Ingeniería de recipientes a presión

Diseñamos, validamos según ASME y documentamos recipientes a presión

Partimos de su hoja de datos, definimos el equipo, lo validamos con simulaciones según ASME VIII y entregamos los planos, el dossier de cálculo y los documentos que necesitan el taller y el transportista.

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Modelo de elementos finitos del recipiente horizontal HTAL con el mapa de tensión de von Mises en la condición de diseño: virola, fondos, tubuladuras y sillines.
HTAL · recipiente horizontal Ø 1800 · 20 barg / 250 °C σ von Mises · ASME VIII-2 Parte 5 · espesores corroídos 1 749 470 nodos
Normativa ASME VIII Div. 1 ASME VIII Div. 2 · Partes 4 y 5 ASME II-D ASME B16.5 · B16.20 ASCE 7-10 UBC-97 AISC 360-10

Qué hacemos

Un mismo equipo de ingeniería, del concepto al plano de izado

Trabajamos para ingenierías, fabricantes de calderería y plantas de proceso. Cada fase se entrega con su documentación y puede contratarse por separado.

01 · DISEÑO CONCEPTUAL

Definimos el equipo a partir de sus datos de proceso

Revisamos la hoja de datos, dimensionamos virola, fondos, bridas y refuerzos según ASME VIII Div. 1, orientamos tubuladuras, elegimos soportes y orejetas y calculamos pesos y centro de gravedad.

  • Hoja de datos
  • UG-27 · UG-32 · UG-37
  • Modelo 3D
  • Pesos y C.D.G.
Ver el diseño conceptual
02 · VALIDACIÓN

Comprobamos el diseño con simulación y códigos ASME

Diseño por análisis según ASME VIII Div. 2 Parte 5, análisis modal y sísmico, viento y combinaciones de carga, pandeo a vacío y colapso plástico. Cada resultado cita su apartado del código.

  • Parte 5 · SCL
  • Modal + SRSS
  • Pandeo
  • Colapso plástico
Ver la validación
03 · DOCUMENTACIÓN

Entregamos lo que necesitan el taller y el transporte

Plano de conjunto con lista de materiales y detalles de soldadura, dossier de cálculo, modelo STEP, cargas en cimentación y plano de izado y transporte con los aparejos seleccionados.

  • Plano GA · DWG + PDF
  • Dossier
  • STEP
  • Plano de izado
Ver la documentación

01 Diseño conceptual

De la hoja de datos a un equipo dimensionado y modelado en 3D

Cada recipiente se programa como un modelo paramétrico: geometría, cálculo, planos y mallas de elementos finitos salen de la misma fuente de datos, así que un cambio de diseño llega a todos los documentos.

  1. Revisión de los datos de partidaHoja de entrada del cliente: condiciones de diseño, fluido, toberas, cotas y soportes. Detectamos incoherencias antes de dimensionar.
  2. Dimensionamiento ASME VIII Div. 1Espesores de virola y fondos, vacío total, refuerzo de aberturas, cuellos y bridas B16.5. Se obtienen la MAWP y la presión de prueba.
  3. Disposición del equipoOrientación y proyección de tubuladuras, bocas de hombre y pescantes, pads de refuerzo, soportes (patas o sillines) y orejetas de izado.
  4. Modelo 3D, pesos y centro de gravedadModelo sólido con bridas, tornillería y juntas reales. Pesos de fabricación, operación y prueba, y su centro de gravedad.
Ejemplo real · HTAL La hoja de entrada situaba una toma de nivel fuera del recipiente (L2 a −1200 mm con un radio de 900 mm) y pedía una junta de 8" para una boca de hombre de 24". Se detectaron y se resolvieron antes de empezar el cálculo.
HTAL · horizontal sobre sillines · 11 tubuladuras CL300 · 2 bocas de hombre 24" con pescante
VCAL · vertical sobre 4 patas · brida de cuerpo NPS 24 CL300
VCAL · sección · fondos elipsoidales 2:1

02 Validación

Validación mediante simulación, siguiendo los códigos ASME

Donde las reglas del Div. 1 no llegan, el diseño se comprueba por análisis con elementos finitos (CalculiX), con criterios de aceptación explícitos y comprobación de malla.

Diseño por análisis

Análisis elástico con linealización de tensiones en las uniones de tubuladuras y sillines.

ASME VIII-2 · 5.2.2 · 5.3

Sismo y viento

Análisis modal, espectro de respuesta con combinación SRSS, viento y 14 combinaciones de carga.

UBC-97 · ASCE 7-10

Pandeo

Pandeo lineal por autovalores y pandeo no lineal con imperfección y plasticidad.

ASME VIII-2 · 5.4.1.2

Colapso plástico

Análisis elastoplástico con la curva tensión-deformación del Anexo 3-D y grandes desplazamientos.

ASME VIII-2 · 5.2.4 · 5.3.3
HTAL · tubuladura N4 12" con pad · utilización máx. del recipiente 0,82
HTAL · sillín fijo · virola en el sillín con Zick (Div. 2 4.15.3): 0,50
VCAL · boca de mano H1 8" · utilización máx. 0,70

Simulaciones en vídeo

HTAL · Pandeo no lineal

Colapso por presión exterior, más allá de la carga límite

Análisis dinámico implícito con imperfección inicial: cuando la presión supera la de colapso, la virola se hunde formando un lóbulo en la parte superior.

Carga límite 0,53 MPa = 5,1 × vacío total · exigido 2,4 × (Div. 2 Tipo 3)

HTAL · Pandeo lineal

Modos de pandeo a vacío total

λ₁ = 11,6 · pcr = 1,19 MPa · exigido λ ≥ 2,5 (Div. 2 Tipo 1)

HTAL · Imperfección + plasticidad

Pandeo no lineal hasta la carga límite

Reducción frente al pandeo lineal 0,44 · imperfección 15 mm (modo 1)

HTAL · Elastoplástico

Colapso plástico por presión interior

pc = 7,81 MPa = 3,9 × diseño · exigido 2,4 (P + Ps) (Div. 2 5.2.4)

HTAL · Orejeta de izado

Sobrecarga de la orejeta hasta la carga última

Límite de deformación local a 7,6 × carga de diseño (Div. 2 5.3.3)

HTAL · Modal

Primer modo de vibración, 11,3 Hz

Masa efectiva acumulada X 99,4 % · Y 96,7 % · espectro UBC-97 + SRSS

VCAL · Modal

Primer modo de vibración, 9,0 Hz

Masa efectiva acumulada X 98,4 % · Y 98,4 % · patas verificadas a AISC 360-10

03 Documentación

Documentación técnica para la fabricación y el transporte

Los planos y el cálculo salen del mismo modelo que la simulación. Estos son documentos reales de nuestros proyectos de referencia; puede abrirlos en PDF.

Hoja 1 del plano de conjunto del HTAL: vistas, datos de diseño, lista de tubuladuras, lista de materiales y detalles de soldadura. HTAL-06-DWG-00001 · 2 × A1

Plano de conjunto · HTAL

Vistas, datos de diseño, tubuladuras, materiales, soldaduras, detalles de tubuladuras, sillines, pescantes y cargas en cimentación.

Abrir PDF · 1,4 MB
Hoja 1 del plano de conjunto del VCAL con alzados, planta, isométrico, tablas y lista de materiales. VCAL-06-DWG-00001 · 2 × A1

Plano de conjunto · VCAL

Alzados, planta, isométrico, lista de materiales, detalles de tubuladuras, orejetas y patas, y cargas por pata en cimentación.

Abrir PDF · 1,2 MB
Plano de izado del VCAL: izado horizontal para transporte, volteo con grúa principal y de cola, izado vertical y lista de aparejos. VCAL-06-DWG-00002 · A1

Plano de izado y transporte · VCAL

Izado horizontal, volteo con grúa principal y de cola, izado vertical, cunas de transporte, aparejos seleccionados de catálogo y comprobación de cargas.

Abrir PDF · 0,5 MB
Página del dossier de cálculo del HTAL con los resultados del análisis por elementos finitos de la Parte 5. HTAL-06-CSH-00001 · extracto, 10 págs.

Dossier de cálculo · HTAL

MAWP y prueba hidrostática, resultados de la Parte 5 por líneas de clasificación, análisis sísmico paso a paso y orejetas.

Abrir extracto · 0,8 MB
Portada del dossier de cálculo del VCAL. VCAL-06-CSH-00001 · extracto, 10 págs.

Dossier de cálculo · VCAL

Materiales y espesores Div. 1, verificación Div. 2, análisis modal y sísmico, orejetas y resumen de resultados.

Abrir extracto · 0,6 MB
Hoja 2 del plano de conjunto del HTAL con detalles de tubuladuras, sillines, orejetas y cargas en cimentación. HTAL-06-DWG-00001 · hoja 2

Detalles de fabricación · HTAL

Sección y alzado de cada tubuladura, sillines, orejetas y pescantes, con las cargas en cimentación para 14 casos de carga.

Abrir hoja 2

Qué incluye cada entrega

En formatos estándar (DWG, PDF, STEP), listos para su equipo, el taller y el organismo de inspección.

  • Plano de conjunto en DWG y PDF, con lista de materiales y numeración de soldaduras
  • Dossier de cálculo ASME VIII Div. 1 y Div. 2, con cada comprobación referida a su apartado
  • Modelo 3D en STEP y nativo (FreeCAD)
  • Cargas admisibles en tubuladuras y cargas en cimentación
  • Plano de izado y transporte con aparejos seleccionados
  • Modelos de elementos finitos, scripts y resultados
  • Datos de materiales para ANSYS
  • Vídeos de modos de vibración y simulaciones

Proyectos de referencia

Dos recipientes completos, de la hoja de datos al plano de izado

Desarrollados de principio a fin por Digital SimTec con el mismo alcance que entregamos a un cliente. Las hipótesis no definidas en la hoja de datos se indican como tales en cada dossier.

HTAL

Recipiente horizontal sobre sillines

Recipiente horizontal de 1,8 m de diámetro con 11 tubuladuras, cuatro de ellas tangenciales, dos bocas de hombre con pescante y sillines con un apoyo fijo y otro deslizante.

Modelo 3D · vista general
Servicio
Recipiente horizontal · hidrocarburo vapor / líquido
Código
ASME VIII Div. 1 + Div. 2 (Partes 4 y 5)
Diseño
20 barg · 250 °C · vacío total · MDMT −15 °C
Envolvente
Ø int. 1800 · T.L.–T.L. 6000 · 18 mm SA-516 Gr.70 N
Fondos
Elipsoidales 2:1 · 20 mm (mín. 17)
Toberas
11 · bridas B16.5 CL300 · 2 bocas de hombre 24"
Soportes
2 sillines · uno fijo y otro deslizante
Pesos
8 725 kg fabricado · 20 477 kg operación · 26 466 kg prueba
21,25 bargMAWP · gobiernan los fondosUG-32 · UG-98
27,6 bargPresión de prueba hidrostáticaUG-99(b)
0,82Utilización máxima en el análisis por elementos finitosDiv. 2 · 5.2.2

DocumentosPlano GADossier (extracto)Vídeos

VCAL

Recipiente vertical sobre patas

Recipiente vertical de alta temperatura con virola de tubo NPS 24, brida de cuerpo para acceso al interior, boca de mano y cuatro patas de perfil en T.

Modelo 3D · vista general
Servicio
Recipiente vertical · hidrocarburo vapor / líquido
Código
ASME VIII Div. 1 + Div. 2 (Partes 4 y 5)
Diseño
30 barg · 350 °C · vacío total · MDMT −15 °C
Envolvente
Tubo NPS 24 SCH 40 · SA-106 Gr.B · T.L.–T.L. 2000
Fondos y brida
Elipsoidales 2:1 · brida de cuerpo NPS 24 CL300
Toberas
7 · bridas B16.5 CL300 · boca de mano 8"
Soportes
4 patas T 100×100×11 · AISC 360-10
Pesos
1 442 kg fabricado · 1 779 kg operación · 2 121 kg prueba
37,6 bargMAWP · gobiernan las bridas CL300 a 350 °CB16.5 · UG-98
49,3 bargPresión de prueba hidrostáticaUG-99(b)
1,52 tCarga en gancho en el izado vertical, con separadorPlano de izado

DocumentosPlano GAPlano de izadoDossier (extracto)

Normativa y herramientas

Códigos con los que trabajamos

CódigoAlcance
ASME VIII Div. 1Diseño por reglas: virolas, fondos, vacío, aberturas, bridas, MAWP, prueba hidrostática y MDMT.
ASME VIII Div. 2Parte 4 (reglas, sillines con el método de Zick) y Parte 5 (diseño por análisis: tensiones linealizadas, colapso plástico, fallo local y pandeo).
ASME II-DPropiedades de materiales y tensiones admisibles a la temperatura de diseño.
ASME B16.5 · B16.20 · B36.10MBridas, juntas espirometálicas y tubería.
ASCE 7-10 · UBC-97Viento, nieve, sobrecargas, sismo por espectro de respuesta y combinaciones de carga.
AISC 360-10Patas, sillines, placas base y anclajes.
EN 13414-1 · EN 1492-2Eslingas de cable y de poliéster para la selección de aparejos de izado.

Sectores

  • Petroquímica y refino
  • Química
  • Hidrógeno y gases industriales
  • Energía

Herramientas

  • FreeCAD · modelo 3D y vistas
  • CalculiX · Gmsh · elementos finitos
  • AutoCAD · planos DWG
  • Python · modelo paramétrico y automatización

Contacto

Cuéntenos qué equipo necesita

Con estos datos le preparamos una oferta con alcance, plazo y precio:

  • Hoja de datos o croquis del equipo
  • Presión y temperatura de diseño, fluido y sobreespesor de corrosión
  • Código de diseño y especificaciones del cliente o del emplazamiento
  • Fases que necesita (diseño, validación, documentación) y fecha
Correo contacto@digitalsimtec.com
Al enviar se abrirá su programa de correo con la solicitud preparada para contacto@digitalsimtec.com. Puede adjuntar la hoja de datos.