PG-27 COMPONENTES CILÍNDRICOS BAJO PRESIÓN INTERNA
PG-27.1 General. A menos que se seleccionen los requisitos de la norma A-317 del
Apéndice A no obligatorio, las ecuaciones de este párrafo se utilizarán para determinar el
espesor mínimo requerido o la presión de trabajo máxima admisible de tuberías, tubos,
tambores, carcasas y cabezales, de acuerdo con las categorías dimensionales
correspondientes, según se indica en PG-27.2.1 y PG-27.2.2, para temperaturas que no
excedan las indicadas para los diversos materiales enumerados en la Sección II, Parte D,
Subparte 1, Tablas 1A y 1B.
El espesor calculado y ordenado del material debe incluir los requisitos de PG-16.3, PG16.4 y PG-16.5. Los cálculos de tensión deben incluir las cargas definidas en PG-22, a
menos que la fórmula indique lo contrario. Cuando lo exijan las disposiciones de este
Código, se deberá prever un margen en el espesor del material para roscas y estabilidad
estructural mínima (véanse PG-27.4.3, PG-27.4.5 y PWT-9.2).
Si existen áreas delgadas locales en las carcasas cilíndricas, el espesor requerido podrá
ser inferior al determinado en PG-27, siempre que se cumplan los requisitos del Apéndice
IV Obligatorio.
PG-27.2 Ecuaciones para el cálculo.
PG-27.2.1 Tubería — Hasta 5 pulg. (125 mm) de diámetro exterior. Las siguientes
ecuaciones se aplican principalmente a la tubería utilizada en aplicaciones como tubos de
calderas, tubos de sobrecalentadores y recalentadores, y tubos economizadores, en los
que grupos de dichos elementos tubulares están dispuestos dentro de un recinto para
transferir calor a través de ellos. Las tuberías utilizadas en una aplicación de tubería
pueden diseñarse utilizando las ecuaciones proporcionadas en este párrafo.
Para tubos lisos o bimetálicos, cuando no se incluye la resistencia del revestimiento,
utilice las siguientes ecuaciones:
PG-27.2.1.2 El espesor de pared de los extremos de los tubos soldados a colectores o
tambores no necesita ser mayor que la longitud del tubo, según lo determinado por estas
ecuaciones.
PG-27.2.1.3 El espesor de pared de los extremos de los tubos cuya unión mediante
rosca se permite según las limitaciones de PWT-9.2 no debe ser inferior a t, según lo
determinado por esta fórmula, más 0,8/n (20/n), donde n es igual al número de roscas por
pulgada (por mm).
PG-27.2.1.4 Un tubo en el que se instalará un tapón fusible no deberá tener menos de
0,22 pulg. (5,6 mm) de espesor en el tapón para asegurar cuatro roscas completas para el
tapón (véase también A-20).
PG-27.2.2 Tuberías, Domos, Cuerpos y Cabezales.
Basado en la resistencia de la capa más débil.
Símbolos PG-27.3. Los símbolos utilizados en las ecuaciones anteriores se definen de la
siguiente manera:
C = tolerancia mínima para roscado y estabilidad estructural (véase PG-27.4.3)
D = diámetro exterior del cilindro
E = eficiencia (véase PG-27.4.1)
e = factor de espesor para extremos de tubo expandidos (véase PG-27.4.4)
P = presión máxima de trabajo admisible (véase PG-21)
R = radio interior del cilindro; Para tuberías, el radio interior se determina por el radio
exterior menos el espesor nominal de la pared.
S = valor máximo de tensión admisible a la temperatura de diseño del metal, según se
indica en las tablas especificadas en PG-23 (véase PG-27.4.2).
Sb = valor máximo de tensión admisible a la temperatura de diseño del metal base, según
se indica en las tablas especificadas en PG-23, para un tubo bimetálico en el que se debe
incluir la resistencia del revestimiento (véase PG-27.4.10).
Sc = valor máximo de tensión admisible a la temperatura de diseño del metal revestido,
según se indica en la Sección II, Parte D, Subparte 1, Tabla 1A o Tabla 1B, para un tubo
bimetálico en el que se debe incluir la resistencia del revestimiento (véase PG-27.4.10).
t = espesor mínimo requerido (véase PG-27.4.7).
tb = espesor mínimo requerido del metal base para Tubo bimetálico en el que se debe
incluir la resistencia del revestimiento (véase PG-27.4.10)
tc = espesor mínimo requerido del revestimiento para un tubo bimetálico en el que se
debe incluir la resistencia del revestimiento (véase PG-27.4.10)
tc′ = espesor mínimo efectivo del revestimiento para fines de resistencia para un tubo
bimetálico en el que se debe incluir la resistencia del revestimiento (véase PG-27.4.10)
w = factor de reducción de la resistencia de la unión soldada según PG-26
y = coeficiente de temperatura (véase PG-27.4.6)
PG-27.4 Los siguientes párrafos aplican a las ecuaciones PG-27, según se
indica.
PG-27.4.1
E = 1.0 para cilindros sin costura sin aberturas espaciadas para formar ligamentos.
x = la eficiencia del ligamento según PG-52 o PG-53 para cilindros sin costura con
ligamentos.
x = w, el factor de reducción de la resistencia de la junta soldada según PG-26, para
cilindros soldados longitudinalmente sin ligamentos.
Para cilindros soldados longitudinalmente con ligamentos ubicados de tal manera que
ninguna parte de la costura de soldadura longitudinal sea penetrada por las aberturas que
forman el ligamento, E se tomará como el menor valor entre w o la eficiencia del
ligamento según PG-52 o PG-53. Si alguna parte de la soldadura de la costura
longitudinal es penetrada por las aberturas que forman los ligamentos, E se tomará como
el producto de w por la eficiencia del ligamento.
PG-27.4.2 La temperatura del metal que se utilizará para seleccionar el valor S de los
tubos no debe ser inferior a la temperatura media máxima esperada de la pared, es decir,
la suma de las temperaturas superficiales exterior e interior del tubo dividida entre 2. Para
los tubos que no absorben calor, la temperatura del metal puede considerarse la
temperatura del fluido dentro del tubo, pero no inferior a la temperatura de saturación.
PG-27.4.3 Cualquier espesor adicional representado por el término general C puede
considerarse aplicado en el exterior, el interior o ambos. Es responsabilidad del diseñador
que utiliza estas ecuaciones seleccionar el diámetro o radio adecuado para la ubicación y
magnitud previstas de este espesor adicional.
Los términos relacionados con la presión o la tensión en la fórmula deben evaluarse
utilizando el diámetro (o radio) y el espesor restante que existiría si el espesor adicional
no se hubiera aplicado o se hubiera supuesto que se hubiera eliminado por completo.
Los valores de C a continuación no incluyen ningún margen por corrosión o erosión, y se
debe proporcionar un espesor adicional cuando corresponda. Asimismo, este margen
para roscas y estabilidad estructural mínima no pretende contemplar condiciones de
cargas externas mal aplicadas ni de maltrato mecánico.
Tubo roscado [Nota (1)]
Valor de C,
in. (mm) [Nota (2)]
D ≤ 3∕4 in. (19 mm) nominal
D > 3∕4 in. (19 mm) nominal
0.065 (1.65)
Profundidad del hilo h [Nota (3)]
NOTAS:
(1) Las tuberías de acero o no ferrosas más ligeras que la Cédula 40 de ASME B36.10M,
Tubería de acero forjado soldada y sin costura, no deben roscarse.
(2) Los valores de C estipulados anteriormente son tales que la tensión real debida a la presión
interna en la pared de la tubería no supera los valores de S indicados en la Sección II, Parte D,
Subparte 1, Tabla 1A, según corresponda en las ecuaciones.
(3) La profundidad de la rosca h en pulgadas (mm) puede determinarse mediante la fórmula h =
0,8/n (h = 20/n), donde n es el número de roscas por pulgada (25 mm), o mediante la siguiente
fórmula:
n
h
8
0.100 (2.5)
11-1∕2
0.0696 (1.77)
PG-27.4.7 Si la tubería se solicita por su espesor nominal de pared, como es habitual en la
práctica comercial, se debe tener en cuenta la tolerancia de fabricación del espesor de pared.
Una vez determinado el espesor mínimo de pared de la tubería t mediante la fórmula, este
espesor mínimo se incrementará en una cantidad suficiente para alcanzar la tolerancia máxima
de fabricación permitida en la especificación de tubería aplicable. El espesor de pared
comercial inmediatamente superior se puede seleccionar de las tablas de espesores estándar
contenidas en ASME B36.10M. Las tolerancias de fabricación se indican en las diversas
especificaciones de tuberías que se enumeran en PG-9.
PG-27.4.8 Al calcular la presión admisible para una tubería con un espesor de pared
mínimo definido, el valor obtenido mediante las ecuaciones puede redondearse a la unidad
nmediatamente superior de 10 psi (0,1 MPa).
PG-27.4.9 La presión de trabajo máxima admisible P no necesita incluir la carga
hidrostática, PG-22, cuando se utiliza en esta ecuación.
PG-28.2 Aberturas de acceso o inspección soldadas bajo presión externa.
La presión máxima de trabajo admisible para aberturas de acceso o inspección soldadas con
proyecciones internas sometidas a presión externa (como anillos de pozos de registro o de
acceso con tapas internas) puede determinarse de acuerdo con las reglas de PG-27 cuando se
cumplan los siguientes requisitos. La longitud de la proyección interna del anillo que sobrepase
el borde de la soldadura de fijación no debe exceder el espesor del anillo. La longitud que
sobrepase el borde de la soldadura se mide en el punto donde se encuentra la proyección más
corta del anillo dentro del recipiente (véase la Figura PG-28). Para anillos elípticos, el valor de
D que se utilizará en los procedimientos de PG-27 se determinará de acuerdo con la siguiente
ecuación para anillos elípticos:
D = a2 / b
Donde
a = eje mayor exterior de la elipse
b = eje menor exterior de la elipse
PG-29 DISHED HEADS
PG-29.1 El espesor de una cabeza abombada sin tirantes en bruto, con presión en el lado
cóncavo, cuando es un segmento de esfera, se calculará mediante la siguiente ecuación:
t = 5PL 4.8Sw
donde:
L = radio de la cabeza abombada, medido en el lado cóncavo de la cabeza
P = presión de trabajo máxima admisible (no es necesario incluir la carga hidrostática de la
cabeza)
S = tensión de trabajo máxima admisible, utilizando los valores indicados en la Sección II,
Parte D, Subparte 1, Tabla 1A
t = espesor mínimo de la cabeza
w = factor de reducción de la resistencia de la junta soldada según PG-26
PG-29.1.1 Si existen áreas delgadas locales en la porción esférica del fondo cóncavo, el
espesor requerido podrá ser menor que el espesor determinado en PG-29.1, siempre que se
cumplan los requisitos del Apéndice IV Obligatorio.
t = 5PL / 4.8Sw
PG-29.2 El radio del fondo cóncavo no deberá ser mayor que el diámetro exterior de la
porción bridada del fondo. Cuando se utilicen dos radios, el mayor se tomará como valor de L
en la ecuación.
PG-29.3 Cuando un fondo cóncavo a un segmento de esfera tenga una boca de acceso o
abertura bridada que exceda 150 mm (6 pulg.) en cualquier dimensión, el espesor se
incrementará en no menos del 15 % del espesor requerido para un fondo cóncavo calculado
mediante la fórmula anterior, pero en ningún caso menos de 3 mm (1/8 pulg.) de espesor
adicional sobre un fondo cóncavo. Cuando dicho fondo cóncavo tiene una abertura con brida
sostenida por un conducto de humos adjunto, se puede aumentar No se requiere un espesor
superior al de un cabezal ciego. Si se inserta más de una boca de acceso en un cabezal, cuyo
espesor se calcula según esta regla, la distancia mínima entre las aberturas no será inferior a un
cuarto del diámetro exterior del cabezal.
PG-29.4 Salvo disposición en contrario en PG-29.3, PG-29.7 y PG-29.12, todas las aberturas
que requieran refuerzo, ubicadas en un cabezal con forma de cono, en un cabezal elipsoidal o
en un cabezal hemisférico completo, incluyendo todos los tipos de bocas de acceso excepto las
de brida integral, deberán reforzarse de acuerdo con las reglas de PG-33.
Cuando se refuerce de esta manera, el espesor de dicho cabezal podrá ser el mismo que el de un
cabezal ciego sin tirantes.
PG-29.5 Cuando el radio L del cabezal sea inferior al 80 % de su diámetro exterior, el
espesor de un cabezal con boca de acceso embridada será como mínimo el que se obtenga
igualando L al 80 % del diámetro exterior del cabezal y añadiendo el espesor de la boca de
acceso. Este espesor será el mínimo de un cabezal con boca de acceso embridada para cualquier
tipo de cabezal, y la tensión máxima de trabajo admisible no deberá superar los valores
indicados en la Sección II, Parte D, Subparte 1, Tabla 1A.
PG-29.6 Ninguna cabeza, excepto una cabeza hemisférica completa, deberá tener un espesor
menor al requerido para una carcasa sin costuras del mismo diámetro.
PG-29.7 Una cabeza ciega de forma semi - elipsoidal, en la que la mitad del eje menor o la
profundidad de la cabeza sea al menos igual a un cuarto del diámetro interior de la cabeza,
deberá tener un espesor al menos igual al requerido para una carcasa sin costuras del mismo
diámetro, según lo estipulado en PG-27 o A-317. Si se instala un pozo de acceso con bridas que
cumple con los requisitos del Código en una cabeza elipsoidal, el espesor de la cabeza deberá
ser el mismo que el de una cabeza convexa a un segmento de esfera (véanse PG-29.1 y PG29.5) con un radio de convexidad igual a ocho décimas partes del diámetro exterior de la
cabeza y con el espesor adicional para el pozo de acceso, según lo especificado en PG-29.3.
PG-29.13 El radio de la esquina de una cabeza cóncava sin tirantes, medido en el lado
cóncavo de la cabeza, no debe ser inferior a tres veces el espesor del material de la cabeza; pero
en ningún caso inferior al 6% del diámetro exterior de la cabeza. En ningún caso, el
adelgazamiento debido al proceso de conformado de la porción articulada de cualquier cabeza
cóncava, consistente en un segmento de esfera rodeado por una parte de un toro que constituye
la porción articulada (torisférico), debe superar el 10% del espesor requerido por la fórmula de
PG-29.1. Otros tipos de cabezas deben tener un espesor después del conformado no inferior al
requerido por la ecuación aplicable.
PG-31 CABEZALES PLANOS SIN ARRASTRE Y TAPAS
PG-31.1 El espesor mínimo de los cabezales planos sin arriostramiento, las placas de
cubierta y las bridas ciegas deberá cumplir con los requisitos de este párrafo. Estos requisitos se
aplican tanto a cabezales y tapas circulares como a los no circulares. Algunos tipos aceptables
de cabezales planos y tapas se muestran en la Figura PG-31. En esta figura, las dimensiones de
las soldaduras no incluyen tolerancias para corrosión o erosión; se debe proporcionar metal de
soldadura adicional cuando estas tolerancias sean aplicables.
C = un factor que depende del método de fijación del cabezal y de las dimensiones de la
carcasa, la tubería o el cabezal, y otros elementos enumerados en la PG-31.4 a continuación, sin
dimensiones.Los factores para tapas soldadas también incluyen un factor de 0,667 que aumenta
la tensión admisible para dichas construcciones a 1,5S.
D = tramo largo de cabezales o tapas no circulares, medido perpendicularmente al tramo corto.
d = diámetro, o tramo corto, medido como se indica en la Figura PG-31.
hG = brazo de momento de la junta, igual a la distancia radial desde la línea central de los
pernos hasta la línea de reacción de la junta, como se muestra en la Figura PG-31, ilustraciones
(j) y (k).
m = relación tr/ts, adimensional
P = presión máxima de trabajo admisible
tr = espesor requerido para la presión de la carcasa, tubería o colector sin costura
Z = un factor para cabezales y tapas no circulares que depende de la relación entre el tramo
corto y el tramo largo, como se indica en PG-31.3, adimensional.
PG-31.3 El espesor de los cabezales, tapas y bridas ciegas planas sin tirantes deberá cumplir
con uno de los tres requisitos siguientes.7
PG-31.3.1 Las bridas ciegas circulares de materiales ferrosos que cumplan con ASME
B16.5 serán aceptables para los diámetros y las clasificaciones de presión y temperatura de la
Tabla 2 de dicha norma cuando sean del tipo que se muestra en la Figura PG-31, ilustraciones
(j) y (k).
PG-31.3.2 El espesor mínimo requerido para cabezales, tapas y bridas ciegas circulares
planas sin tirantes se calculará mediante la siguiente ecuación:
Excepto cuando el cabezal, la tapa o la brida ciega estén fijados mediante pernos que generen
un momento de borde [Figura PG-31, ilustraciones (j) y (k)], en cuyo caso el espesor se
calculará mediante la siguiente ecuación:
PG-31.3.3 Los cabezales, tapas o bridas ciegas planas sin tirantes pueden ser cuadrados,
rectangulares, elípticos, oblongos, segmentados o no circulares. Su espesor requerido se
calculará mediante la siguiente ecuación:
dónde
Con la limitación de que Z no necesita ser mayor que 2½.
La ecuación (3) no aplica a tapas, tapas o bridas ciegas no circulares fijadas mediante pernos
que generan un momento en el borde del perno [Figura PG-31, ilustraciones (j) y (k)]. Para
tapas no circulares de este tipo, el espesor requerido se calculará mediante la siguiente
ecuación:
Al utilizar la ecuación (5), el espesor t se calculará de la misma manera que se especificó
anteriormente para PG-31.3.2, ecuación (2).
ABERTURAS Y COMPENSACIÓN 9
PG-32 ABERTURAS EN CONCHAS, CABEZALES Y CABEZAS CÓNICAS
PG-32.1 Las reglas para aberturas y compensación de las PG-32 a PG-39 se aplicarán a
todas las aberturas en conchas, cabezales y cabezas cóncavas, salvo que se disponga lo
contrario en las PG-29.3, PG-29.7, PG-29.12, PG-32.1.2, PG-32.1.4, PG-32.1.5 y PG-35.4.
PG-32.1.1 Las notaciones utilizadas en la PG-32.1 se definen de la siguiente manera:
D = diámetro exterior de la concha, cabezal o cabeza cóncava que contiene la abertura, pulg.
(mm)
d = diámetro de una abertura terminada, pulg. (mm) (véase PG-33.3). Para boquillas que
penetran parcial o totalmente la carcasa, d = diámetro interior de la boquilla. Para boquillas
fijas, d = diámetro de la abertura en la carcasa. dmax = diámetro máximo admisible de la
abertura terminada para una abertura no compensada, pulg. (mm) (véase PG-32.1.4)
K = para aberturas en (a) carcasas y cabezales cilíndricos y cabezales cóncavos, K = K1
(b) cabezales hemisféricos, K = K2
K1 = el menor de 0,990 o PD/(1,82St)
K2 = el menor de 0,990 o PD/(3,64St)
Lco = distancia entre los centros de dos aberturas, medida en la superficie del cabezal, carcasa
o cabezal, pulg. (mm)
P = presión de trabajo máxima admisible
S = valor máximo de tensión admisible, tomado de la Sección II, Parte D, Subparte 1, Tablas
1A y 1B
t = espesor nominal del cabezal, carcasa o cabezal, pulg. (mm)
X1, X2 = límites de compensación paralelos a la pared del recipiente (véase PG-36.2) de dos
aberturas terminadas cualesquiera en construcción, pulg. (mm).
PG-32.1.2 Aberturas Múltiples. Los grupos de aberturas pueden diseñarse de acuerdo con
las normas para ligamentos de PG-52 o PG-53. Las aberturas múltiples que no estén diseñadas
como ligamentos deberán cumplir con PG-38.
PG-32.1.3 Aberturas Individuales. Las aberturas individuales se definen como aberturas
cuya distancia mínima entre centros entre aberturas adyacentes no es inferior a Lco, donde Lco
= X1 + X2.
PG-32.1.4 Aberturas en Conchas y Colectores. No es necesario realizar ningún cálculo para
determinar la disponibilidad de compensación para una sola abertura (véase PG-32.1.3), no
cubierta por PG-38, PG-52 o PG-53, en carcasas o cabezales cuando el diámetro de la abertura
terminada, d, según se define en PG-33.3, no exceda el mayor de los valores (a) o (b) a
continuación.
(a) El valor de dmáx, como se indica a continuación:
(Unidades habituales de EE. UU.)
(Unidades del SI)
(b) El menor de los valores siguientes: un cuarto del diámetro interior de la carcasa o cabezal o
60 mm (2,3⁻⁴ pulg.)
PG-32.1.5 Aberturas en tapas cóncavas. No es necesario realizar ningún cálculo para
determinar la disponibilidad de compensación para una sola abertura en tapas cóncavas bajo las
mismas condiciones estipuladas para aberturas en carcasas y cabezales en PG-32.1.4, siempre
que se cumplan los siguientes requisitos adicionales.
PG-32.1.5.1 Las aberturas deberán ubicarse completamente dentro de la porción central de
una tapa cóncava, delimitada por la línea tangente entre la porción esférica cóncava y el radio
del muñón, pero a una distancia no inferior al espesor de la tapa hasta el borde de este círculo o
hasta una boca de acceso embridada. Para una tapa elipsoidal 2:1, la abertura deberá ubicarse
completamente dentro de la porción central de la tapa, delimitada por un círculo igual al 80%
del diámetro interior, pero a una distancia no inferior al espesor de la tapa hasta el borde de este
círculo.
PG-32.1.5.2 Para tapas cóncavas que no sean hemisféricas, el diámetro máximo de apertura
permitido no debe exceder el permitido en PG-32.1.4, utilizando K = K1 para una carcasa
equivalente construida con Mismo material, diámetro exterior y presión máxima de trabajo
admisible del cabezal.
PG-32.1.5.3 Para cabezales hemisféricos, el diámetro máximo de abertura admisible no
debe exceder el permitido en PG-32.1.4, utilizando K = K2 para una carcasa equivalente
construida con el mismo material, diámetro exterior y presión máxima de trabajo admisible del
cabezal.
PG-32.2 Forma de las aberturas.
PG-32.2.1 Las aberturas en las secciones cilíndricas de los recipientes o en los cabezales
conformados deben ser preferiblemente circulares, elípticas u oblongas.11
Cuando la dimensión larga de una abertura elíptica u oblonga exceda el doble de la dimensión
corta, la compensación a lo largo de la dimensión corta se debe aumentar según sea necesario
para evitar una distorsión excesiva debida al momento de torsión. PG-32.2.2 Las aberturas
podrán tener formas distintas a las indicadas en PG-32.2.1, y todas las esquinas deberán tener
un radio adecuado. Cuando las aberturas tengan proporciones tales que su resistencia no pueda
calcularse con precisión, o cuando existan dudas sobre la seguridad de un buque con dichas
aberturas, la parte del buque afectada deberá cumplir los requisitos de PG-16.1.
PG-32.3 Tamaño de las aberturas.
PG-32.3.1 Las aberturas debidamente reforzadas en carcasas cilíndricas y esféricas no
tienen límite de tamaño y deberán cumplir con las disposiciones siguientes y con las
disposiciones adicionales de PG-32.3.2.
PG-32.3.2 Las reglas aquí establecidas para la compensación se aplican a aberturas que no
excedan las siguientes dimensiones:
(a) para recipientes de 1500 mm (60 pulg.) de diámetro interior o menos, la mitad del diámetro
interior del recipiente, pero no más de 500 mm (20 pulg.)
(b) para recipientes de más de 1500 mm (60 pulg.) de diámetro interior, un tercio del diámetro
interior del recipiente, pero no más de 1000 mm (40 pulg.)
PG-32.3.3 Se debe prestar especial atención a las aberturas de mayor tamaño y se les puede
proporcionar una compensación de cualquier manera adecuada que cumpla con la intención de
las reglas del Código. Se recomienda que la compensación se distribuya cerca de la abertura.
(Se sugiere una provisión de aproximadamente dos tercios de la compensación requerida dentro
de una distancia de tres cuartos del límite establecido en PG-36.2 a cada lado de la abertura,
medido desde el centro de esta). Se debe prestar especial atención a los detalles de fabricación
utilizados y a la inspección realizada en aberturas críticas; la compensación a menudo puede
obtenerse ventajosamente mediante el uso de una placa de revestimiento más gruesa para la
borda del buque o insertada localmente alrededor de la abertura; las soldaduras pueden
rectificarse hasta obtener un contorno cóncavo y las esquinas interiores de la abertura pueden
redondearse a un radio generoso para reducir la concentración de tensiones. En casos extremos
de aberturas grandes que se aproximan al diámetro total del recipiente, aberturas de forma
inusual, etc., pueden ser aconsejables los requisitos de PG-16.1.
PG-33 COMPENSACIÓN REQUERIDA PARA ABERTURAS EN CONCHAS Y
TAPAS CÓNICAS
PG-33.1 Generalidades. Las reglas de este subpárrafo se aplican a todas las aberturas,
excepto las bridadas en tapas cóncavas contempladas en PG-29.3, PG-29.7 y PG-29.12;
aberturas en tapas planas contempladas en PG-35; y aberturas contempladas en PG-32.1.2, PG32.1.4 y PG-32.1.5.
Cuando sea necesario, se proporcionará compensación en una cantidad y distribución tales que
se cumplan los requisitos de área de compensación para todos los planos que pasen por el
centro de la abertura y sean normales a la superficie del recipiente.
Para una abertura circular en una carcasa cilíndrica, el plano que contiene el eje de la carcasa es
el plano de mayor carga debido a la presión.
PG-33.2 Área Requerida. El área transversal total de compensación requerida en cualquier
plano dado para un recipiente sometido a presión interna no será inferior a A, como se define
en la Figura PG-33.1.
PG-33.3 La notación utilizada en este párrafo se define de la siguiente manera:
d = diámetro en el plano considerado de la abertura terminada (véase la Figura PG-33.2). Para
boquillas que penetran parcial o totalmente en la carcasa, d = diámetro interior de la boquilla.
Para boquillas fijas, d = diámetro de la abertura en la carcasa.
x = diámetro máximo de las roscas, en el plano considerado, en la abertura terminada, para
conexiones NPT con rosca interna.
Dp = diámetro exterior del elemento de refuerzo (El tamaño real del elemento de refuerzo
puede exceder los límites de refuerzo establecidos por la PG-36; sin embargo, no se puede
atribuir ningún material fuera de estos límites).
F = factor de la PG-33 y la Figura PG-33.3, que compensa la variación de las tensiones de
presión en diferentes planos con respecto al eje longitudinal de una carcasa cilíndrica. F = 1,0
para cabezas conformadas o planas. fr = factor de reducción de resistencia, no mayor a 1.0 (ver
Figura PG-33.1)
fr1 = Sn/Sv
fr2 = (el menor de Sn o Sp)/Sv
fr3 = SP/Sv
h = distancia que la boquilla proyecta hacia adentro desde la superficie exterior de la pared del
recipiente (la extensión de la boquilla más allá de la superficie interior de la pared del
recipiente no está limitada; sin embargo, para los cálculos de refuerzo, no se considerará el
material fuera de los límites de refuerzo establecidos por PG-36).
Rn = radio interior de la boquilla considerada
S = valor de tensión admisible en tensión (de la
Sección II, Parte D, Subparte 1, Tablas 1A y
1B)
Sn = tensión admisible en la boquilla (véase S)
SP = tensión admisible en el elemento de
refuerzo (placa)
(véase S)
Sv = tensión admisible en el recipiente (véase S)
t = espesor de pared especificado del recipiente
(excluyendo cualquier tolerancia por corrosión,
erosión y conformado).
Para tuberías, es el espesor nominal menos la
subtolerancia de fabricación permitida en la
especificación de la tubería.
te = espesor de la placa de refuerzo fijada o
altura del mayor triángulo rectángulo de 60
grados soportado por las superficies proyectadas
del diámetro exterior del recipiente y la
boquilla, y que se encuentra completamente
dentro del área de refuerzo integral (véase la
Figura PG-33.2)
tn = espesor de pared de la boquilla (excluyendo cualquier tolerancia por corrosión o erosión).
Excepto para tuberías, este es el espesor de pared sin incluir las tolerancias de conformado.
Para tuberías, utilice el espesor nominal.
tr = espesor requerido de una carcasa o cabezal sin costuras, calculado según las reglas del
Código para la presión designada, excepto cuando:
(a) la abertura y su compensación se encuentran en un cabezal torieférico y se encuentran
completamente dentro de la porción esférica; tr es el espesor requerido para un cabezal
hemisférico sin costuras con el mismo radio que el de la porción esférica;
(b) la abertura y su compensación se encuentran en un cabezal elipsoidal donde la mitad del eje
menor es igual a un cuarto del diámetro interior y se ubican completamente dentro de un
círculo cuyo centro coincide con el centro del cabezal y cuyo diámetro es igual al 80% del
diámetro interior de la carcasa; tr es el espesor requerido para un cabezal hemisférico sin
costuras con un radio igual al 90% del diámetro interior de la carcasa;
trn = espesor requerido de la pared de la boquilla sin costuras; Se obtiene mediante la fórmula
utilizada para tr para la carcasa, omitiendo el factor C (el valor de S utilizado para determinar
trn se basará en el material de la boquilla). El valor de trn se tomará como cero para toda la
pared del pozo de acceso y los anillos del pozo de acceso que sobresalgan internamente con la
tapa hacia el interior.
wd = ancho de la boquilla insertada en la pared del recipiente después de tn, no mayor que el
mayor de d/2 – tn o t (véase la Figura PG-33.2).
PG-34 ABERTURAS CON BRIDA EN CABEZAS FORMADAS
PG-34.1 Todas las aberturas en cabezas torisféricos, elipsoidales y hemisféricas deberán
contar con refuerzo de acuerdo con PG-33, excepto las cabezas que cumplan con los requisitos
de PG-34.2, PG-29.3, PG-29.7 y PG-29.12.
PG-34.2 Una abertura de registro con brida en una cabeza cóncava deberá tener una
profundidad de brida no inferior a tres veces el espesor requerido de la cabeza para placas de
hasta 38 mm (1 1/2 pulg.) de espesor. Para placas de más de 38 mm (1 1/2 pulg.) de espesor, la
profundidad será igual al espesor de la placa más 75 mm (3 pulg.). La profundidad de la brida
se determinará colocando una regla a lo largo de la abertura exterior a lo largo del eje mayor y
midiendo desde la regla hasta el borde de la abertura con brida. La abertura de una boca de
acceso puede compensarse con un anillo de acceso u otro accesorio en lugar de la brida, de
acuerdo con la norma PG-33.
PG-35 COMPENSACIÓN REQUERIDA PARA ABERTURAS EN CABEZAS PLANAS
SIN ARRASTRE Y PLACAS PLANAS CON ARRASTRE
PG-35.1 Generalidades. Las reglas de este párrafo se aplican a todas las aberturas, excepto
las pequeñas aberturas contempladas en PG-32.1.4(b).
PG-35.2 Las cabezas planas sin arriostramiento que tengan una abertura con un diámetro
que no exceda la mitad del diámetro de la cabeza o la distancia mínima, según se define en PG31, deberán tener un área transversal total de compensación no inferior a 0,5 veces el área
requerida especificada en PG-33.2. Como alternativa, se puede aumentar el espesor para
compensar las aberturas necesarias, según se especifica en PG-35.2.1 y PG-35.2.2.
PG-35.2.1 Utilizando 2C o 0,75 en lugar de C, el que sea menor, en PG-31.3.2, ecuación
(1), o PG-31.3.3, ecuación (3) para calcular el espesor del cabezal en PG-31.3 o PG-35.2.2. En
PG-31.3.2, ecuación (2), o PG-31.3.3, ecuación (5), duplicando la cantidad bajo el signo de la
raíz cuadrada.
PG-35.3 Los cabezales planos sin tirantes que tengan una abertura con un diámetro que
exceda la mitad del diámetro del cabezal o la luz más corta, según se define en PG-31.3, se
diseñarán según lo dispuesto en PG-16.1. PG-35.4 Las aberturas en placas atirantadas planas,
como columnas de agua y placas tubulares de calderas pirotubulares, deberán tener un área
transversal total de compensación no inferior a 0,5 veces el área especificada en PG-33.2.
No se requiere compensación para las conexiones del horno ni para las aberturas de las puertas
en placas atirantadas que cumplan los requisitos de PFT-20.6 o PFT-40.
PG-36 LÍMITES DE METAL DISPONIBLE PARA COMPENSACIÓN
PG-36.1 Los límites del área de la sección transversal en cualquier plano normal a la pared
del recipiente y que pase por el centro de la abertura, dentro del cual debe ubicarse el metal
para que tenga valor como compensación, se designan como límites de compensación para ese
plano (véase la Figura PG-33.1).
PG-36.2 Los límites de compensación, medidos paralelamente a la pared del recipiente,
deberán estar a una distancia, a cada lado del eje de la abertura, igual al mayor de los siguientes
valores:
PG-36.2.1 El diámetro de la abertura terminada.
PG-36.2.2 El radio de la abertura terminada más el espesor de la pared del recipiente, más el
espesor de la pared de la boquilla.
PG-36.3 Los límites de compensación, medidos perpendicularmente a la pared del
recipiente, deberán ajustarse al contorno de la superficie a una distancia de cada superficie igual
al menor de los siguientes:
PG-36.3.1 2 1/2 veces el espesor nominal de la carcasa.
PG-36.3.2 2 1/2 veces el espesor de la pared de la boquilla más el espesor de cualquier
compensación añadida, excluyendo el metal de soldadura en el lateral de la carcasa en cuestión.
PG-36.4 El metal dentro de los límites de refuerzo que pueda considerarse con valor de
refuerzo deberá incluir lo siguiente:
PG-36.4.1 Metal en la pared del recipiente que exceda el espesor requerido para resistir la
presión. El área de la pared del recipiente disponible como compensación es el mayor de los
valores de A1 dados por las ecuaciones que se muestran en la Figura PG-33.1. PG-36.4.2 Metal
que sobrepase el espesor requerido para resistir la presión en la parte de la pared de la boquilla
que se extiende fuera de la pared del recipiente. El área máxima disponible como compensación
en la pared de la boquilla es el menor de los valores de A2 dados por las ecuaciones que se
muestran en la Figura PG-33.1.
Se puede incluir todo el metal de la pared de la boquilla que se extiende hacia adentro desde la
superficie exterior de la pared del recipiente. No se debe tener en cuenta que una presión
diferencial en una boquilla que se extiende hacia adentro pueda causar una tensión opuesta a la
tensión en la carcasa alrededor de la abertura.
PG-36.4.3 Metal añadido como compensación (de forma continua alrededor de la boquilla)
al soldarse tanto al recipiente como a la boquilla, y metal proporcionado en las soldaduras de
fijación.
PG-36.5 Ejemplos típicos de la aplicación de las reglas anteriores se presentan en los
artículos A-65 a A-69.
PG-37 RESISTENCIA DE LA COMPENSACIÓN
PG-37.1 El material utilizado para la compensación deberá tener un valor de tensión
admisible igual o superior al del material de la pared del recipiente, excepto que se pueda
utilizar un material de menor resistencia, siempre que el área de compensación se incremente
en proporción inversa a la relación de los valores de tensión admisible de los dos materiales
para compensar el valor de tensión admisible inferior de la compensación. No se contabilizará
la resistencia adicional de ninguna compensación que tenga un valor de tensión admisible
superior al de la pared del recipiente. El metal de soldadura depositado fuera de la pared del
recipiente o de cualquier almohadilla de refuerzo utilizada como refuerzo se acreditará con un
valor de tensión admisible equivalente al más débil de los materiales conectados por la
soldadura. El metal de soldadura de unión entre el recipiente y la boquilla o entre la almohadilla
y la boquilla dentro de la pared del recipiente o dentro de la almohadilla se puede acreditar con
un valor de tensión igual al de la pared del recipiente o la almohadilla, respectivamente.
PG-37.2 Las soldaduras que fijan elementos de compensación que no forman parte integral
de la pared del recipiente deberán tener una resistencia, W, no inferior a la carga soportada por
dichos elementos, definida como sigue:
W = (A - A1) Sv
donde A, A1 y Sv se definen en PG-33.3 y la Figura PG-33.1.
PG-37.3 Cuando las normas de PG-33 requieran una almohadilla de refuerzo, las soldaduras
que fijan la boquilla a la almohadilla y al cuerpo deberán comprobarse independientemente
para garantizar que las cargas soportadas por los elementos individuales puedan transmitirse
mediante las soldaduras de fijación. Para conocer los requisitos detallados y ejemplos de
cálculo de la resistencia de las soldaduras, véase PW-15. PG-37.4 Las soldaduras que fijan
elementos de compensación no necesitan cumplir con los requisitos de resistencia de la
soldadura de PG-37.2 en las siguientes circunstancias:
(a) aberturas exentas de los cálculos de compensación en PG-32
(b) aberturas diseñadas según las reglas de ligaduras de PG-52 y PG-53 y/o
(c) aberturas con elementos de compensación fijados mediante soldaduras de penetración
completa, según se indica en PW-15.1.6
PG-37.5 Los tamaños mínimos de soldadura no deben ser menores que los mínimos
requeridos por PW-16.
PG-38 COMPENSACIÓN PARA ABERTURAS MÚLTIPLES
PG-38.1 Cuando dos aberturas adyacentes que requieran compensación estén espaciadas a
menos del doble de la distancia definida en PG-36.2, de modo que sus límites de compensación
se superpongan (véase la Figura PG-38.1-1), las dos aberturas se compensarán en el plano que
une sus centros, de acuerdo con PG-33, con una compensación cuyo área sea igual al área
combinada de la compensación requerida para cada una de ellas. Ninguna porción de la sección
transversal se considerará aplicable a más de una abertura ni se evaluará más de una vez en un
área combinada. El área disponible del cabezal o carcasa entre aberturas con área de
superposición se proporcionará entre ambas aberturas según la relación de sus diámetros.
PG-38.2 Cuando más de dos aberturas estén espaciadas a menos del doble de la distancia
definida en PG-36.2, de modo que sus límites se superpongan (véase la Figura PG-38.2-1) y
deban contar con un refuerzo combinado, la distancia mínima entre los centros de dos de estas
aberturas será de 1 1/3 veces su diámetro promedio, y el área de refuerzo entre dos aberturas
será al menos igual al 50% del total requerido para ambas. Si la distancia entre los centros de
dos de estas aberturas es menor que 1 1/3 veces su diámetro promedio, no se contabilizará el
refuerzo del material entre estas aberturas. Dichas aberturas deberán reforzarse como se
describe en PG-38.3.
PG-38.3 Alternativamente, cualquier número de aberturas adyacentes, en cualquier
disposición, puede reforzarse utilizando una abertura hipotética que las encierre todas. Los
límites para el refuerzo de la abertura hipotética serán los indicados en PG-36.2.1 y PG-36.3.1.
Las paredes de las boquillas de las aberturas reales no se considerarán como refuerzo. Para
carcasas y cabezales, cuando el diámetro de si la apertura supuesta excede los límites de PG32.3.2, se pueden considerar las recomendaciones de PG-32.3.3.
PG-38.4 Cuando una carcasa o tambor tenga una serie de aberturas (tres o más) en un patrón
definido, la distancia entre los centros de dos aberturas terminadas adyacentes no deberá ser
inferior a 1 1/3 veces su diámetro promedio, y deberá reforzarse según PG-38.1 para cada una
de ellas.
Además, el área transversal neta entre estas aberturas adyacentes, dentro de los límites de la
pared de la carcasa, excluyendo la parte de la compensación no fusionada a la pared de la
carcasa, deberá ser igual al menos a 0,7 F del área transversal obtenida al multiplicar la
distancia entre centros de las aberturas por el espesor requerido de una carcasa sin costuras,
donde el factor F se toma de la Figura PG-33.3 para el plano considerado (véase la Figura PG-
38.4-1). Alternativamente, según PG-32.1.2, los grupos de aberturas pueden diseñarse de
acuerdo con las reglas para ligamentos de PG-52 o PG-53.
PG-38.5 Cuando un grupo de aberturas esté compensado por una sección más gruesa
soldada a tope en la carcasa o cabeza, los bordes de la sección insertada deberán ser cónicos
según lo prescrito en PW-9.3.
PG-43 ESPESOR DEL CUELLO DE LA BOQUILLA
El espesor mínimo del cuello de todas las boquillas, aberturas de acceso y aberturas de
inspección no debe ser inferior al espesor requerido para todas las cargas aplicables, más las
tolerancias por corrosión y erosión, si corresponde.
Excepto para las aberturas de acceso y las aberturas de inspección, el espesor mínimo del cuello
de una boquilla tampoco debe ser inferior al menor de los siguientes:
(a) el espesor mínimo requerido de una carcasa o cabezal sin costuras al que está unido, más las
tolerancias por corrosión o erosión, si corresponde.
(b) el espesor mínimo de pared de la tubería de pared estándar, según ASME B36.10M, más las
tolerancias por corrosión y erosión, si corresponde
PG-52 LIGAMENTOS
PG-52.1 Las reglas de PG-52 se aplican a grupos de aberturas que forman un patrón definido
en las piezas de presión. Consulte las figuras PG-52.2 a PG-52.5 para ver ejemplos de grupos
de aberturas con un patrón definido. (Para patrones no definidos, consulte PG-53).
Los símbolos definidos a continuación se utilizan en las ecuaciones de PG-52.
d = diámetro de las aberturas, pulg. (mm)
E = eficiencia del ligamento
n = número de aberturas en la longitud p1
p = paso longitudinal de las aberturas adyacentes, pulg. (mm)
p′ = paso diagonal de las aberturas adyacentes, pulg. (mm)
p1 = paso entre las aberturas correspondientes en una serie de grupos simétricos de aberturas,
pulg. (mm)
pc = paso circunferencial de las aberturas adyacentes, pulg. (mm)
s = dimensión longitudinal del paso diagonal
x = p′ cos θ
θ = ángulo de la diagonal con la línea longitudinal, grados
El paso se determinará en el radio medio del cilindro. La eficiencia del ligamento entre los
orificios del tubo se determinará como se indica en PG-52.2 a PG-52.5 (véase la Figura PG52.1).
PG-52.2 Aberturas paralelas al eje del recipiente.
PG-52.2.1 Cuando el paso de los tubos en cada fila es igual (como en la Figura PG-52.2), la
ecuación es
PG-52.2.2 Cuando el paso de los orificios de los tubos en cualquier fila es desigual con un
patrón repetitivo definido (como en la Figura PG-52.3 o la Figura PG-52.4), la ecuación es
PG-52.3 Aberturas transversales al eje del vaso. La eficiencia longitudinal equivalente de los
ligamentos circunferenciales, si se utiliza en las ecuaciones de PG-27.2.2 o A-317, será
PG-52.4 Perforaciones en Diagonal.
PG-52.4.1 Cuando se perfora una carcasa o tambor para perforar tubos, como se muestra en
la Figura PG-52.5, la eficiencia longitudinal equivalente de estos ligamentos será la indicada en
el diagrama de la Figura PG-52.1. Se calcularán la abscisa (p – d)/p y la relación p′/p. Con estos
valores, la eficiencia puede leerse a partir de la ordenada. Si el punto se encuentra por encima
de la curva de igual eficiencia para los ligamentos diagonales y longitudinales, los ligamentos
longitudinales serán los más débiles, en cuyo caso la eficiencia se calcula mediante la siguiente
ecuación: