Modelado mecánico de recipientes a presión en plantas industriales

Abstract

Se realizaron modelos de un recipiente dañado, donde se incluyeron las regiones de discontinuidades, soldaduras y pérdidas de espesor generalizada. Se verificaron, para cada geometría propuesta, las tensiones y deformaciones en los puntos más solicitados de acuerdo a los requerimientos de las Normas de aplicación. Los resultados numéricos obtenidos fueron utilizados para definir las presiones de servicio admisible, primero evaluando el estado actual del recipiente y, posteriormente para rediseñar las partes no conformes. Para ello se aplicaron los criterios de cálculo establecidos en el Apéndice 4 y 5 de la Sección VIII Div. 2 del Código ASME BPVC. Esto requirió el cálculo tensional detallado del componente y la utilización consecuente de criterios más exhaustivos de inspección y control que lo habitual en recipientes diseñados según los requerimientos de la Div. 1. Para ello, se efectuó un análisis completo en lo relativo a la interpretación de las distribuciones de los estados tensionales en la superficie y el espesor de los distintos componentes del recipiente en las zonas de mayores tensiones, y en la determinación de las componentes de membrana, flexión y pico. Este trabajo pretende contribuir al desarrollo de metodologías de predicción de daño, aseguramiento de aptitud para el servicio y extensión de vida de componentes industriales y, al entendimiento de las prácticas más reconocidas por dos de las asociaciones más reconocidas en el campo de la evaluación y diseño de equipos industriales sometidos a presión. En este sentido este trabajo puede utilizarse también como una guía para la aplicación de los criterios recomendados en los respectivos apéndices de ASME y API, en particular en lo relativo al uso racional de programas comerciales de elementos finitos no necesariamente desarrollados para efectuar evaluaciones de integridad. Por otra parte, el impacto tecnológico y económico de los resultados resulta elocuente, puesto que, demostrar la integridad estructural y la confiabilidad de los recipientes a presión en servicio que contienen defectos, ofrece la oportunidad de incrementar la disponibilidad y eficiencia de las plantas, extender su operación más allá de su vida útil prevista, minimizando los costos de servicio y optimizando el retorno de la inversión, aumentando también la confiabilidad de los equipos en operación.