Cómo diseñar un recipiente por presión exterior

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2020-03-11Cómo diseñar un recipiente por presión exterior

Arveng |La presión externa en recipientes sometidos a presión puede ser causada por una variedad de condiciones y circunstancias. La presión de diseño interior puede ser menor que la atmosférica debido a la condensación de gas o vapor. A menudo los recipientes son diseñados para una cierta cantidad de presión externa, para permitir la limpieza de vapor y los efectos de la condensación de vapor.

Ciertos recipientes pueden estar sometidos a vacío por la naturaleza del proceso, debido a que la conexión a una bomba de vacío, el venteo de un equipo durante la descarga o dimensionamiento de conexiones de venteo inadecuadas. La presión externa también puede ser creada en recipientes encamisados, o con múltiples cámaras.

El mecanismo de fallo de la presión externa es diferente al de presión interna, por lo tanto, se requieren diferentes métodos para diseñar recipientes en éstas dos condiciones distintas de forma segura. El fallo por presión interna puede ser entendido como un recipiente que falla debido a que las tensiones inducidas en una parte o la totalidad del equipo son mayores que la resistencia del material. Por el contrario, durante el fallo por presión externa, el recipiente ya no puede mantener su forma y, de repente y de forma irreversible adquiere un nuevo volumen inferior al original. 

Un sistema estable es aquel que presenta una mayor resistencia que la necesaria. Dentro de ésta categoría, cuando a un recipiente se le aplica una presión exterior, su resistencia contrarresta éstos efectos manteniendo al equipo en su forma original. A medida que se añade presión externa al sistema, el recipiente tiene menos “fuerza” de reserva remanente a para resistir éstas cargas. Finalmente, el recipiente llega a un punto en el que no puede contrarrestar las solicitaciones externas y la pared del equipo no pude mantener la forma cilíndrica. En este punto el recipiente va a cambiar su forma a una configuración de menor volumen. El cambio es repentino e irreversible.

 A diferencia de los recipientes que están diseñados para la presión interna por sí sola, no existe una fórmula única, o de diseño único, que se ajuste a todas las condiciones de presión externa. En su lugar, hay una gama de opciones disponibles para el diseñador que puede cumplir con los requerimientos. El espesor de la envolvente es sólo una parte del diseño. Otros factores que afectan al diseño son la longitud entre las líneas soportes, el uso, el tamaño y espaciamiento de los anillos de refuerzo. 

 El diseño de recipientes a presión externa es un procedimiento iterativo. En primer lugar, se selecciona un diseño con todas las variables incluidas, luego, se verifica que el diseño sea adecuado de acuerdo a las solicitaciones. Si el diseño es inadecuado, el procedimiento se repite hasta que se alcanza un diseño aceptable. La geometría de los equipos es el factor crítico, no siéndolo la resistencia del material. Las fallas pueden ocurrir repentinamente por el colapso de un componente (normalmente la envolvente).

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