CALCULO DE PRESION EXTERNA (UG-28)

UG-28 ESPESOR DE CÁSCARAS Y TUBOS BAJO PRESIÓN EXTERNA

(a)    Las reglas para el diseño de los depósitos y tubos sometidos a presión externa en esta División se limitan a los casquillos cilíndricos, con o sin anillos de refuerzo, tubos y casquillos esféricos. En la figura UG-28 se ilustran tres formas típicas de cáscaras cilíndricas. Los gráficos utilizados para determinar el espesor mínimo requerido de estos componentes se dan en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D.

(b)    Los símbolos definidos a continuación se utilizan en los procedimientos de este párrafo:

A = factor determinado a partir de la figura G de la subparte 3 de la sección II, parte D y utilizado para entrar en la tabla de materiales aplicable en la subparte 3 de la sección II, parte D. Para el caso de cilindros con valores de Do / t inferiores a 10, ver (C) (2).

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B = factor determinado a partir de la tabla o tabla de materiales aplicable en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D para la temperatura máxima del metal de diseño [ver UG-20 (c)]

Do = diámetro exterior del recorrido o tubo cilíndrico de la envoltura

E = módulo de elasticidad del material a la temperatura de diseño. Para el diseño de presión externa de acuerdo con esta Sección, el módulo de elasticidad que se utilizará se tomará de la tabla de materiales aplicable en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D. (La interpolación puede hacerse entre líneas para temperaturas intermedias).

L = longitud total, pulg. (mm), de un tubo entre las placas tubulares, o longitud de diseño de una sección de vaso entre líneas de soporte (véase la figura UG-28.1). Una línea de apoyo es:

(A)   una línea circunferencial en una cabeza (excluyendo las cabezas cónicas) a un tercio de la profundidad de la cabeza desde la línea tangente a la cabeza, como se muestra en la figura UG-28;  ( h/3)

(B) un anillo de refuerzo que cumple con los requisitos de UG-29;

(C) un cierre de chaqueta de un recipiente con camisa que cumpla con los requisitos de 9-5;

(D) una unión de cono a cilindro o una unión de nudillo a cilindro de una cabeza o sección torcónica que satisface el requisito de momento de inercia de 1-8.

P = presión de diseño exterior [véase la nota en (f)]

Pa = valor calculado de la presión de servicio externa máxima admisible para el valor supuesto de t, [véase la Nota en (f) siguiente]

Ro = radio exterior de la cáscara esférica

T = espesor mínimo requerido de la envoltura o tubo cilíndrico o de la envoltura esférica, en. (Mm)

ts = espesor nominal de la envoltura o tubo cilíndrico, en mm (mm)

(C) Recipientes y tubos cilíndricos. El grosor mínimo requerido de una envoltura o tubo cilíndrico a presión externa, sin soldadura o con juntas longitudinales a tope, se determinará mediante el siguiente procedimiento:

(1) Cilindros con valores de Do / t ≥ 10:

Paso 1. Asume un valor para t y determine las relaciones L / Do y Do / t.

Paso 2. Ingrese la Figura G en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D al valor de L / Do determinado en el Paso 1. Para los valores de L / Do mayores que 50, ingrese el gráfico en un valor de L / Do = 50. Para valores de L / Do inferiores a 0,05, ingrese el gráfico en un valor de L / Do = 0,05.

Paso 3. Mueva horizontalmente a la línea el valor de Do / t determinado en el Paso 1. Se pueden hacer interpolaciones para valores intermedios de Do / t; No se permite la extrapolación. Desde este punto de intersección se desplaza verticalmente hacia abajo para determinar el valor del factor A.

FALTA GRAFICO OBTENCIO DE A

Paso 4. Utilizando el valor de A calculado en el Paso 3, ingrese la tabla de materiales aplicable en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D para el material considerado. Mueva verticalmente a una intersección con la línea de material / temperatura para la temperatura de diseño (véase UG-20). La interpolación puede realizarse entre líneas para temperaturas intermedias. Si los valores tabulares en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D , Se puede utilizar una interpolación lineal o cualquier otro método de interpolación racional para determinar un valor B que se encuentra entre dos valores tabulares adyacentes para una temperatura específica. Dicha interpolación también puede usarse para determinar un valor B a una temperatura intermedia que se encuentra entre dos conjuntos de valores tabulares, después de determinar primero valores B para cada conjunto de valores tabulares. En los casos en que el valor de A cae a la derecha del final de la línea de material / temperatura, asuma una intersección con la proyección horizontal del extremo superior de la línea de material / temperatura. Si se utilizan valores tabulares, Valor. Para valores de A que caen a la izquierda de la línea material / temperatura, vea el Paso 7.

FALTA OBTENCION DE B

Figura UG-28 Representación Diagramática de Variables para el Diseño de Recipientes Cilíndricos Sometidos a Presión Externa

Paso 5.Desde la intersección obtenida en el paso 4, mueva horizontalmente a la derecha y lea el valor del factor B.

FALTA OBTENCION DE B

Paso 6. Utilizando este valor de B, calcule el valor de la presión de trabajo externa máxima admisible Pa usando la siguiente ecuación:

Paso 7. Para los valores de A que caen a la izquierda de la línea material / temperatura aplicable, el valor de Pa se puede calcular usando la siguiente ecuación:

Si se utilizan valores tabulares, determine B como en el paso 4 y aplíquelo a la ecuación en el paso 6.

Paso 8.Compare el valor calculado de Pa obtenido en el Paso 6 o el Paso 7 con P. Si Pa es menor que P, seleccione un valor mayor para t y repita el procedimiento de diseño hasta que se obtenga un valor de Pa igual o mayor que P.

(2) Cilindros con valores de Do / t <10:

Paso 1. Usando el mismo procedimiento que el indicado en (1), obtenga el valor de B. Para los valores de Do / t inferiores a 4, el valor del factor A se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:

Para valores de A mayores que 0,10, utilice un valor de 0,10.

Paso 2. Usando el valor de B obtenido en el Paso 1, calcule un valor Pa1 usando la siguiente ecuación:

Paso 3. Calcular un valor Pa2 usando la siguiente ecuación:

Donde S es el menor de dos veces el valor de tensión máximo admisible en tensión a la temperatura de diseño del metal, a partir de la tabla aplicable referenciada en UG-23, o 0,9 veces la resistencia elástica del material a la temperatura de diseño. Los valores de límite elástico se obtienen de la tabla de presión externa aplicable como sigue:

(A) Para una curva de temperatura dada, determine el valor B que corresponde al punto de terminación del lado derecho de la curva.

(B) El límite elástico es el doble del valor B obtenido en (a) anterior.

Paso 4. Se utilizará el valor menor de Pa1 calculado en el Paso 2 o Pa2 calculado en el Paso 3 para la presión de trabajo externa máxima permisible Pa. Compare Pa con P. Si Pa es menor que P, seleccione un valor mayor para T y repetir el procedimiento de diseño hasta que se obtiene un valor de Pa que es igual o mayor que P.

               

Figura UG-28.1 Representación Diagramática de Líneas de Apoyo para el Diseño de Recipientes Cilíndricos Sometidos a Presión Externa

NOTAS:

(1) Cuando el cono a cilindro o la unión de nudillo a cilindro no es una línea de soporte, el espesor requerido del cono, nudillo o sección torcónica no debe ser menor que el espesor requerido de la envuelta cilíndrica adyacente . Además, el requisito de refuerzo de 1-8 debe satisfacerse cuando no se proporciona un nudillo en la unión de cono a cilindro.

(2) Los cálculos se realizarán utilizando el diámetro y el espesor correspondiente de cada sección cilíndrica con la dimensión L como se muestra. Los grosores de las secciones de transición se basan en la Nota (1).

(3) Cuando el cono a cilindro o la unión de nudillo a cilindro es una línea de apoyo, el momento de inercia se proporcionará de acuerdo con 1-8 [véase UG-33 (f)].

 (d) Recipientes esféricos. El espesor mínimo requerido de una envoltura esférica bajo presión externa, ya sea sin soldadura o de construcción construida con juntas a tope, se determinará mediante el siguiente procedimiento:

Paso 1. Asume un valor para t y calcule el valor del factor A usando la siguiente ecuación:

Paso 2. Usando el valor de A calculado en el Paso 1, ingrese la tabla de materiales aplicable en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D para el material considerado. Mueva verticalmente a una intersección con la línea de material / temperatura para la temperatura de diseño (véase UG-20). Se puede interpolar entre líneas para temperaturas intermedias. Si se utilizan valores tabulares en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D, se puede utilizar la interpolación lineal o cualquier otro método de interpolación racional para determinar un valor B que se encuentra entre dos valores tabulares adyacentes para una temperatura específica. Dicha interpolación también puede usarse para determinar un valor B a una temperatura intermedia que se encuentra entre dos conjuntos de valores tabulares, después de determinar primero valores B para cada conjunto de valores tabulares.

En los casos en que el valor en A cae a la derecha del final de la línea de material / temperatura, asuma una intersección con la proyección horizontal del extremo superior de la línea material / temperatura. Si se utilizan valores tabulares, Valor. Para valores en A que caen a la izquierda de la línea de material / temperatura, vea el Paso 5.

Paso 3.Desde la intersección obtenida en el paso 2, mueva horizontalmente a la derecha y lea el valor del factor B

Paso 4. Usando el valor de B obtenido en el paso 3, calcule el valor de la presión de trabajo externa máxima permisible Pa usando la siguiente ecuación:

Paso 5. Para los valores de A que caen a la izquierda de la línea de material / temperatura aplicable, el valor de Pa se puede calcular usando la siguiente ecuación:

Si se utilizan valores tabulados, determine B como en el paso 2 y aplíquelo a la ecuación en el paso 4.

Paso 6.Compare Pa obtenido en el Paso 4 o el Paso 5 con P. Si Pa es menor que P, seleccione un valor mayor para t y repita el procedimiento de diseño hasta que se obtiene un valor de Pa igual o mayor que P.

(e) La presión de diseño exterior o la presión de trabajo externa máxima admisible no será inferior a la diferencia de presión máxima de funcionamiento que puede existir entre el exterior y el interior del buque en cualquier momento.

F) Los buques destinados a ser sometidos a presiones de diseño exterior de 15 psi (100 kPa) y menos [véase U-1 (c) (2) (h)] podrán estar sellados con la Marca de Certificación y el Designador que denoten el cumplimiento de las normas Para la presión externa siempre que se cumplan todas las normas aplicables de esta División. Cuando se vaya a aplicar la Marca de Certificación, el usuario o su agente designado deberá especificar la presión de trabajo externa máxima permitida requerida. El buque deberá estar diseñado y estampado con la máxima presión de trabajo externa admisible.

(g) Cuando exista una junta de recubrimiento longitudinal en una envoltura cilíndrica o cualquier junta de recubrimiento en una envoltura esférica bajo presión externa, el espesor de la envoltura será determinado por las reglas de este párrafo, excepto que se utilizará 2P en lugar de P En los cálculos para el espesor requerido.

(h) Las juntas circunferenciales en los casquillos cilíndricos podrán ser de cualquier tipo permitido por el Código y estarán diseñadas para las cargas impuestas.

(l)las partes de cámaras de presión de recipientes que están sujetos a una presión de contracción y que tienen una forma distinta a la de un cilindro circular completo o cabeza formada, y también chaquetas de recipientes cilíndricos que se extienden solamente sobre una porción de la circunferencia, Deberán estar completamente atornillados de acuerdo con los requisitos de la UG-47 a la UG-50 o deberán ser probados en conformidad con UG-101 (p).

(J) Cuando sea necesario, los buques deberán estar provistos de refuerzos u otros medios de apoyo adicionales para evitar tensiones excesivas o grandes distorsiones bajo las cargas externas enumeradas en el P-22, distintas de la presión y la temperatura.