ASME Cálculos

5/12/2018 ASME Cálculos - slidepdf.com

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ASME Sección VIII, División 1Determinación de tensiones admisibles

Tensión de tracción: obtener valor de la tabla correspondiente de la

Sección II-D

Tensión de compresión:

Calcular el valor A = 0.125 / (Ro / t)

Entrar con ese valor a la tabla del material de la Sección II-D para el valor de la temperatura de diseño (interpolar).

Si el valor de A cae a la izquierda de la línea de temperatura, calcular B =

AE / 2

Si el valor de A cae a la derecha del limite de la curva, tome una

prolongación del extremo de la curva y lea B

El valor de B obtenido es la tensión admisible, siempre y cuando seamenor que la tensión admisible por tracción para la misma temperatura. La

eficiencia de junta es siempre uno.



ASME Sección VIII, División 1Determinación de cargas

Presión interior y/o exterior

Peso del equipo y de los líquidos contenidos en condiciones de

operación o prueba

Cargas sobreimpuestas: otros equipos, aislación, recubrimientos,

internos y piping Cargas provenientes de reacciones de soportes, aros, polleras, cunas

y patas

Cargas de viento, sismo y nieve (hielo)

Reacciones debidas a impactos así como pulsaciones de fluidos

Efectos de gradientes de temperatura o expansiones térmicas

Presiones anormales, como p.ej. deflagración



ASME Sección VIII, División 1Límite de aplicación de las expresiones de cálculo

Envolventes cilíndricas, presión interior

Espesor:

Menor que la mitad del radio interior, salvo para envolventes

esféricas, donde t < 0.356 R

Presión

P < k SE donde k varía entre 0.385 y 1.25



Eficiencias de soldadura E (Parte 1)



Eficiencias de soldadura E (Parte 2)



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, juntas longitudinales

(P < 0.385 SE) Por presión interior y diámetro interior

PRi SE tt = P =

SE ± 0.6P Ri + 0.6 t

Por presión interior y diámetro exterior

PRo SE tt = P =

SE + 0.4P Ro - 0.4 t



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, juntas circunferenciales

(P < 1.25 SE) Por presión interior y diámetro interior

PRi 2SE tt = P =

2SE + 0.4P Ri - 0.4 t


PRo 2SE tt = P =

2SE + 1.4P Ro - 1.4 t



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes esféricas ( P < 0.665 SE)

Por presión interior y diámetro interior

PRi 2SE tt = P =

2SE - 0.2P Ri + 0.2 t


PRo 2SE tt = P =

2SE + 0.8P Ro - 0.8 t



ASME Sección VIII, División 1Espesor, cabezales semiesféricos, para t<0.356L o P<0.665SE

Por presión interior y radio interior de curvatura

PRi 2SE tt = P =

2SE - 0.2P Ri + 0.2 t

Por presión interior y radio exterior de curvatura

PRo 2SE tt = P =

2SE + 0.8P Ro - 0.8 t



ASME Sección VIII, División 1Espesor, cabezales semielípticos relación 2:1


PDi 2SE tt = P =

2SE ± 0.2P Di + 0.2 t


PDo 2SE tt = P =

2SE + 1.8P Do - 1.8 t



ASME Sección VIII, División 1Espesor, cabezales toriesféricos


0.885PL SE t

t = P =

SE ± 0.1P 0.885L + 0.1 t

El radio de curvatura principal L (interior) debe ser igual al

diámetro exterior de la pollera y el radio del acuerdo el 6% delradio de curvatura principal interior



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cónicas, presión interior

Para envolventes cónicas donde el ángulo entre la prolongación del diámetro

menor y la pared del cono no supere los 30° se puede calcular como

PDi

t =

2 cos ( SE ± 0.6 P)

Con una presión admisible de

2 SE t cos

P =

Di + 1.2 t cos



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, presión exterior, D0 / t > = 10

Suponer un valor de t y determinar L / Do y Do / t

Entrar en la figura 1 de la Sección II-D y obtener el valor de A (Para L / Domayor que 50, usar este valor y para menores de 0.05 usar 0.05)

Entrar en la carta correspondiente del material y obtener el valor de B para latemperatura de diseño (interpolar)

Si el valor de A cae a la derecha de la curva, prolongar el extremo de la curva y

leer el valor máximo de B Con el valor de B el valor de la presión máxima admisible es

Pa = 4B / 3 (Do / t)

Si el valor de A cae a la izquierda de la curva el valor de la presión máximaadmisible es igual a

Pa = 2AE / 3 (Do / t)

Si el valor de la presión admisible supera la requerida, finalizar el diseño,sino seguir interpolando con otro valor de t

En el caso de utilizar juntas soldadas de filete, el valor de la presión dediseño se duplicará



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, presión exterior

Determinación de la longitud de cálculo L

La longitud de cálculo L es igual a:

a. la longitud de la envolvente cilíndrica mas un tercio de la alturade cada cabezal conformado en los extremos de la envolvente

b. en caso de usar anillos rigidizadores, la distancia entre dos

anillos sucesivos

c. en el extremo de la envolvente con anillos, la distanciacilíndrica entre el cabezal y el primer anillo mas un tercio de la

altura del cabezal



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, presión exterior, D0 / t < 10

Usar el procedimiento anterior para obtener el valor de B. Si el valor de Do / t esmenor que 4, el valor de A se calcula como

A = 1.1 / (Do / t )2

Para valores de A menores que 0.10, usar A = 0.10

Usando el valor de B obtenido en el paso anterior, calcular Pa

como

Pa1 = [ 2.167 / (Do / t) - 0.0833] B

Calcular Pa 2 usando la expresión

Pa2 = 2 S / (Do / t) [ 1 - 1 / (Do / t) ]

Siendo S el menor de los siguientes valores:

dos veces la tensión máxima admisible por tracción

0.9 veces la tensión de fluencia a la temperatura de diseño

El menor valor entre ambos resultados es la presión máxima admisible

Si el valor de la presión admisible supera la requerida, finalizar el diseño, sinoseguir interpolando con otro valor de t

En el caso de utilizar juntas soldadas de filete, el valor de la presión de diseño seduplicará



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes cilíndricas, presión exterior, rigidizadores

Cuando hacen falta rigidizadores, el momento de inercia disponible debesuperar el dado por la expresión correspondiente:

Donde Is es el momento de inercia del rigidizador respecto de su eje neutro paralelo al eje del recipiente

I¶s es el momento de inercia del rigidizador mas la parte involucrada de la envolvente respecto de sueje neutro paralelo al eje del recipiente

As es el área transversal del rigidizador

A es el factor obtenido de las curvas de presión externa para el valor de B

B es el factor obtenido para el material del rigidizador y la temperatura de diseño usando

Ls ambas mitades las distancias al punto siguiente de rigidización a sendos lados del rigidizador,incluyendo, en el caso de usar la envolvente, una longitud no mayor a (siendo ts el espesor nominalde la envolvente)

? A

? A 9.10/)/(

14/)/(

2

0

'

2

A L At L D I

A L At L D I

s s s s

s s so s

!

!

sot D1.1

¹¹

º

¸©©

ª

¨

!

s s

o

L At

pD B

/

75.0



ASME Sección VIII, División 1Espesor, envolventes esféricas, presión exterior

Suponer un valor de t y calcular el factor A como

A = 0.125 / ( Ro / t )

Entrar a la correspondiente tabla de material de la Sección II-D en la curvacorrespondiente a la temperatura de diseño (interpolar), obtener el valor de Bdesde el punto de intersección, leyendo el valor de B

En el caso que el valor de A caiga a la derecha del extremo de la curva, trazar una línea al eje de ordenadas desde el extremo de la curva, leyendo el valor deB

Usando el valor de B obtenido, obtener la presión admisible como

Pa = B / (Ro / t )

En el caso que el valor de A caiga a la izquierda de la curva, el valor de lapresión admisible puede ser calculado como

Pa = 0.0625 E / (Ro / t )

2

Si el valor de la presión admisible supera la requerida, finalizar el diseño, sinoseguir interpolando con otro valor de t

En el caso de utilizar juntas soldadas de filete, el valor de la presión dediseño se duplicará



ASME Sección VIII, División 1Espesor, extremos conformados, presión exterior

El espesor requerido en el punto de menor espesor después del conformado se

determina de como el mayor de los espesores calculados por los dos métodos

siguientes:

a. Con el método de calculo para presión interior, usando una presión de diseño

1.67 veces la real

b. Con los métodos requeridos a continuación para cada uno de los tipos deconformado

Cabezales semiesféricos: como las envolventes semiesféricas

Cabezales semielípticos: usar un valor de A = 0125 / ( Ri / t ) y seguir el método

de las envolventes esféricas

Cabezales toriesféricos: como los semielípticos, pero utilizando el valor correcto

para R Para las polleras de los cabezales, valen los requerimientos de las envolventes

cilíndricas



ASME Sección VIII, División 1Aceros, influencia de las temperaturas mínimas de diseño

Los componentes susceptibles de daños por fragilización deben ser objeto del

ensayo de impacto

El Código establece excepciones para no realizar tal ensayo (ver UG-20, UCS-

66 y UCS-66.1)

Los materiales están comprendidos en cuatro familias con curvas de

comportamiento espesor ± temperatura, A, B, C y D El gráfico UCS-66 y la Tabla UCS-66 dan valores de equilibrio. Si la

combinación de MDMT ± espesor cae por encima de la curva, el ensayo no es

requerido.

Para determinar el espesor de cálculo, valen las siguientes reglas:

En uniones a tope, el espesor nominal mayor de la unión

En uniones de filete, el espesor menor de la unión Para tapas planas o placas tubulares, el espesor el mayor de los anteriores o del

espesor nominal dividido 4










En el caso en el cual los espesores nominales exceden los requeridos por los

cálculos de resistencia, se pueden ajustar los requerimientos del ensayo de

impacto

Se debe determinar para ello, la relación tr E* / ( tn ± c), donde tr es el espesor

requerido por cálculo, E* es la eficiencia de soldadura pero no menor de 0.8 y tn

es el espesor nominal. Con ese valor se entra en el grafico UCS-66.1 y se obtiene un valor de

temperatura que disminuye la obtenida en el punto anterior. Por lo tanto, al

utilizar este grafico, se puede bajar la temperatura de excepción del ensayo de

impacto

También se disminuye la temperatura de excepción si el material se somete a

un tratamiento térmico de normalizado (ver curvas B y D)

Lo mismo ocurre si se realiza un tratamiento térmico de alivio de tensiones sin

ser requerido por otras reglas (ver UCS-68c)



ASME Sección VIII, División 1Conexiones

Tamaño de las aberturas: cualquier tamaño de aberturas es permitido, pero

deben cuidarse las relaciones de la dimensión de la abertura respecto de la

envolvente y calcularse según las indicaciones del Código

Las conexiones deben ser calculadas como envolventes cilíndricas con el

agregado de los considerandos de UG-45. Según ese parágrafo el espesor no

debe ser menor que el menor de: Para presión interior solamente el espesor requerido de la envolvente o cabezal

donde se inserta la conexión, tomando E = 1 mas la tolerancia de corrosión

(pero no menos que el mínimo requerido para ese material)

Para presión exterior solamente, el valor del espesor de la envolvente o cabezal

calculada para E =1 con las expresiones de presión interior usando el valor de la

presión exterior

Para el caso de ambas presiones el mayor de los dos valores anteriores El espesor mínimo de la conexión standard (o sea el del caño standard menos el

12.5% del espesor) mas la tolerancia de corrosión



ASME Sección VIII, División 1Conexiones de inspección

Para cualquier recipiente sometido a servicio corrosivo hay que ubicar

conexiones de inspección o agujeros testigo

Las conexiones de inspección son: Para equipos de 12 pulgadas de diámetro interior o menores, dos conexiones de NPS

¾´

Para equipos menores de 16 y mayores de 12 pulgadas de diámetro interior, dos

conexiones de NPS 1.5´

Para equipos menores de 18 y mayores de 12 pulgadas de diámetro interior, dos

bocas de mano (2 x 3 pulgadas) o dos conexiones de NPS 1.5´

Para equipos hasta 36 y mayores o iguales a 18 pulgadas de diámetro interior, una

boca de hombre (16 pulgadas de diámetro interior o 12 x 16 pulgadas), dos bocas de

mano o dos conexiones de NPS 2´

Para equipos mayores a 36 pulgadas de diámetro interior, una boca de hombre y

solamente en el caso de la imposibilidad de su ubicación, dos bocas de mano de 4 x 6

pulgadas o dos aberturas de área equivalente



ASME Sección VIII, División 1Conexiones, refuerzos

Conexiones que no requieren refuerzos:

Hasta un diámetro nominal 3 pulgadas (NPS 3) en envolventes de 3/8 de

pulgada o menos espesor

Hasta un diámetro nominal 2 pulgadas (NPS 2)

Refuerzo requerido para una conexión para presión interior: A = d tr F

Siendo d el diámetro de la abertura corroída, tr el valor del espesor requerido de la

envolvente sin costura y F un coeficiente que depende de la inclinación del plano

respecto del eje del cilindro ( vale 1 para un plano paralelo y 0.5 para un plano

perpendicular)

Refuerzo requerido para una conexión para presión exterior: es el 50% de la

anterior, pero con los cálculos correspondientes a presión exterior Refuerzo requerido para una conexión en una tapa plana:

A = 0.5 d t










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