Preservation of pressure vessels and fullfilling of current

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PRESERVATION OF PRESSURE VESSELS AND FULLFILLING OF
CURRENT REGULATIONS
Carlos Kisel (1)
Lucas Mantovani (1)
Hernán Moscoso (1)
Héctor Sbuttoni (1)
ABSTRACT
The Instituto Argentino de Siderurgia (Argentina Iron and Steel Institute) is carrying out the service of control,
habilitation and rehabilitation of pressure vessels, in Ternium Siderar since 2005 and in Tenaris Siderca since 2004.
This service consists of the authorization, periodical controls, useful life extension and laying off of pressure vessels
in the Environmental Policy Secretary of Buenos Aires province (SPA) and Santa Fe Provincial Energy Company.
In the SPA case, the task includes visual inspection, determination of volume and pressure or caloric working
surface, tabulation and designs of the vessel under consideration, and the habilitation of a record number. After
obtaining the record number, measurements of thickness each year for pressure vessels with and without fire;
hydraulic tests annually for boilers and each five years for vessels.
For vessels with more than 30 years in service, it is required to ask SPA for extension of useful life.
In Buenos Aires Province, all vessels with volume larger than 100 liters and pressure larger than 3 Kg/cm2 must be
registered.
To develop this service there is a team at IAS integrated by two certified engineers, and a technician. For
homologation in SPA vessels must be submitted to hydraulic test or acoustic emission, as well as measurement of
wall thickness. IAS team is equipped with ultrasonic thickness device, portable hardness meters and hydraulic
bombs.
The purpose of this paper is to spread awareness on the need of periodically controlling pressure vessels, to
determine the real condition for safety and reliability.
Control tools applied to assess the state of a pressure vessel are described. The regulatory frame is detailed for the
Buenos Aires Province. The basis for the evaluation of the result of tests is layed
Key words: Pressure vessles, regulations, control, safety, maintenance.
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
471
(1) Instituto Argentino de Siderurgia, Área de Recipientes a Presión, Av. Central y Calle 19 Oeste, 2900 San
Nicolás, Pcia. Buenos Aires, Argentina. e-mail [email protected]
PRESERVACION DE LOS APARATOS SOMETIDOS A PRESION Y
CUMPLIMIENTO DE LAS NORMAS VIGENTES
Carlos Kisel (1)
Lucas Mantovani (1)
Hernán Moscoso (1)
Héctor Sbuttoni (1)
1. INTRODUCCIÓN
El Instituto Argentino de Siderurgia comenzó en 2004 en Ternium Siderar y en 2004 en Tenaris Siderca con el
servicio de control, habilitación y rehabilitación de los recipientes a presión.
Este servicio consiste en la habilitación, controles periódicos, extensión de vida útil y baja de recipientes sometidos
a presión, ante la Secretaría de Política Ambiental de la Provincia de Buenos Aires (SPA) o la Empresa Provincial
de la Energía de la Provincia de Santa Fe (EPE).
En el caso de la SPA, la tarea incluye la realización de la inspección visual, la determinación del volumen y de la
presión o superficie calórica de trabajo, la tabulación y planos del equipo y la habilitación de número de registro.
Luego de obtenido el número de registro, deben realizarse mediciones de espesores cada año para recipientes a
presión con y sin fuego; pruebas hidráulicas cada año para las calderas y cada 5 años para los recipientes. Para los
recipientes con más de 30 años en servicio, debe gestionarse ante la SPA la habilitación de la extensión de la vida
útil.
En el ámbito de la Provincia de Buenos Aires, deben habilitarse los recipientes que tengan un volumen de más de
100 litros y que estén sometidos a una presión de más de 3 Kg/cm2.
Para desarrollar seta tara el IAS cuenta con un grupo de dos ingenieros matriculados y habilitados ante la SPA y la
EPE, y un técnico. Para ser habilitados ante la SPA o la EPE los recipientes deben ser sometidos a prueba hidráulica
o emisión acústica, y medición de los espesores de las paredes. El IAS cuenta con medidores de espesores por
ultrasonido, urómetros portátiles y bombas hidráulicas.
Se procura brindar el conocimiento de algunas herramientas de control que se aplican para poder llegar a conocer el
estado de un recipiente bajo presión, describir el marco legal regulatorio en la Provincia de Buenos Aires, y dar
pautas para la evaluación de los resultados de los ensayos
2. TIPOS DE RECIPIENTES A PRESIÓN
Se considera como recipiente a presión, a todo elemento contenedor de un fluido, bajo condiciones de presión
interna o externa, por encima de la presión atmosférica. Los recipientes a presión, podemos dividirlos en dos
grandes categorías:
a) Recipientes a Presión con fuego: son aquellos que están sometidos a la acción directa del fuego; dentro de esta
categoría se encuentran los generadores de vapor, tanto humo-tubulares como acuo-tubulares y calderas de
recuperación, y los generadores de agua caliente.
b) Recipientes a Presión sin fuego: son aquéllos que bajo ninguna circunstancia, estarán expuestos a la acción
directa del fuego; dentro de esta categoría, existen una amplia variedad de recipientes; a continuación se
enumeran los más comunes.
™ recipientess a presión con excepción de las calderas) para contener vapor, agua caliente, gases o aire a presión
obtenidos de una fuente externa o por la aplicación indirecta de calor.
™ recipientes sometidos a presión calentados con vapor, incluyendo a todo recipiente hermético, vasijas o pailas
abiertas que tengan una camisa, o doble pared con circulación o acumulación de vapor, usados para cocinar, y/o
destilar, y/o secar, y/o evaporar, y/o tratamiento.
472
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
(2) Instituto Argentino de Siderurgia, Área de Recipientes a Presión, Av. Central y Calle 19 Oeste, 2900 San
Nicolás, Pcia. Buenos Aires, Argentina. e-mail [email protected]
™ tanques de agua sometidos a presión que puedan ser utilizados para calentar agua por medio de vapor o
serpentinas de vapor y los que se destinan para almacenar agua fría para dispersarla mediante presión.
™ tanques de aire sometidos a presión, o de aire comprimido que se emplean como tanques primarios o
secundarios en un ciclo ordinario de compresión de aire, o directamente por compresores.
™ recipientes para cloro líquido.
™ recipientes de gases comprimidos, licuados y disueltos.
™ cilindros para gases comprimidos, permanentes, licuados y disueltos.
™ recipientes para líquidos refrigerantes
3. CAUSAS DE ROTURA
Dado que los recipientes a presión, constituyen una fuente de energía potencial que puede alcanzar valores
considerables, una falla en los mismos, puede dar lugar a una expansión brusca del fluido contenido, pudiendo
ocasionar no solo daños materiales considerables en instalaciones, sino también poner en riesgo la integridad física
de las personas; o en otros casos la contaminación del medio ambiente y lo que aun es más grave, para el caso de
que se liberen sustancias letales, poner en serio riesgo las vidas de las personas.Ya a fines de 1700, ante el crecimiento en el uso de calderas, surge la necesidad de proteger al personal e
instalaciones de fallas catastróficas. Las calderas para generación de vapor con presiones mayores a la atmosférica,
el descuido, la negligencia de los operadores, las fallas de diseño y la falta de inspecciones adecuadas, producen
muchas fallas y explosiones de calderas en los Estados Unidos y Europa. Es por ello que en junio de 1817, el comité
del consejo de Filadelfia ante las explosiones en calderas de barcos. Expone la necesidad de que se establezca un
Instituto Legislador y se reglamenten las capacidades de presión, la instalación de sistemas de protección adecuados
y un plan periódico de inspecciones.
La cantidad creciente de accidentes que se sucedieron, hicieron que surgieran duras críticas por parte de la opinión
pública, y se exigieron medidas para prevenir dicho tipo de accidentes. Estas protestas tuvieron sus frutos en 1911 al
producirse la creación del "Boiler Code Committee" dentro de "The American Society of Mechanical Engineering"
(ASME) que elaboró un Código sobre Calderas, publicado en 1915 y posteriormente incorporado a las leyes de los
EEUU y Canadá. Desde entonces ASME ha seguido progresando y ampliando sus códigos, entre los cuales se
encuentran los relacionado con el cálculo y diseño de Recipientes a Presión, regulado por las Secciones I (calderas
de potencia) y VIII División 1 (recipientes en general).En el año 1997 el Parlamento Europeo y el Consejo de la Unión Europea ponen en vigencia la Directiva 97/23/CE,
relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados Miembros sobre Aparatos a Presión.
Como posibles causas de fallas en Recipientes a Presión, se puede mencionar:
a) Pérdidas de espesores por corrosión: los fluidos contenidos en los recipientes, pueden poseer elementos que
actúen en detrimento de los materiales con que está construido el recipiente; ejemplo de esto, es la presencia de
sulfuros, cloruros, ácidos, agua, que pueden constituirse como posibles causantes de procesos corrosivos de
distinta naturaleza
b) Pérdidas de espesores por erosión: suelen presentarse por ejemplo en intercambiadores en zonas donde hay un
cambio en la dirección del fluido circulante
c) Fatigas de material: en los procesos operativos pueden darse fluctuaciones de presiones y temperaturas, que
pueden llevar al recipiente a una rotura por fatiga (tanto mecánica como térmica)
d) Fractura frágil: en recipientes que trabajan a bajas temperaturas, debido a la pérdida de tenacidad de los
materiales
e) Fluencia lenta o “creep”: en recipientes que trabajan a temperaturas elevadas
f) Carburización: puede presentarse en recipientes sometidos a temperaturas elevadas, por precipitación de
carburos en bordes de granos de los materiales y consiguiente disminución de sus propiedades mecánicas
g) Ataques por hidrógeno: bajo la acción de elevadas presiones y/o temperaturas, el hidrógeno puede producir dos
tipos de fallas; su inclusión dentro del material que luego se manifiesta en forma de ampolladuras o pérdida de
carbono por formación de metano, dando lugar a la formación de grietas con la consiguiente pérdida de
resistencia del material
h) Sobrepresión: pueden darse por el uso de inadecuados elementos de protección o mal funcionamiento de los
mismos
i) Problemas de diseño y/o fabricación: fundamentalmente en recipientes no fabricados bajo normas o códigos
vigentes
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
473
j) Debilitamientos por golpes, abolladuras: por pérdidas de espesores del material o zonas bajo deformaciones
plásticas
La figura 1 muestra una rotura producida en un recipiente a presión motivada por una falla en el mismo. La forma
de prevenir este tipo de problemas, es someter a los recipientes a un programa de control periódico, que permita
determinar el estado real del grado de seguridad y confiabilidad de los mismos, y anticiparse a las fallas mediante la
implementación de adecuados planes de mantenimiento aplicable a lo recipientes, como así también poder llegar a
una estimación de la vida útil remanente de los mismos. Para ello existen distintas herramientas de control que
pueden llegar a utilizarse, que se detallan en el párrafo 4.
Figura 1. Recipiente a presión explotado, en exhibición.
Figure 1. Exploded pressure vessel in exhibition.
4. HERRAMIENTAS DE CONTROL
Los aparatos a presión deberán ser inspeccionados periódicamente, a los efectos de asegurar la integridad del
recipiente, evaluando para ello la condición del recipiente, el fluido contenido, y el medio ambiente en el cual se
opera.
Las inspecciones podrán ser internas o externas, y pueden incluir numerosas técnicas no destructivas:
(1) Inspección visual
(2) Control de espesores
(3) Medición de dureza
(4) Prueba hidráulica / neumática
(5) Emisiones Acústicas
(6) Replicas metalográficas
(7) Radiografías - Gamma grafías
(8) Partícula magnetizable
(9) Líquido penetrante
(10) Calculo de resistencia
(11) Modelización por elementos finitos
(12) Control de elementos de seguridad
Inspección visual. El objetivo de la inspección visual es recabar información sobre el estado físico en que se
encuentra el recipiente; estas deben ser tanto externas, como así también, en la medida de lo posible, internas.
Los aspectos a tener en cuenta, fundamentalmente son el estado general de corrosión en las superficies del
recipiente, el deterioro de los sistemas de recubrimiento (pinturas, aislaciones), distorsiones y deformaciones tanto
en cuerpo y casquetes como así también en bridas y conexiones en general, pérdidas del fluido contenido, aspecto de
las zonas bajo acción directa del fuego, detectar ampollados, abolladuras y todo otro tipo de daños o defectos.
Cuando la inspección interna directa, sea dificultosa o imposible, por falta de aberturas de entrada de hombre o por
tamaños reducidos de las mismas, se puede llegar a recurrir a una inspección por sistema de video endoscopía.
Medición de espesores por ultrasonido. Esta medición, tiene por objeto, relevar los espesores reales de las
distintas partes componentes del recipiente, lo que permitirá evaluar las perdidas de material debido a corrosión o
cualquier otra causa que fuere. Por otra parte con los valores mínimos registrados, aplicados al cálculo resistente del
recipiente, nos determinará su aptitud o no para poder trabajar bajo las condiciones operativas de presión
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16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
especificada. Esta técnica, permite también, a través de sucesivas mediciones, determinar la velocidad o tasa de
corrosión a que está sometido el recipiente, pudiendo con ello llegarse a predecir la vida útil remanente del mismo.x
x
Vida útil remanente = Mínimo espesor medido – Espesor requerido por cálculo
Velocidad de corrosión
Medición de dureza. Para la verificación resistente del recipiente, mediante cálculos acordes a normas o códigos
reconocidos (ASME, Ad Merkblater, etc.), es imprescindible conocer la resistencia del material con el cual fue
construido. En la mayoría de los casos de recipientes que están instalados en los distintos establecimientos, no se
cuentan con las correspondientes certificaciones de materiales con la que fue construido el recipiente; en estos casos,
se puede llegar a determinar su resistencia, a través de mediciones de durezas de los materiales con que está
construido el recipiente.
Los valores de resistencia a la rotura, en función de durezas Brinell ( HB ), pueden expresarse, con muy buena
aproximación como:
Para aceros al carbono: ıR = 0,36 HB (kg/mm2)
Para aceros Cr – Ni : ıR = 0,34 HB (kg/mm2)
En la figura 2 se presenta una relación entre los distintos tipos de dureza (Rockwell, Brinell, Vickers) con la
resistencia a la rotura por tracción del material.
Figura 2. Relación entre diversos tipos de dureza y la resistencia a la tracción de aceros.
Figure 2. Relationship between several hardness types and ultimate tensile strength.
Prueba hidráulica. Este ensayo, consiste en llenar el recipiente con agua, y someterlo a una presión por encima del
la presión máxima admisible que puede soportar el mismo, y tiene por objeto verificar la integridad del recipiente,
poniendo en evidencia posibles fallas, que pueden no manifestarse a las presiones normales de trabajo. Durante el
desarrollo de las mismas, no deberán observarse variaciones en el valor de la presión de prueba. A continuación se
enumeran los requisitos para la prueba hidráulica.
Temperatura de la prueba: ASME recomienda que la temperatura del metal del recipiente durante la prueba, este
como mínimo 30 ºF ( 17 ºC ) por encima de la temperatura mínima de diseño a efectos de minimizar los riesgos de
fractura frágil durante el ensayo. Presión de prueba: ASME establece como presión mínima de prueba, el siguiente
valor:
Presión de prueba = 1,3 . Pt . k
Pt - máxima presión admisible del recipiente
ıPadm – tensión adm. del material a temperatura de prueba
Siendo: k = ıPadm / ıTadm
ıTadm – tensión adm. del material a temperatura de diseño
Antes de proceder al llenado del recipiente, deberá verificarse que las estructuras soporte de éste sean lo
suficientemente resistentes como para soportar, además de su propio peso, el peso adicional aportado por el agua
incorporada para la prueba. Si por alguna causa extraordinaria, no puede efectuarse una prueba hidráulica (como por
ejemplo, en caso de que el recipiente no fue diseñado para soportar el peso del liquido o cuando los restos de agua
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
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que queden en el mismo luego de la prueba, puedan ser no deseables para las condiciones del servicio), esta puede
reemplazarse por una Prueba Neumática o por ensayo de Emisión Acústica. Para el caso de una prueba neumática,
deberán tomarse los siguientes recaudos:
Presión de prueba: ASME establece como presión mínima de prueba, el siguiente vaLor Presión de prueba = 1,1 . Pt . k
La presión en el recipiente, deberá ser incrementada gradualmente a no más de la mitad de la presión de prueba y
luego, alcanzar la misma, en incrementos sucesivos de no más del 10% del valor de la misma. Además,
previamente, deberán analizarse minuciosamente los riesgos potenciales que podrían presentarse, tanto para el resto
de las instalaciones, como así también para la integridad física de las personas, ante una eventual falla del recipiente
durante la prueba hidráulica (figura 3).
Figura 3. Recipiente roto por fractura frágil durante una prueba hidráulica.
Figure 3. Vessel brokenby brittle fracture during hydraulic test.
Emisión acústica. Esta técnica de ensayo nos permite controlar e inspeccionar la integridad del recipiente de
manera sencilla y sin la necesidad de detener la producción. Este ensayo se realiza mediante un aumento controlado
de la presión y la colocación de censores en puntos estratégicos del recipiente los cuales convertirán las ondas
mecánicas que generan las deformaciones de las estructuras deterioradas en ondas eléctricas, brindando así
información acerca de la creación y propagación de fisuras en el equipo.
Se puede optar por Emisión Acústica en los siguientes casos:
x Donde no se pueda detener la producción
x En los casos en que las bases o soportes del recipiente a ensayar, no soporten el peso adicional de la carga
x De agua a incorporar en una prueba hidráulica
x En recipientes que contienen fluidos incompatibles con el agua, tal el caso de cloro o amoníaco
x Donde la reacción con el agua acelera el proceso de corrosión a valores no deseados
x Donde los recipientes no pueden contener humedad tal como en sistemas de aire seco, centralinas
x Hidráulicas, equipos de refrigeración, entre otros
Réplicas metalográficas. Este ensayo no destructivo consiste en una metalografía in situ y permite determinar la
estructura metalográfica del material. Se usa especialmente en equipos con fuego, dado que se busca determinar la
degradación micro estructural del material por efecto temperatura - tiempo.
Radiografías y Gammagrafías. Se utiliza, para llegar a determinar el grado de la eficiencia de juntas (uniones
soldadas), pudiéndose realizar en forma total (radiografiado “full” ) o por puntos (radiografiado “spot”). Para los
casos de de recipientes que contengan substancias letales, el código ASME impone la obligatoriedad del
radiografiado “full”, en todas las uniones soldadas del recipiente.
Cálculo de resistencia en base a Códigos o Normas internacionalmente reconocidas. A los efectos de la
verificación del cálculo resistente de un recipiente, es recomendable el uso de Códigos o Normas internacionalmente
reconocidas como los Códigos ASME I (para calderas), ASME VIII Div.1, Ad Merkblater o aquel con que haya sido
fabricado el recipiente.- Si bien estos son códigos elaborados para aplicar a los procesos de fabricación a efectos de
garantizar una construcción segura del recipiente desde el punto de vista de la presión a que estará sometido, su
aplicación es totalmente válida para la verificación resistente del recipiente. Para su aplicación, es necesario conocer
algunas variables, algunas de las cuales podrán obtenerse de las certificaciones del fabricante, si las hubiere, caso
contrario, deberán relevarse a través de algunas de las técnicas de ensayos no destructivos explicitadas en los
controles periódicos a realizar a los recipientes.
Los datos requeridos para poder desarrollar la memoria de cálculo son:
-Geometría del recipiente:
476
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Tipo de recipiente: cilíndrico, cónico, elipsoidal, u otra forma geométrica
Dimensiones: diámetros, conicidad, otras dimensiones que definan su sección transver-sal.
Tipo de cabezales: semiesféricos, semielípticos, torisféricos, cónicos, toricónicos, pla-nos, etc.
Aberturas, cantidad y dimensiones (bocas entradas de de hombre, entradas y salidas de fluidos, otros
conexionados).
Si posee o no refuerzos
Tipo apoyos, cantidad y dimensiones.
Espesores mínimos de cada una de sus partes (envolventes y cabezales).
Tensiones admisibles de los materiales con que están construidas cada una de sus partes (envolventes y
cabezales), ya sea por documento de certificación de los mismos, proporcionadas por el fabricante del
recipiente, o bien mediante mediciones de durezas según lo explicitado precedentemente al respecto.Presiones máximas de trabajo
Eficiencia de juntas (uniones soldadas con radiografiado full, spot o sin radiografiar).
Eficiencia de ligamentos (en función de orificios, distribución y dimensión de los mismos).
Tasa ó velocidad de corrosión.
Máximo caudal de fluido que puede llegar al recipiente.
Temperaturas máximas y mínimas de trabajo.
Peso propio del recipiente.
En recipientes de altura considerable: acción del viento sobre el recipiente; en caso de contener líquidos, efecto de
la columna líquida sobre al parte inferior del recipiente.
Sección de descarga de la o las válvulas de seguridad.
Con estos datos se puede entonces, aplicando las fórmulas respectivas de los mencionados códigos, conocer los
espesores mínimos requeridos para la presión de trabajo estipulada o en su defecto, la presión máxima admisible que
puede llegar a soportar el mismo, como así también estimar su vida útil remanente. Además, a través de dichos
cálculos, podrá verificarse la sección requerida para la válvula de seguridad.
Modelización basada en elementos finitos. En base a una modelización teórica del recipiente y mediante la
aplicación de un programa computacional de cálculo, grafica los valores de tensiones máximos y así es posible
comparar éstos con los admisibles.
Verificación de los elementos de seguridad y control. Dentro del plan de inspección, se deberá incluir la
verificación del estado y correcto funcionamiento de los elementos de seguridad y control, tales como válvulas de
seguridad, manómetros, presostatos, termómetros, drenajes y otros si los tuviera.
Válvulas de seguridad: deberá verificarse en forma periódica, que las mismas actúen a los valores preestablecidos, a
efectos de asegurar que las mismas actúen ante eventuales sobrepresiones, que puedan comprometer la integridad
del recipiente, debiendo ser las mismas recalibradas, en caso de ser necesario.- Respecto a la presión de timbrado,
para recipientes en general, esta no deberá ser superior al 10% de la presión máxima de trabajo del recipiente, y en
cuanto a su sección de descarga, deberá ser tal que la capacidad total de descarga de la válvula, permita que la
sobrepresión en el interior del recipiente, no sea superior al 10 % de la presión de timbrado; en tanto que para
calderas, ASME I establece que para superficies de calefacción superiores a 47 m2, deberán contar con más de una
válvula, y que la capacidad total de descarga sea tal que pueda evacuarse todo el vapor generado, sin que la presión
se sobreeleve más del 6% de la presión máxima permitida .- En todos los casos, deberá verificarse, que las válvulas
estén montadas directamente sobre el recipiente, sin accesorios intermedios
Manómetros: también deben estar montados directamente sobre el recipiente, permitiendo una lectura
perfectamente legible, y sus rangos comprendidas entre 1,5 a 4 veces los valores de pruebas de presión.
Presostatos: en caso de poseerlos, periódicamente deberá verificarse que los mismos actúen a los valores pre
establecidos a efectos de asegurar de que se interrumpa el ingreso de fluido al recipiente cuando la presión alcance
valores comprometedores para la integridad del mismo.
Termómetros: en caso de poseerlos, deberán permitir una lectura perfectamente legible y periódicamente deberá
constatarse su correcto funcionamiento.
Drenajes o purgas: en caso de ser manuales deberá establecerse una frecuencia regular de purgado del recipiente; en
el caso de que fuera automático, se deberá implementar un plan periódico de limpieza y mantenimiento, que asegure
su correcto funcionamiento.
Periodicidad del ensayo. El tipo de ensayo y su periodicidad dependen principalmente del tipo de equipo en
cuestión (con fuego / sin fuego y tipo de servicio que desempeña) o de los años a partir de la fecha de fabricación
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
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del mismo (ver tabla 1), salvo que el profesional interviniente, y con la debida justificación técnica, solicite alguna
modificación ante la Autoridad de Aplicación, la que deberá ser aprobada por la misma.
5. MARCO LEGAL EN LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES
El marco legal en esta provincia está dado por la resolución 231/96 de la Secretaría de Política Ambiental de la
Provincia de Buenos Aires (SPA) y tiene como alcance todos los aparatos y recipientes que se instalen o estén
instalados en la provincia de Buenos Aires y que contengan fluidos a presión. Quedan exceptuados aquellos
recipientes que estén alcanzados por otras normativas específicas, como los cilindros de G.N.C. alcanzados por
normas del ENARGAS. Regula sobre recipientes sometidos a presión con fuego (calderas o generadores de vapor) y
sobre recipientes sometidos a presión sin fuego (pulmones de aire, acumuladores óleo dinámicos, matafuegos,
recipientes para cloro líquidos, etc.). Todo recipiente que se deba habilitar ya sea desde la fabricación o instalado,
debe estar respaldado por: memorias de cálculos de resistencia, de acuerdo a normas internacionales (ASME, DIN,
ISO, AD2000, etc.), planos, dueño o destinatario del recipiente, cronogramas de fabricación o inspecciones y todo
abalado por la firma de un profesional de la Ingeniería habilitado, y registrado ante la SPA.
Para una habilitación de recipientes con menos de 30 años de antigüedad comprobables, los ensayos deben ser al
menos prueba hidráulica, medición de espesores, control de elementos de seguridad y cálculos resistentes. Para
recipientes con más de 30 años de antigüedad o aquellos que no pueda establecerse su edad o procedencia se
tramitan con una Extensión de Vida. Los ensayos son los mismos que en una habilitación, pero debe agregarse el
cálculo de vida remanente contemplando la tasa de corrosión y espesor remanente.En el control periódico la prueba
hidráulica es quinquenal para recipientes a presión sin fuego y es anual para los recipientes con fuego. La medición
de espesores se efectúa en todas las oportunidades.
La homologación es aplicada a recipientes fabricados en otras jurisdicciones o importados, donde se acompaña con
la memoria de cálculos toda la documentación y certificados que respalden los ensayos realizados, radiografías,
espesores, prueba hidráulica, materiales, planos. En su Apéndice 1 describe los requisitos para los profesionales
actuantes, metodología de trabajo, inspección de los recipientes y cuadro de periodicidad de inspecciones (tabla).
Equipo
Ensayo
Generadores de Vapor
Recipientes para Aire Comprimido
Recipientes para Amoníaco
Recipientes para Cloro
Recipientes Criogénicos
Tanques para Anhídrido Carbónico
Cillindros Calefaccionados con Vapor
Periodicidad
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Anual
Medición de Espesores
Anual
Control de los Elementos de Seguridad
Semestral
Rendimiento Térmico
Semestral
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Quinquenal
Medición de Espesores
Anual
Control de los Elementos de Seguridad
Anual
Inspección Visual Interna y Externa
Anual
Medición de Espesores
Anual
Control de los Elementos de Seguridad
Anual
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Quinquenal
Medición de Espesores
Anual
Control Visual
Semestral
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Cuando se realice
Prueba de Estanqueidad
una reparación Quinquenal
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Decenal
Medición de Espesores
Decenal
Prueba Hidráulica o Emisión Acústica
Cuando se realice una rep.
Medición de Espesores
Anual
Tabla 1. Periodicidad de ensayos de recipientes a presión.
Table 1. Periodicity of pressure vessel tests.
6. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
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16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
Aplicando las técnicas antes descriptas, que el profesional considere necesario, y cumpliendo con los períodos
establecidos en las reglamentaciones, el profesional debe realizar un análisis de los resultados obtenidos y decidir si
el recipiente es apto para operar o seguir operando en las condiciones establecidas.
Lo más esperado es que el recipiente verifique en todos sus controles y por lo tanto se habilitará sin más trámites
que los de forma. No obstante los datos obtenidos deben analizarse a través del tiempo y estadísticamente para poder
conocer y calcular un dato de suma importancia que es “la vida remanente del recipiente”, a partir de la pérdida de
espesores por corrosión.
En el caso que un recipiente no verifique en los cálculos de espesores mínimos necesarios, se debe sacar de servicio
inmediatamente. Luego de esto puede ser posible que se habilite a una presión menor a la cual verifique, pero será el
propietario del mismo quién establezca su disponibilidad. En el caso de que ocurran fallas en operación o en
pruebas, pueden ser evaluadas la viabilidad de las reparaciones siempre y cuando los procedimientos y las prácticas
utilizadas sigan las pautas del código API 510.
De estas posibilidades de resultados debe surgir además un plan de mantenimiento y registros que pongan de
manifiesto y con antelación, posibles fallas o previsibilidad de las mismas a los efectos de minimizar costos de
paradas en urgencia, costos por daños causados por roturas y planificación de inversiones para reposición de
aquellos recipientes que se consideren cercanos al fin de su vida útil. En las figuras 4 y 5 se muestran distintos
resultados obtenidos.
La figura 6 muestra una reparación con parches solapados. Si bien el API 510 los contempla, en este caso no se
cumple en su totalidad con dicho código, dado que éste recomienda para este tipo de parches, efectuar bordes
redondeados para no generar concentración de tensiones.
Figura 6. Recipiente reparado.
Figure 6.Repaired vessel.
CALCULO ENVOLVENTE CILINDRICA SEGUN ASME VIII - DIV. 1
Espesor mín. medido en la Envolvente ...................
Te 4.2 mm
Presión de Trabajo ....................................................
Pt 9
kgf
cm
te
Espesor Mín. Requerido por cálculo:
2
3.61 mm
Debido a que el espesor mínimo en la envolvente (Te) es mayor que el espesor requerido (te)
Quedando un sobreespesor para corroción de:
C
Te te
Presión Max. admisible por cálculo:
Pe
10.49
C
VERIFICA
0.59 mm
kgf
cm
2
Debido a que la presión de trabajo (Pt) es menor a la presión máxima admisible (Pe)
VERIFICA
Figura 4. Cálculo con resultado satisfactorio.
16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina
479
Figure 4. Calculus with satisfactory result.
CALCULO CABEZAL SEMIELIPTICO SEGUN ASME VII - DIV. 1
Espesor mín. medido en el Cabezal ...........................
Tc 3.2mm
Presión de Trabajo .....................................................
Pt 9
kgf
cm
tc
Espesor Mín. Requerido por Cálculo:
2
3.57 mm
Debido a que el espesor mínimo en el cabezal (Tc) es menor que el espesor requerido (tc)
Quedando un sobreespesor para corroción de:
C Tc tc
Presión Max. admisible por Cálculo:
Pc
8.06
C
NO VERIFICA
0.37 mm
kgf
cm
2
Debido a que la presión de trabajo (Pt) es mayor a la presión máxima admisible (Pc)
NO VERIFICA
Figura 5. Cálculo con resultado no satisfactorio.
Figure 5. Calculus with unsatisfactory result.
7. CONCLUSIONES
De acuerdo a los conceptos desarrollados anteriormente se concluye que debe tenerse en cuenta:
™ Que un recipiente a presión es un acumulador de energía
™ Que como tal las tensiones en sus paredes son elevadas
™ Que si por alguna razón se llega a la rotura del contenedor se produce una expansión brusca que puede traer
graves consecuencias
™ Que en algunos casos los fluidos contenidos son contaminantes (medio ambiente y personas)
™ Que la realidad indica que el colapso llega y se produce en forma brusca
™ Que por lo tanto deben chequearse periódicamente los elementos de seguridad que posean
™ Que se debe mantener la trazabilidad (identificación) del recipiente
™ Que se debe mantener a resguardo toda la documentación entregada por el fabricante
™ Que de surgir la necesidad de instalación de un recipiente a presión nuevo, éste sea provisto por fabricantes
que se ajusten en sus métodos de producción a normas reconocidas
™ Que hay que tener especial cuidado cuando se intercambian recipientes, ya sea de máquinas o de sectores
en cuanto a las nuevas condiciones de trabajo, presión, ambiente, temperatura, etc.
™ Que los responsables de los recipientes deben llevar un historial de los recipientes instalados y deberían
mantener una rutina de mantenimiento (check list, verificación de funcionamiento de las válvulas de
seguridad, estado general del recipiente, bases y apoyos, manómetros, etc.)
™ Que cumplir con las normas no es un gasto, sino que es una inversión en seguridad
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16th IAS Rolling Conference, 2006, San Nicolas, Argentina