= Grosor mínimo del anillo de refuerzo o silleta hecho de la tubería ( usar el grosor nominal si se usa placa ), = 0, si no hay silleta o anillo de refuerzo .
t = Grosor de presión de diseño de tubería, de acuerdo a la ecuación de grosor apropiado de tubería 2.1. Para tubería soldada, cuando el ramal no intersecta la soldadura longitudinal del cabezal, el esfuerzo permisible básico S para la tubería puede ser usado en la determinación de para el propósito solo de reforzar el calculo. Cuando el ramal si hace la intersección de la soldadura longitudinal del ramal, los esfuerzos permisibles S del cabezal debiera ser usado en el calculo. El esfuerzo permisible S del ramal debiera ser usado en el calculo de .
(b) Área de refuerzo requerida. El área de refuerzo requerida para una conexión de ramal bajo presión interna es: = ( 2 - sen β) (2.10)
Para una conexión de ramal bajo presión externa, el área , es la mitad del area calculada por la ecuación 2.10, usando como el grosor requerido para presión externa.
= (2.11)
(c) Área obtenible. El área obtenible para refuerzo esta definida como: + + ≥ .
Todas esas aéreas están dentro de la zona de refuerzo y son definidas mas ampliamente a continuación. 1. El área es el área resultante del exceso de grosor en la pared del tubo cabezal:
= ( 2 - ) ( - -c ) (2.12) 2. El área es el área resultante del exceso de grosor en la pared del tubo ramal:
= (2.13)
Si el esfuerzo permisible para la pared del tubo del ramal es menor que la calculada para el cabezal, su área calculada debe ser reducida en proporción a los valores de esfuerzos permisibles del ramal al cabezal en la determinación de sus contribuciones al área .
3. El área es el área de otros materiales suministrados por la soldadura y refuerzos apropiados adicionales ver inciso (f) las áreas de soldadura debieran estar basadas en las dimensiones mínimas especificadas en las figuras de conexiones típicas soldadas de ramal y detalles aceptables para uniones soldadas mostrados en la pagina 29, excepto que mayores dimensiones puedan ser usadas si el soldador ha sido instruido específicamente para hacer las soldaduras de estas dimensiones.
(d) Zona de refuerzo La zona de refuerzo es un paralelogramo cuya longitud se extiende una distancia sobre cada uno de los lados del centro de línea del tubo ramal y cuyo ancho comienza en la superficie interior de la tubería del cabezal ( en su posición corroída ) y se extiende mas alla de la superficie exterior del cabezal a una distancia perpendicular . (e) Ramales múltiples Cuando dos o mas conexiones de ramal están espaciadas tan cerradamente que sus zonas de
el área de refuerzo entre cualquiera de dos aperturas debiera ser no menor que el 50% del total que ambas requieran. Cada una de las aperturas deberá tener adecuado refuerzo de acuerdo a los incisos (b) y (c). Ninguna parte de la sección transversal de metal se puede aplicar a mas de una apertura, o ser evaluada mas de una vez en cualquier área combinada ( consultar Estándar ES-7 del instituto de fabricación de tubería PFI para recomendaciones detalladas sobre el espaciado entre boquillas soldables ).
(f) Refuerzos adicionales.
1.- Refuerzo adicionado en la forma de un anillo o silleta como parte del área deberá ser de un ancho razonablemente constante.
2.- El material usado para el refuerzo puede diferir del que forma parte del cabezal si es compatible con el material del ramal y el cabezal, con respecto a la soldabilidad, requerimientos de tratamiento térmico, corrosión galvánica, expansión térmica, etc.
3.- Si el esfuerzo permisible para el material de refuerzo es menor que el del material del cabezal, su área calculada debe ser reducida en la proporción de los valores de esfuerzo permisible en la determinación de su contribución al área . 4.- Ningún crédito adicional puede ser otorgado para un material teniendo valores de esfuerzo mayores que el del tubo cabezal.
Ejemplo
Un tubo de 10”Ø tiene 650°F y 400 psig como condiciones de diseño; esta hecho de A.C. sin costura ASTM A53 grado B ced 20. La corrosión permisible es o.03 pulg. Tiene un ramal de 4”Ø del mismo material. ¿ cuales serán las dimensiones apropiadas para el refuerzo, si esta hecho de un material de placa de igual calidad que la del material de tubería?.
Partiremos por el cálculo del grosor mínimo requerido para ambos tubos cabezal 10”Ø y ramal 4”Ø desde la ecuación básica:
=
(2.14)
Esfuerzo permisible para ASTM A53 gado B a 650°F = 15 000 psi/ De la tabla 2.1, el factor Y = 0.4 ( debajo de 900°F )
Para el cabezal,
=
.. .= 0.1418 pulg
Para el ramal,
=
. . .= 0.0593 pulg
Entonces: El grosor mínimo de tubo 10” ced 20 = 0.219 pulg Exceso = 0.219 - 0.418 -0.03 = 0.0472 pulg El grosor mínimo de tubo 4” ced 40 = 0.207 pulg.
Exceso = 0.207 - 0.0593 - 0.03 = 0.1177 pulg.
Los grosores mínimos de arriba son las dimensiones de cedula nominales menos 12.5% de tolerancia de molino (MT) permitidos por los estándares.
Longitud efectiva, = 4.5 - 2( 0.1177) =4.2646 pulg = = 4.2646 pulg
La es el mínimo de 2.5( - c ) ó 2.5 ( - c ) + , esto es , el minimo de 2.5 x 0.22 ó 2.5 x0.207 +0.25 (se asume ¼” de refuerzo).
Es claro, que la primera condición gobierna, de manera tal que = 0.55 pulg. El área requerida = x = 0.1418 x 4.2646 = 0.6047
El área de compensación obtenible para el cabezal, = ( 2 - ) ( )= 4.2646 x 0.0472 = 0.2012 .
El área de compensación obtenible para el ramal, = 2 ( )= 1.1 x 0.1117 = 0.1294 .
Compensación total obtenible sin atenuador reforsante = 0.3306 .
Área de sección transversal de atenuador requerida = . . = 0.1370 .
Este resulta en un anillo con 11.75 pulg de diámetro exterior, " de ancho, ¼” grueso. Nuestra negación de que el área del cordón de soldadura no hace diferencia en la práctica; debe ser señalado, sin embargo, que para un servicio de esta severidad un weldolet debería ser preferido. Para mas ejemplos de problemas, ver en el apéndice la tabla A5.
Ejercicios
1. Calcular el grosor de diseño para presión interna para un tubo de 8”Ø Acero al carbón ASTM A106 grado B bajo 420 psig a 800°F. Si la tolerancia de molino (MT) = 12.5% y la corrosión permisible es 0.05 pulg. Seleccionar el gorsor comercial asequible.
2. Calcular la máxima presión permisible la cual pueda ser soportable en un tubo de 12”Ø de peso estándar ASTM A53 grado B a 725°F. Asumir una MT usual y o.1 “ para corrosión permisible.
3. Seleccionar el grosor comercialmente asequible para soportar 500 psig a 700°F en tubería de 12”Ø en material tipo A106 grado A, MT es 12.5% , y su corrosión permisble es 0.06 pulg.
Referencia