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Cálculo
de Espesor de Pared de Sección Toricónica Bajo Presión Interna
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ASME
Sección VIII Div 1 - UG-32 - Cabezales Conformados y Secciones, Presión en el
Lado Cóncavo
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UG-32(g)
Cabezales y secciones toricónicas (con articulación de transición)
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(Ingrese valores en celdas amarillas para
cálculos)
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DATOS DE
ENTRADA
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Condiciones de Diseño
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Material
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Presión de Diseño, Pd =
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psig
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Especificación
del material de la sección toricónica (1)(2)
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Temperatura de Diseño, Td =
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°F
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Esfuerzo
Permisible de la Sección Toricónica, S
=
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psi
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Eficiencia de Junta, E =
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Dimensiones
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Ver Tabla UW-12
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Diámetro
interior extremo mayor, D =
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in.
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Diámetro
interior extremo menor, d =
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in.
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Tolerancia a la Corrosión, CA =
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in.
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Espesor
nominal de la pared antes de conformar (6), tn =
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in.
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Tolerancia del Laminador Permisible (3)(4)(5), U1 =
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valor predeterminado
= 0
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Espesor
mínimo especificado después de la conformación (7), tf =
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in.
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Espesor
mínimo requerido sección conica (extremo mayor), tr =
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in.
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(Extremo
mayor) Radio interior del nudillo (8), R =
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in.
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Compruebe
que el radio interior de los nudillos no sea inferior al 6% del diámetro
exterior del faldón del cabezal
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Compruebe
que el radio interior de los nudillos de una cabeza torisférica no debe ser
inferior a 3 veces el espesor de los nudillos (tk)
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(Extremo
menor) Radio interior del nudillo (8), r =
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in.
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Compruebe
que el radio interior de los nudillos no sea inferior al 6% del diámetro
exterior del faldón del cabezal
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Compruebe
que el radio interior de los nudillos de una cabeza torisférica no debe ser
inferior a 3 veces el espesor de los nudillos (tk)
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Diámetro
exterior extremo mayor, Do =
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in.
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Diámetro
exterior extremo menor, do =
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in.
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Longitud de
la sección cónica, X =
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in.
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(Extremo Mayor) If tr ≤ tf aceptable
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(Extremo Mayor) If tkr ≤ tf aceptable
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(Extremo Menor) If tr ≤ tf aceptable
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(Extremo Menor) If tkr ≤ tf aceptable
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Notas:
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(1)
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S ≤ 66.66% de σy @ temp.
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(2)
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S > 66.66% pero < 90% de σy @ temp.
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(3)
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Según UG-16(c)
Tolerancia del laminador. El material de la placa debe ordenarse no más
delgado que el espesor del diseño. Los recipientes fabricados con placas
provistos de un valor inferior a un valor menor de 0,01 pulg. (0,25 mm) o 6%
del espesor ordenado se pueden usar a la presión de diseño total para el
espesor solicitado. Si la especificación a la que está ordenada la placa
permite un mayor margen de error, el espesor ordenado de los materiales debe
ser lo suficientemente mayor que el espesor de diseño para que el espesor del
material suministrado no sea mayor que el menor de 0,01 pulg. (0,25 mm) o 6%
bajo el espesor del diseño.
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(4)
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De acuerdo con
UG-16(d) Tolerancia de la Tubería. Si la tubería o tubo está ordenado por su
espesor nominal de pared, se tendrá en cuenta el defecto de fabricación en el
espesor de la pared, a excepción del refuerzo de la pared de la boquilla, que
son requisitos de acuerdo con UG-37 y UG-40. Los defectos de fabricación se
dan en las diversas especificaciones de tuberías y tubos enumeradas en las
Tablas aplicables en la Subsección C. Después de determinar el espesor mínimo
de pared, se aumentará en una cantidad suficiente para proporcionar la
tolerancia de fabricación permitida en la especificación de la tubería o
tubo.
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(5)
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Si está ordenando
un cabezal u otro accesorio similar formado por una placa, como una cabezal
elíptica, toriesférica, etc., no necesita incluir la tolerancia. Debe tener
en cuenta el adelgazamiento durante la formación del cabezal. Los cálculos
deben hacerse en función del espesor mínimo después de la formación. El
vendedor de dichos cabezales debe proporcionar esa información.
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(6)
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It is recommended
a nominal thickness before forming 15% higher than the minimum specified
thickness to ensure after forming thickness is above it. Se recomienda un
espesor nominal antes de conformar un 15% mayor que el espesor mínimo
especificado para asegurar que después de conformar el espesor esté por
encima de él.
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(7)
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Según UG-79(d)(3)
La reducción en el espesor de la soldadura después de la conformación no debe
exceder 1/32 de pulgada (1 mm) o el 10% del espesor nominal de la superficie
contigua, lo que sea menor.
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(8)
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Según UG-32(g)
Cabezales y secciones toricónicas. El espesor requerido de la parte cónica de
un cabezal o sección toricónica, en la que el radio de los nudillos no es
menor al 6% del diámetro exterior del faldón del cabezal ni menos de tres
veces el espesor del nudillo.
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CÁLCULOS
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Cabezal Toricónico
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Espesor de Pared [ASME UG-32(g)]
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Espesor por tolerancia de fabricación, U2 =
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in.
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U2 = tn*U1
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Espesor nominal ajustado por corrosión y tolerancia, nt =
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in.
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nt = tn-CA-U2
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Diámetro interior del extremo mayor con la corrosión y
tolerancia removida, Dc =
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in.
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Dc = D+2CA+2U2
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Diámetro interior del extremo menor con la corrosión y
tolerancia removida, dc =
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in.
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dc = d+2CA+2U2
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La mitad del ángulo incluido (vértice) del cono, α ≤ 30ᵒ =
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deg.
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α =
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arctan
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(
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0.5 (Dc - dc)
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)
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X
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(Extremo Mayor) Radio interior del nudillo con la corrosión y
tolerancia removida,Rc =
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in.
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Rc = R+CA+U2
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(Extremo Menor) Radio interior del nudillo con la corrosión y
tolerancia removida, rc =
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in.
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rc = r+CA+U2
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(Extremo Mayor) ID de la parte cónica con la corrosión y
tolerancia removida, Di =
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in.
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Di = Dc−2Rc(1−cos α)
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(Extremo Menor) ID de la parte cónica con la corrosión y
tolerancia removida, di =
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in.
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di = dc−2rc(1−cos α)
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Espesor mínimo requerido (Extremo Mayor), t =
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in.
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t =
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P Di
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2 cos α (S E − 0.6
P)
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Espesor mínimo requerido (Extremo Mayor), tr =
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in.
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tr =
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P Di
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+ CA
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2 cos α (S E − 0.6
P)
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Espesor mínimo especificado después de la conformación, tf =
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in.
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Compruebe si tr ≤ tf (Extremo Mayor)
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Espesor mínimo requerido (Extremo Menor), t =
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t =
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2 cos α (S E − 0.6
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Espesor mínimo requerido (Extremo Menor), tr =
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in.
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tr =
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P di
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+ CA
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2 cos α (S E − 0.6
P)
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Espesor mínimo especificado después de la conformación, tf =
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in.
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Compruebe si tr ≤ tf (Extremo Menor)
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Espesor de Nudillos [ASME UG-32(g) & App 1-4(d)]
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Radio interior esférico o de corona (Extremo Mayor), LL (9) =
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in.
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LL =
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Di
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2 x cos α
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Factor dependiendo de la proporción del cabezal (Extremo
Mayor) L/rc, ML =
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ML =
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1
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(
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3 + (LL/Rc)1/2
|
)
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4
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Espesor mínimo requerido de nudillos (Extremo Mayor), tk =
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in.
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tk =
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P LL ML
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2 S E − 0.2 P
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Espesor mínimo requerido de nudillos (Extremo Mayor), tkr =
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in.
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tkr =
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P LL ML
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+ CA
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2 S E − 0.2 P
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Compruebe si tkr ≤ tf (Extremo Mayor)
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Radio interior esférico o de corona (Extremo Menor), Ls (9) =
|
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in.
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Ls =
|
di
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2 x cos α
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Factor dependiendo de la proporción del cabezal (Extremo
Menor) L/rc, Ms =
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Ms =
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1
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(
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3 + (Ls/rc)1/2
|
)
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4
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Espesor mínimo requerido de nudillos (Extremo Menor), tk =
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in.
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tk =
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P Ls Ms
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2 S E − 0.2 P
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Espesor mínimo requerido de nudillos (Extremo Menor), tkr =
|
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in.
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tkr =
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P Ls Ms
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+ CA
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2 S E − 0.2 P
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Compruebe si tkr ≤ tf (Extremo Menor)
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Presión de trabajo máxima permisible [ASME UG-32(g)]
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Presión de trabajo máxima permisible para cabezal toricónico,
MAWPC =
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psig
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Pc =
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2 S E nt cos α
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Di + 1.2 nt cos α
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|
Presión de trabajo máxima permisible Nudillos [ASME App
1-4(d)]
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Presión de trabajo máxima permisible para nudillos, MAWPN =
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psig
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Pc =
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2 S E nt
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LL ML + 0.2 nt
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Cálculo de Volumen y Peso
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Volumen Interior
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Diámetro interior del extremo mayor, D =
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in.
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Diámetro interior del extremo menor, d =
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in.
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(Extremo Mayor) Radio interior de los nudillos, R =
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in.
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(Extremo Menor) Radio interior de los nudillos, r =
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in.
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α =
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deg.
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X =
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in.
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L2
= R * sen(α) =
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in.
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L3
= r * Tan(α/2) =
|
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in.
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L1
= X - L2 -
L3 =
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in.
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ID de la parte cónica, D1 = D – 2R(1 – cos α) =
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in.
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D2
= D - 2R =
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in.
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Volumen Exterior
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Diámetro exterior del extremo mayor, Do =
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in.
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Diámetro exterior del extremo menor, do =
|
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in.
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(Extremo Mayor) Radio exterior de los nudillos, Ro =
|
|
in.
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(Extremo Menor) Radio exterior de los nudillos, ro =
|
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in.
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α =
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deg.
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X =
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in.
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L2
= Ro *
sen(α) =
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in.
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L3
= ro *
Tan(α/2) =
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in.
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L1
= X - L2 -
L3 =
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in.
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OD de la parte cónica, D1 = Do – 2Ro(1 – cos α) =
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in.
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D2
= Do -
2Ro=
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in.
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Volumen Interior
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V1
=
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ft³
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πL1(D12 + D1d + d2)
|
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V2
=
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ft³
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V2 =
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(
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πL2(D12 + D1D2 + D22)
|
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V3
=
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ft³
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V3 =
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(
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120 R3 π sin(α/2)
cos(α/2) + 0.25 D2 R2 (α/2)
|
)
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V4
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ft³
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V4 =
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(
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πd2L3
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Vi =
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ft³
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Vi =
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V1 + V2 + V3 + V4
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Volumen Exterior
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V1
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ft³
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V1 =
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(
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πL1(D12 + D1do + do2)
|
)
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V2
=
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ft³
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V2 =
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(
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πL2(D12 + D1D2 + D22)
|
)
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/ 1728
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V3
=
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ft³
|
V3 =
|
(
|
120 Ro3 π sin(α/2) cos(α/2) + 0.25 D2 Ro2 (α/2)
|
)
|
/ 1728
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V4
=
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ft³
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V4 =
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(
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πdo2L3
|
)
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/ 1728
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Vo =
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ft³
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Vo =
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V1 + V2 + V3 + V4
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Peso =
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Lbs
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W =
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(Vo - Vi) ρm
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Nota:
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(9)
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Según UG-32 (i) El
radio interior de la corona no debe ser mayor que el diámetro exterior de la
falda del cabezal
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RESULTADOS
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Condiciones de Diseño
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Presión de Diseño, Pd =
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psig
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Temperatura de Diseño, Td =
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°F
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Material
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Material del cabezal Toricónico
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Dimensiones
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Diámetro interior del extremo mayor, D =
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in.
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Diámetro interior del extremo menor, d =
|
|
in.
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Espesor mínimo especificado después de la conformación, tf =
|
|
in.
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Longitud de la sección Toricónica, X =
|
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in.
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Presión de trabajo máxima permisible para cabezal toricónico
[ASME UG-32(g)], MAWPC =
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psig
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|
Presión de trabajo máxima permisible para nudillos [ASME App
1-4(d)], MAWPN =
|
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psig
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Volumen Interior =
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ft³
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Volumen Exterior =
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ft³
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Peso =
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