Consideramos un recipiente a presión a cualquier vaso cerrado que es capaz de almacenar un fluido presurizado, ya sea presión interna o externa sin importar su forma o dimensiones.
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Índice
1-Recipientes a Presión
1.1-Diseño de Recipientes a Presión
Lo primero que debemos conocer a la hora de diseñar un recipiente de estas características, es la función principal a la que irá destinado. Los factores principales que influyen en la elección del tipo de recipiente a presión serán a parte de la función, como hemos comentado anteriormente, la naturaleza del fluido, la presión de funcionamiento, la ubicación y la capacidad para almacenar el volumen necesario para el proceso.
Dependiendo del uso de los recipientes a presión, éstos se pueden clasificar en dos tipos: contenedores de almacenamiento y recipientes de procesos. La primera clasificación se utiliza para almacenar fluidos a presión, atendiendo al servicio de destino, se conocen como tanques de almacenamiento, mientras que la segunda clasificación, los recipientes a presión de proceso, poseen múltiples usos como podrían ser reactores, intercambiadores de calor, torres de destilación o de fraccionamiento, etc.
Atendiendo a la forma, los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos, horizontales o verticales, y en algunos casos pueden tener bobinas para aumentar o disminuir la temperatura del fluido.
1.2-Normativa
El propósito principal de establecer y aplicar unos códigos o normativa de diseño, no es otro que evitar posibles desastres tanto humanos como ambientales o materiales. Es por ello, que estos códigos establecen un conjunto coherente de buenas prácticas basadas en multitud de experiencias.
El proceso de diseño se realiza conforme a estándares industriales relevantes tales como:
API-6ª: (American Petroleum Institute), es la asociación comercial más grande de EEUU para la industria de petróleo y gas natural, entre otras cuestiones, establece y certifica los estándares en la industria. En nuestro caso atendemos a los estándares de válvulas y equipos de pozo, especificaciones para tuberías y válvulas de tubería (pruebas de fuego, entre otros).
ASME VIII-2: Creado en EEUU, a partir de la exigencia de varias compañías aseguradoras con el fin de reducir tanto las pérdidas humanas como materiales. El Código ASME BVPC es un conjunto de normas, especificaciones y reglas de diseño basadas en muchos años de experiencia, todas ellas aplicadas al diseño, fabricación, instalación, inspección y certificación de los recipientes a presión. La sección VIII – 2 es la relativa a los recipientes a presión.
EN-13445: Norma Europea sobre recipientes a presión no sometidos a la acción de la llama. Consta de 8 partes (general, materiales, diseño, fabricación, inspección y pruebas, requisitos para el diseño y la fabricación de recipientes a presión y piezas de presión construidos con hierro fundido de fundido de grafito esferoidal, requisitos adicionales para los recipientes a presión de aluminio y aleaciones de aluminio, y por último, requisitos adicionales para los recipientes a presión de níquel y aleaciones de níquel).
*Nota: Normalización Española UNE-EN 13445-1:2014/A2:2018 (AENOR)
PD-5500: La norma PD-5500 especifica los requisitos para el diseño, fabricación, inspección pruebas y verificación del cumplimiento de los recipientes a presión soldados por fusión fabricados con carbono, aleaciones ferríticas y aceros austeníticos, aluminio, cobre y níquel, utilizados en una amplia gama de aplicaciones de la industria energética y de procesos.
Mediante la correcta aplicación de estas normas podemos:
- Utilizar los conocimientos y la tecnología en nuestro propio beneficio a la hora de diseñar nuevos recipientes
- Conocer los requisitos de diseño
- Mantener/reducir los costes de fabricación /diseño
- Establecer normas de diseño adecuadas para recipientes a presión determinadas y testadas por otros
*Nota: Estas normativas son aplicables para nuevas construcciones, no para casos de reparación, o modificación de éstos. En estas normas no se proporcionan datos sobre materiales de construcción o sobre corrosión.
1.3-Análisis de Recipientes a Presión
FEA (The Finite Element Analysis), el análisis de elementos finitos (FEA) es un método numérico para resolver problemas de ingeniería y física matemática. Es muy útil para resolver problemas con geometrías complicadas, cargas y propiedades de los materiales, donde las soluciones analíticas no pueden ser obtenidas.
El FEA nos facilita el trabajo cuando la geometría del diseño de los recipientes a presión es muy compleja y además es imprescindible obtener una mayor precisión. Esto es aplicable cuando necesitamos comprender los comportamientos físicos de un objeto (resistencia, capacidad de transferencia de calor, flujo de fluido, etc.), y cuando además, queremos predecir el rendimiento y comportamiento de nuestro diseño (margen de seguridad y debilidad) para poder identificar y establecer un diseño óptimo de confianza.
2-Intercambiadores de Calor
Los intercambiadores de calor son dispositivos que se utilizan para transferir calor entre dos o más corrientes de fluido a diferentes temperaturas. Por ejemplo, podemos encontrar intercambiadores de calor en procesos de generación de energía, procesamientos químicos, refrigeración electrónica, aires acondicionados, radiadores en automoción, ordenadores, etc.
Los objetivos del diseño de estos dispositivos son relacionar las temperaturas de entrada y salida, el coeficiente general de transferencia de calor y la geometría, con la velocidad de transferencia de calor entre los dos fluidos.
Existen dos tipos principales de intercambiadores de calor:
- Intercambiador de calor directo: ambos fluidos están en contacto entre sí, mezcla física de fluidos. Ej: Torre de refrigeración, donde el agua es enfriada por el aire atmosférico en un proceso combinado de transferencia de masa y calor.
- Intercambiador de calor indirecto: ambos fluidos están separados por una pared, a través de la cual se transfiere el calor. El calor se transmite por convección y conducción a través de la pared separadora.
Si deseas ampliar información sobre los intercambiadores de calor (definición, tipos y aplicaciones) te recomendamos este post.
3-Dinámica Computacional de Fluidos (CFD)
CFD (Computational Fluid Dynamics). La dinámica computacional de fluidos es el análisis de sistemas que involucran el flujo de fluidos, la transferencia de calor y los fenómenos asociados tales como reacciones químicas, combustión, etc. mediante una simulación por computadora.
Ésta, la realizamos mediante la simulación de sistemas de ingeniería de fluidos utilizando modelos (formulación matemática de problemas físicos) y métodos numéricos (métodos de discretización, solucionadores, parámetros numéricos y generadores de malla, etc.)
El objetivo principal de una simulación CFD es poder predecir en una computadora el comportamiento de un flujo, tal y como sucedería en el mundo real.
Generalmente utilizamos la CFD en industrias tales como la aeroespacial, automotriz, biomedicina, procesamientos químicos, hidráulica, marina, generación de energía, etc.
4-SDEA Engineering Solutions
SDEA_Engineering Solutions. Somos una consultoría técnica especializada en proveer soluciones de ingeniería y diseño en las industrias: petróleo y gas, marítima, offshore, transporte y energía.
Dentro de nuestros servicios principales, destacamos nuestra área de Ingeniería Avanzada, donde te podemos asesorar sobre las cuestiones que te detallamos a continuación:
- Análisis de Elementos Finitos (FEA): análisis y diseño de recipientes a presión, predicción de vida a fatiga, calentamiento por inducción electromagnética, cálculos térmicos, análisis de diseño y revisión de códigos y uniones roscadas.
- Dinámica Computacional de Fluidos (CFD): análisis multifásico de equipamiento para procesos, carga de viento estática y dinámica, aerodinámica externa, HVAC, transferencia de calor y análisis térmico, análisis CFD de erosión, equipos específicos para petróleo y gas, e ingeniería civil.
- Diseños mecánicos y cálculo
- Ingeniería de procesos-HTRI
- Información detallada sobre las normas internacionales
- Investigación y Desarrollo (R&D)
Puedes consultar otros servicios que tenemos a tu disposición en nuestra web, o si lo prefieres, también puedes consultar nuestros artículos técnicos en nuestro Blog.
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Estimados buenas tardes, hay artículos relacionados con el diseño de silenciadores para tuberías de escape de motor principal?…hay algún paper?…algún método?….