Cálculo del Espesor de Pared de Cabezal Elipsoidal 2:1 Bajo Presión Interna
 
  ASME Sección VIII Div 1 - Apéndice 1-4 - Fórmulas para el Diseño de Cabezales Conformados Bajo Presión Interna
                                     
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  DATOS DE ENTRADA
                                           
    Condiciones de Diseño     Material      
    Presión de Diseño, Pd =  barg Especificación del  Material del Cabezal    
            Tipo de Material del Cabezal
   
    Temperatura de Diseño, Td =  °C Esfuerzo Permisible del Cabezal, S  =  MPa  
                                           
    Eficiencia de Junta, E =   Dimensiones      
Diámetro Interior, Di =   mm
Tolerancia a la Corrosión, CA =  mm
Espesor nominal de la pared antes de la conformación, tn =
 mm
          Espesor después de la conformación (1), tf =  mm  
Diámetro Exterior, Do =  mm
          Longitud de la falda recta (2)(3), SK =  mm  
Compruebe si tr ≤ tf
Notas:
    (1) Según UG-79(d)(3) La reducción de espesor de la soldadura después de la conformación no debe exceder 1/32 in. (1 mm) o 10% del espesor nominal, lo que sea menor.  
    (2) Según UG-32 (k) Todos los cabezales conformados, más gruesos que la carcasa y cóncavas a presión, destinadas a uniones soldadas a tope, tendrán una longitud de falda suficiente para cumplir los requisitos de la Figura UW-13.1, cuando una transición gradual es requerido. Todos los cabezales conformados cóncavos a presión y destinados a unión a tope no necesitan tener una falda integral cuando el espesor del cabezal es igual o inferior al espesor de la carcasa. Cuando se proporciona una falda, su espesor debe ser al menos el requerido para una carcasa sin costuras del mismo diámetro interior.  
    (3) Según UG-32 (l) Los cabezales cóncavos a presión, destinados a unirse mediante soldadura fuerte, deberán tener una longitud de falda suficiente para cumplir con los requisitos de las juntas circunferenciales en la Parte UB.  
                                           
                                         
  CÁLCULOS
                                           
    Cabezal Elipsoidal                                      
    con tf/L ≥ 0.002                                      
                                           
    Espesor después del conformado ajustado por corrosión, nt =  mm   nt = tf-CA                      
    Diámetro interior con corrosión removida, D =  mm   D = Di + 2CA                      
                                           
    Profundidad interior del cabezal elipsoidal con la corrosión removida, h  mm   Para Cabezal Elipsoidal 2:1 h = D/4              
    Proporción del Cabezal = D/2h                                    
    Factor K  (El valor se obtiene de la Tabla 1-4.1)                          
    Factor K1  (El valor se obtiene de la Tabla UG-37)                          
    Radio interior esférico o de la corona, L = k1D  mm                                  
    Radio interior del nudillo (4), r =  mm                                  
                                           
    Espesor mínimo de pared  [Apéndice 1-4(c)]                                      
    Espesor mínimo requerido, tr =  mm   tr = P D K   + CA                  
            2 S E - 0.2 P                    
                                           
    Compruebe si tr ≤ tf                                      
                                           
     Presión máxima de trabajo  [Apéndice 1-4(c)]                                      
    Presión máxima de trabajo para el cabezal elipsoidal, Pmax =  barg   P = 2 S E nt                      
            K D + 0.2 nt                      
                                           
    Compruebe si Pmax ≥  P                                    
                                           
    Compruebe                                      
    Limitaciones: tf/L ≥ 0.002 tf/L ≥ 0.002                                  
                                           
    Volumen =  m³   V = ( π Di³ + π Di² SK ) / 10⁹      
            24 4      
                                           
    Peso =  Kg   W = (( π (Do³-Di³) + π (Do²-Di²) SK ) / 10⁹) ρm      
            24 4      
                                           
    Nota:                                      
    (4) Según UG-32 (c) Una aproximación aceptable de un cabezal elipsoidal 2:1 es una con un radio de nudillo de 0.17D y un radio esférico de 0.90D.  
                                           
                                       
  RESULTADOS
                                           
    Condiciones de Diseño                                    
    Presión de Diseño, Pd =  barg                                  
    Temperatura de Diseño, Td =  °C                                  
    Material                                      
Material del Cabezal
    Dimensiones                                      
Diámetro Exterior, Do =  mm
Espesor nominal de la pared antes de la conformación, tn =  mm
Espesor después de la conformación, tf =  mm
Diámetro Interior, Di =  mm
Radio interior esférico o de la corona, L =  mm
Radio interior del nudillo, r =  mm
Para cabezal elipsoidal 2:1 h =   mm
Presión máxima de trabajo =  barg
Volumen =  m³
Peso =  Kg
                                           
                                       
    Discusión y Referencias  
    Información sobre el Cálculo del Espesor de Pared de Cabezal Elipsoidal 2:1 Bajo Presión Interna    
    ASME Section VIII Div 1 Appendix 1-4(c)    
    Estándares, Párrafos y Apéndices    
  - ASME BPVC.VIII.1  Rules for Construction of Pressure Vessels    
  - ASME BPVC SEC II-D Material Properties    
  - ASME Section VIII Div 1 Appendix 1-4  Formulas for the Design of Formed Heads Under Internal Pressure    
       
    Cabezal Elipsoidal con ts/L ≥ 0.002                  
                                         
                                       
                                         
                                         
                                         
                                         
                                         
                                         
                                         
    Espesor mínimo requerido [ASME VIII.1 APP 1-4]    
      t = P D K                      
      2 S E - 0.2 P                      
    Presión de diseño interna [ASME VIII.1 APP 1-4]    
      P = 2 S E t                          
      K D + 0.2 t                          
    Donde:    
    P: Presión de Diseño, en barg (psig)    
    D: Diámetro interno (en estado corroído), en mm (inches)    
    L =  K1D para cabezales elipsoidales en las que K1 se obtiene de la Tabla UG-37.    
    S: Esfuerzo Permisible, en MPa (psi)    
    E: Eficiencia de Soldadura    
    K: un factor en las ecuaciones para cabezales elipsoidales dependiendo     
       de la proporción D/2h    
    t: Espesor mínimo requerido del cabezal después de la formación, en mm (inches) (*)    
    ts: Espesor mínimo especificado del cabezal después de la formación, en mm (inches).    
         ts debe ser ≥ t    
    (*) Espesor requerido (t) bajo presión en el lado cóncavo según UG-32    
    r = radio interior del nudillo, en mm (inches).    
    Caracteristicas:    
    - Alta disponibilidad
- Admite presiones más altas que la Torisférica
- La cabeza elipsoidal tiene la mitad del eje menor, h, igual a un cuarto del diámetro interior de la falda del cabezal, D
- Una aproximación aceptable de un cabezal elipsoidal 2: 1 es una con un radio de nudillo de 0.17D y un radio esférico de 0.90D
- Para las cabezas con ts / L <0.002, consulte el Apéndice. 1-4 (f)