc.de Autoclaves, etc.

2.2.- - ContenidaContenida dede EnergiaEnergia TermicaTermica::

CalentamientoCalentamiento DirectoDirecto ee IndirectoIndirecto. (. (MarmitasMarmitas,, Autoclaves, Autoclaves, IntercambiadoresIntercambiadores, etc)., etc).



PARAMETROS PARA LAPARAMETROS PARA LA

SELECCION DE CALDERASSELECCION DE CALDERAS

INDUSTRIALESINDUSTRIALES



CONSIDERACIONES PRINCIPALES

PARA SELECCION DE CALDERAS

CARGA TERMICACARGA TERMICA: (Q : (Q A A ) )

Q Q A A == MasaMasa de Vaporde Vapor ( ( M M v v ) ) x x EntalpiaEntalpia Total Total (H (H t t ) )

DondeDonde::Calor Calor Total Total (Q (Q t t ) ) == Calor Calor Sensible +Sensible + Calor Calor LatenteLatente

VAPOR NOMINAL: ( VAPOR NOMINAL: ( VnVn ) )VnVn = Q = Q A A / / Calor Calor LatenteLatente aa PresionPresion Atmosferica Atmosferica



Factor deFactor de EvaporacionEvaporacion: (F : (F ee ) )

F F ee == Q Q t t / / Calor Calor LatenteLatente aa PresionPresion Atmosferica Atmosferica

CAPACIDAD DE EVAPORACION:CAPACIDAD DE EVAPORACION:

BHP :BHP : Unidad Unidad dede Calor Calor (BHP : Boiler(BHP : Boiler

Horspower Horspower ). ).

SegunSegun CodigoCodigo ASME ASME : A la: A la presion presion atmosfericaatmosferica aanivel nivel del mar sedel mar se tienetiene::

1 BHP = 34475 BTU/H. @1001 BHP = 34475 BTU/H. @100 ° ° C.C.

1 BHP = 34.50 lb/h. @1001 BHP = 34.50 lb/h. @100

° ° C.hC.h



EficienciaEficiencia TermicaTermica : (E): (E)E =E = Calor Calor absorvidoabsorvido por por elel Agua Agua ..

Calor Calor suministradosuministrado por por el Combustibleel Combustible

SUPERFICIE DE CALEFACCION:SUPERFICIE DE CALEFACCION: ( ( SegunSegun

CodigoCodigo ASME) ASME)

CalderosCalderos HorizontalesHorizontales :: 5 pie5 pie2 2 ..

CalderosCalderos VerticalesVerticales :: 3.5 pie3.5 pie2 2 ..

LasLas FormasFormas dede TransferenciaTransferencia dede Calor Calor son:son:

- - RadiacionRadiacion..

- - ConduccionConduccion..

- - ConveccionConveccion ( ( ForzadaForzada y Natural).y Natural).



CAPACIDAD TERMICACAPACIDAD TERMICA::

Cantidad Cantidad necesarianecesaria..

PresionPresion requeridarequerida..

Calidad Calidad de Vapor.de Vapor.

TIPO DE COMBUSTIBLE TIPO DE COMBUSTIBLE

CALIDAD DE AGUACALIDAD DE AGUA

SUMINISTRO DE ENERGIASUMINISTRO DE ENERGIA

CONDICIONES AMBIENTALES CONDICIONES AMBIENTALES

UBICACION GEOGRAFICAUBICACION GEOGRAFICA

SELECCION DE CALDERASSELECCION DE CALDERAS



NORMA DE FABRICACION DENORMA DE FABRICACION DE

RECIPIENTES A PRESIONRECIPIENTES A PRESION



CODIGO ASMEElEl CódigoCódigo ASME ASME significasignifica :: Sociedad Sociedad Americana de Americana de

IngenierosIngenieros MecanicosMecanicos..

Sociedad Sociedad subsidiadasubsidiada para para realizar realizar pruebas pruebas oo ensayosensayos

concon todotodo lolo relacionadorelacionado a laa la ingenieriaingenieria mecanicamecanica..

EsteEste CodigoCodigo estaesta divididodividido en 09en 09 seccionessecciones::

SeccionSeccion II :Calderas de:Calderas de PotenciaPotencia..

SeccionSeccion IIII :: EspecificacionEspecificacion dede MaterialesMateriales..

SeccionSeccion IIIIII : Calderas: Calderas NuclearesNucleares..SeccionSeccion IVIV : Calderas de: Calderas de CalentamientoCalentamiento..

SeccionSeccion V al VIIIV al VIII :: RecipientesRecipientes dede PresionPresion..

SeccionSeccion IX IX :: CalificacionCalificacion dede SoldadurasSoldaduras..



Segun la Norma ASME segun sus acapitesdesde el PG6 al PG9 se determina los

materiales que se deben utilizar para cada

Aplicacion en la fabricacion de los recipientes

a presion, los materiales son los siguientes:

MATERIALES UTILIZADOS EN LA

FABRICACION DE CALDERAS

MATERIALES UTILIZADOS EN LA

FABRICACION DE CALDERAS



MATERIALESPARA PLACA PORTA TUBOS, CASCO YPARA PLACA PORTA TUBOS, CASCO Y

FLUE ( ASME PGFLUE ( ASME PG

--6)6)

SA 202 - Ac. Aleado ( Cromo- Manganesio-Silicio)

para calderas y recipientes a presion

SA 203 - Ac. Al Niquel, para calderas y recipientes

a presion

SA 285 - Ac. Al C ( de baja y media resistencia)

para caja de fuego y para bridas

SA 299 - Ac. Aleado ( Carbono- Manganesio-Silicio), de alta resistencia para calderas y

recipientes a presion.

SA 515 - Ac. Al C de resistencia intermedia.



MATERIALES PARA TUBERIAS Y TUBOS DE FUEGO

( ASME PG-9)

SA 53 – Tuberias de Acero con o sin costura para conduccion

SA 105 – Acero Forjado para fabricacion de bridas y

conexiones.

SA 106 – Tuberias de Acero al C sin costura para servicio de

alta temperatura.

SA 192 – Tubos de Ac. Para caldera sin costura para serviciode alta presion ASTM 192-

SA 226 – Tubos de Ac. Electrosoldados, para calderas y

sobrecalentadores de alta presion.



PROCESO DE FABRICACION

DE CALDERAS

El proceso de Fabricacion se realiza deacuerdo a las formulas experimentales

planteadas por ASME y se encuentran de

acuerdo a la maxima presion de de trabajo Admisible.

Basicamente los recipientes a presion, se

dbe tener especial cuidado de acuerdo alproceso de trabajo, especificamente a su

presion y temperatura.



COMPONENTES ESTRUCTURALES

DEL CALDERASPLACA PORTATUBOPLACA PORTATUBO – – ESPEJOS ESPEJOS

- Elementos de superficie circular y planos.-Sufren Esfuerzos y deformaciones.

- Para la Colocacion de Tubos de Fuego, el

gujero debe tener un 20-60% del espesor de la pared del Tubo.

- Las perforaciones se deben hacerse con

Taladro radial.



Según Codigo ASME recomienda los siguientes

diametros de Acuerdo a su Potencia.

Potencia (BHP) Potencia (BHP) Diametro Diametro (Pulg.)(Pulg.)

De 20 - 60 42

De 60 - 100 48

De 100 - 150 60

De 150 - 225 64

De 225 - 350 76

De 350 - 400 82

De 400 - 600 88

De 600 - 700 96

De 700 - 800 112



Según Código ASME recomienda el mínimo

espesor de la Placa de acuerdo a diámetrode la Placa.

DiametroDiametro de Placa (Pulg.)de Placa (Pulg.) EspesorEspesor MinimoMinimo (Pulg.)(Pulg.)

Menor a 36 1/4

De 36 - 54 5/16

De 54 - 72 3/8

Mayor a 72 1/2



HOGAR O CAMARA DECOMBUSTION

Este componente es conocido basicamente como FLUE en

los Calderos. De acuerdo a ASME se tiene que:

Cuando el espesor del Flue es menor o igual a 0.023

veces el diametro de flue el espesor puede ser:

P = 107 (t/D)3 (Psig)

Cuando el espesor del Flue es mayor a 0.023 veces el

diametro de flue el espesor puede ser:

P = 17300 (t/D) – 275 (Psig)Donde: P = Presion de trabajo, Psig.

t = Espesor de Flue, pulg.

D = Diametro de Flue, pulg.



La norma recomienda como referencia

de buena practica de Ingenieria que el

diametro del flue debe ser de 35 – 50%

del diametro interior de la Placa.

Ejemplo: Ejemplo:

Presion = 150 Psig. Diametro = 255 cm. (100 pulg.) – Placa.

Diametro = 113 cm. (44.50 pulg.) – Flue.

Espesor = 19 mm. (0.75 pulg.) - Flue

Espesor = 15.8 mm. (0.625 pulg.) – Placa.



TIPOS DE FLUE

Se tiene los siguientes tipos de Flue en una Caldera:

Flue Liso.

Flue Liso con Anillos reforzados.

Flue Corrugado.



Tubos de Fuego

- Según el Código ASME en su acápite PFT-12 y PF-50,

Hace mención al espesor del tubo de acuerdo a su

temperatura y presión máxima de trabajo admisible.

- Para la sujeción de los tubos la norma recomienda la

Utilización de expandido mecánico (en Frió) hasta

presiones de 300 Psig.- Según la ASME se debe tener un rango de 15 – 35% del

diametro interior del casco (Placa portatubo) para la

camara de Vapor.



CASCO DE CALDERO- Según el Código ASME en su acápite PG-27,

Recomienda lo siguiente: Para espesores “t” hasta ½”

t = (P x R) / (0.8S x E – 0.6P)

Donde:P : Presion maxima admisible, Psig. (150 psig.)

R : Radio interior de Caldera, Pulg. (50 pulg.)

S : Maxima tension admisible del material, 13300 Psig para plancha ASTM A285 C.

E : Eficiencia de union, (0.9 juntas soldadas / 1.00 Refuerzos)

t : Espesor de Casco, pulg.



Para espesores “t” mayores de ½”

t = ((P x R) / (S x E – (1 –Y)P) + 0.1

Donde:

Y : Coeficiente Adimensional de Temperatura.

BAFLE INTERNAMENTE AL COPLE DE LABAFLE INTERNAMENTE AL COPLE DE LA

SALIDA DE VAPOR SALIDA DE VAPOR

EsteEste componentecomponente eses parapara evitar evitar elel arrastrearrastre enen

la Caldera,la Caldera, segunsegun ASME ASME debdeb ser deser de acuerdoacuerdo aa

lolo siguientesiguiente::

Area de Area de CopleCople : N x Area de: N x Area de Agujeros Agujeros..



BAFLE DE LA SALIDA DE VAPOR BAFLE DE LA SALIDA DE VAPOR

EsteEste componentecomponente eses parapara evitar evitar elel arrastrearrastre en laen la

Caldera,Caldera, segunsegun ASME ASME debdeb ser deser de acuerdoacuerdo a loa losiguientesiguiente::

Area de Area de CopleCople : N x Area de: N x Area de Agujeros Agujeros..COPLE DE SALIDA DE VAPOR DE UNACOPLE DE SALIDA DE VAPOR DE UNA

CALDERACALDERA

DeDe acuerdoacuerdo a ASME sea ASME se tienetiene::

De 0De 0

– –

15 Psig.15 Psig.

VelocidadVelocidad

de 4000de 4000

– –

60006000

ppmppm

.

.



COPLE DE SALIDA DE VAPOR DE UNACOPLE DE SALIDA DE VAPOR DE UNA

CALDERACALDERA

DeDe acuerdoacuerdo a ASME sea ASME se tienetiene lala siguientesiguiente

velocidadvelocidad::

De 0De 0 – – 49 Psig.49 Psig. de 4000de 4000 – – 60006000 ppmppm..

De 50De 50 – – 199 Psig.199 Psig. de 6000de 6000 – – 1000010000 ppmppm..

De 200 aDe 200 a masmas de 7000de 7000 – – 1200012000 ppmppm..

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