Recipientes a presión

recipiente de presión  es un contenedor estanco diseñado para contener fluidos (gases o líquidos) a presiones mucho mayores que la presión ambiental.

Un poco de historia

El comienzo de la normativa ASME  1883, Comité de Normas y Calibraciones  1907, Consejo de Reglas de Calderas  1911, ASME reúne el primer comité  1915, Primer Código de Calderas

 Una vez implementado el Código ASME, el número de explosiones de calderas disminuyó continuamente, aun con incrementos importantes en la presión de operación.

En Argentina

 En Argentina se estampan por año cerca de 400 equipos, de los cuales entre 30 y 50 son calderas, y los demás recipientes a presión sin fuego Sin embargo, los recipientes que son puestos en servicio cada año, superan ampliamente este número.  REGLAMENTACIÓN FEDERAL Ley HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO. Año 1972 Anexo I (aprobado por Decreto Nº 351/79) CAPITULO 16 Aparatos que puedan desarrollar presión interna

REGLAMENTACIONES EN LAS PROVINCIAS ARGENTINAS  En vez de ello, existen reglamentaciones en cinco provincias. Existe además una reglamentación federal que cubre solamente algunos aspectos de instalación e inspecciones

 En el territorio de la República Argentina existen fábricas, y establecimientos en los que la utilización de aparatos a presión es vital para que estos puedan realizar sus actividades.

 La cantidad de recipientes por establecimiento varía desde uno solo, hasta complejos industriales con varios cientos de recipientes a presión.

 A pesar de ello, no existe un marco regulatorio en toda la República que establezca los criterios a seguir en la fabricación de recipientes nuevos, ni en la inspección de recipientes en servicio.

 La mayoría de los usuarios indican en las especificaciones para la fabricación de sus recipientes a presión que las tareas de construcción, pruebas y ensayos se realicen de acuerdo al Código ASME, sin requerir la certificación  Existe una confusión o no comprensión sobre cuál es el propósito del Código, no contemplando que el objetivo de este es ser un “Código de seguridad”  Este sistema tiene el inconveniente de que queda librado al criterio del fabricante, y al grado de control del usuario (en caso de haber) “cuan” ASME será su equipo, y por ende qué parte o partes del Código se utilizarán  Por ejemplo: Se puede usar solamente en el diseño  Aplicarlo solamente en algunas de las tareas de construcción  Uso de materiales no listados  Personal no calificado

 En el caso de industrias medianas, generalmente el criterio a utilizar en la compra de recipientes a presión queda librado a criterio del fabricante  En este caso, la utilización de los Códigos ASME suele limitarse a los cálculos de diseño  Este sistema tiene el inconveniente de que la utilización del Código se autolimita a la capacidad del fabricante (por ej. no calificar los procedimientos de soldadura)  Aun en caso de conocer sobre los Códigos ASME, se suele evitar su utilización debido a las limitaciones debidas al idioma de los Códigos

 En el caso de pequeñas industrias, es común que estas no conozcan la existencia del Código ASME, ni tampoco de las regulaciones locales Este es el caso más riesgoso

 En la República Argentina existen 27 fabricantes certificados para la construcción, incluyendo calderas y recipientes a presión  También existen 9 fabricantes certificados para la construcción de calderas de potencia Solamente entre un 5 y 10 % de todos los recipientes que fabrican poseen certificación ASME

 Participación de personal de INTI y empresas en actividades ASME  Committee on ASME C&S in Spanish- Subcommittee on Boilers and Pressure Vessels in Spanish Uno de los objetivos del INTI es la seguridad pública  Brinda de manera continua capacitaciones en soldadura  Es referente regional en certificación de personal de ensayos no destructivos  Brinda capacitación en inspección de calderas y recipientes a presión

Con el objeto de proteger a la población de explosiones en calderas y recipientes a presión se deben establecer pautas para asegurar una correcta construcción, instalación, inspección, operación, mantenimiento, alteraciones y reparaciones… … Sin embargo, esas pautas harían poco para proteger a la población a menos que ellas se hagan de aplicación obligatoria por ley.

Factores que Influyen en el Riesgo de Explosión.

Dentro de los factores de mayor relevancia que influencian la magnitud del riesgo de explosión cuando se utilizan recipientes sometidos a presión, se pueden explicitar los siguientes:  Estructura soportante diseñada y construida bajo ninguna norma o estándar  Fallas de los elementos de seguridad y de control automático (presostatos, termostatos, controles de niveles, etc.)  Inexistencia de mantenimiento y de inspecciones periódicas de control.  Fallas operacionales.

Importancia de los Accesorios de Seguridad y de Control.  En general, las normas que regulan el diseño, construcción y funcionamiento de los recipientes sometidos a presión establecen que en ningún caso la presión interna deberá ser superada como máximo en un 10% por sobre la presión máxima de trabajo de recipiente.  Presostato  Termostato

Importancia de la Prueba de Presión Hidrostática.  Este ensayo consiste en aislar completamente el cuerpo de presión, el equipo se debe encontrar a una temperatura inferior a 50°C, llenar con agua y aumentar lentamente la presión interna del recipiente hasta el 50% más de la presión máxima de trabajo del equipo. Bajo esa condición, se buscarán filtraciones y deformaciones y la presión de prueba se deberá mantener constante durante el tiempo de este ensayo (al menos 15 minutos).

Calculo y diseño

 En Argentina, donde no se ha establecido una norma propia para diseñar recipientes de presión, está muy difundido el uso del Código ASME.  En el caso de recipientes de grandes dimensiones para ser instalados a la intemperie se deben considerar, además de la presión y el peso, los efectos del viento; para ello se aplica el Reglamento CIRSOC 102 que define los requerimientos para tener en cuenta la acción del viento según las distintas zonas del país.  Adicionalmente en las zonas que corresponde se debe tener en cuenta la acción sísmica utilizando el Reglamento CIRSOC 103.

CÓDIGO ASME PARA CALDERAS Y RECIPIENTES DE PRESIÓN (BPVC) El código ASME está compuesto por doce secciones: I – Reglas para la construcción de calderas de potencia. II – Materiales. III – Reglas para la construcción de componentes de plantas nucleares. IV – Normas para la construcción de calderas de calefacción. V – Ensayos no destructivos. VI – Recomendaciones para el cuidado y la operación de calderas de calefacción. VII – Lineamientos para el cuidado de calderas de potencia. VIII – Reglas para la construcción de recipientes de presión. División 1 – Reglas básicas. División 2 – Reglas alternativas. División 3 – Reglas alternativas para recipientes de muy alta presión. IX – Calificaciones de procedimientos de soldadura. X – Recipientes de plástico reforzado con fibras. XI – Reglas para la inspección en servicio de componentes de plantas nucleares. XII – Reglas para la construcción y servicio continuado de recipientes para transporte.

Factores primordiales para el diseño  Presión de trabajo  Fluido que va a contener el recipiente  Temperatura de trabajo  Capacidad del recipiente  Forma del recipiente  Grado de seguridad

Presión y temperatura

Cargas  Según lo establecido las cargas a considerar en el diseño de recipientes son: a) Presión interna o externa.  b) Peso del recipiente y su contenido ( en operación y en ensayo, por ejemplo el agua usada en la prueba hidrostática).  c) Otras cargas estáticas: pesos de equipos (motores, bombas, otros recipientes, cañerías, etc.).  d) Cargas dinámicas debidas a variaciones de presión, temperatura, equipos, etc.  e) Fuerzas de la naturaleza: viento, nieve, hielo, sismos. f) Variaciones térmicas.  g) Presiones anormales, provocada por errores de operación. En general, el espesor mínimo para el cuerpo y los cabezales debe ser 1,6 mm Un sobreespesor por corrosión, generalmente está indicado en las pautas del diseño; el mismo debe ser suficiente para que el recipiente pueda cumplir la vida programada. (1/16 ”), excluido el sobreespesor por corrosión. Es importante tener en cuenta las tolerancias de fabricación de las cañerías y/o placas utilizadas para la fabricación de los recipientes.

Diseño de cuerpos y cabezales bajo presión interna  Cuerpo cilíndrico

Esfuerzo tangencial: El espesor requerido en función de la presión interior y la presión admisible en función del espesor pueden calcularse a partir del valor del radio interno R o externo R 0

Esfuerzo longitudinal: El espesor requerido en función de la presión interior y la presión admisible en función del espesor pueden calcularse a partir del valor del radio interno R o externo R 0 :