DISEÑO

PG-16 General

PG-16.1 El diseño de las calderas de potencia, calderas de agua a alta temperatura y otras partes

sometidas a presión, incluidas dentro del alcance de estas reglas, debe cumplir con los requisitos

generales de diseño presentados en los siguientes párrafos además de los requisitos específicos para el

mismo incluidos en las Partes aplicables de esta Sección que correspondan a los métodos usados para

la construcción. Esta Sección no contiene las reglas para cubrir todos los detalles posibles del diseño.

Cuando no estén presentes las reglas detalladas, el propósito es que el Fabricante, sujeto a la

aceptación del Inspector, brinde los detalles del diseño que serán tan seguros como aquellos

suministrados por esta Sección. Esto puede lograrse por medio de los métodos analíticos apropiados,

por el uso de las reglas de otros códigos de diseño, o según lo permita PG-18 por medio de pruebas de

comprobación.

PG-16.2 Cuando se diseñen las partes sometidas a presión de un generador de vapor con circulación

forzada, sin nivel fijo de agua-vapor, para distintos niveles de presión, como lo permite PG-21.2, el

propietario debe proporcionar o facilitar el suministro del diagrama de diseño del sistema de presión

de la caldera, certificado por un Ingeniero Profesional con experiencia en el diseño mecánico de

plantas de generación eléctrica. El diagrama debe suministrar la siguiente información.

PG-16.2.1 La ubicación relativa de las diferentes partes sometidas a presión dentro del alcance de la

Sección I, con respecto a la trayectoria del flujo de agua-vapor.

PG-16.2.2 Una línea que represente la presión máxima sostenida esperada como se describe en PG-

21.2, y que indique la variación esperada en la presión a lo largo de la trayectoria del flujo de agua-

vapor.

PG-16.2.3 La máxima presión de trabajo admisible de las diferentes partes sometidas a presión.

PG-16.2.4 La ubicación y presión de ajuste de los dispositivos de protección contra la sobrepresión.

Debe adjuntarse una copia de este diagrama al Reporte de Datos Maestro según PG-113.

PG-16.3 Espesores Mínimos.

A excepción de las calderas eléctricas construidas de acuerdo con las reglas de la Parte PEB, el espesor

mínimo de cualquier placa de caldera sometida a presión es de 1/4 pulg. (6 mm). El espesor mínimo de

las placas, que no sean las del cuerpo, en las cuales pueden aplicarse las riostras es de 5/16 pulg. (8

mm).

Cuando se utiliza una tubería superior a NPS 5 (DN 125) en lugar de placa para el cuerpo de los

componentes cilíndricos sometidos a presión, el espesor mínimo de la pared es de 1/4 pulg. (6 mm).

PG-16.4 Tolerancia inferior del espesor en placas.

En las construcciones conforme al Código, puede usarse material de placa que no sea más delgado que

0.01 pulg. (0.3 mm) con respecto al espesor calculado, siempre que la especificación del material

permita el suministro de dichas placas no más delgadas que 0.01 pulg. (0.3 mm) del espesor ordenado.

PG-16.5 Tolerancia inferior del espesor en tuberías y tubos.

No se debe solicitar el material de los tubos y tubería de un espesor más delgado que el calculado a

partir de la fórmula aplicable en esta Sección. El material solicitado debe incluir la provisión para la

tolerancia inferior permitida de fabricación, como lo indica la especificación aplicable en la Sección II

para tubos o tuberías.

PG-17 Fabricación por medio de una combinación de métodos

Se puede diseñar y fabricar una caldera y sus partes por medio de una combinación de métodos de

fabricación presentados en esta Sección, siempre que se cumplan las reglas aplicables para los

métodos respectivos de fabricación y la caldera se limite al servicio permitido por el método de

fabricación que tenga los requisitos más restrictivos.

PG-18 Validación del diseño por medio de una prueba de comprobación

Cuando no se disponga de reglas y sea imposible calcular con un razonable grado de seguridad la

resistencia de una caldera o cualquier parte de ésta, el fabricante puede fabricar un prototipo a escala,

para de acuerdo con las Prácticas Estándar en la Realización de Pruebas Hidrostáticas en Partes de una

Caldera a Presión, establecer de acuerdo con A-22, la “Prueba de comprobación para establecer la

máxima presión de trabajo admisible”.

PG-19 Conformado en frío de materiales austeníticos

Las áreas conformadas en frío de componentes sometidos a presión, fabricados de aleaciones

austeníticas, deben tratarse térmicamente durante 20 minutos por pulgada de espesor o 10 minutos,

lo que sea mayor, a las temperaturas indicadas en la Tabla PG-19 según las siguientes condiciones:

(a) la temperatura del conformado final es inferior a la temperatura mínima de tratamiento

térmico indicada en la Tabla PG-19

(b) la temperatura de diseño del metal y las deformaciones de conformado exceden los límites

indicados en la Tabla PG-19

Las deformaciones de conformado deben calcularse de la siguiente manera:

(1) Cilindros conformados a partir de placas

(2) Tapas esféricas o cóncavas conformadas a partir

(3) Curvas de tubos y tuberías

Donde:

R = radio de curvatura nominal respecto de la línea central de la tubería o del tubo

Rf = radio medio después de conformado

Ro = radio medio original (igual a infinito para una placa plana)

r = radio exterior nominal de la tubería o del tubo

t = espesor nominal de la placa, tubería, o tubo antes del conformado

PG-19.1 Cuando las deformaciones por el conformado no se pueden calcular de acuerdo con lo

indicado en PG-19, el fabricante tiene la responsabilidad de determinar la máxima deformación de

conformado.

(1) La normalización y el templado deberán realizarse conforme a los requisitos en la especificación del material base y no deberán realizarse localmente.

El material debe recibir un tratamiento térmico en su totalidad o el área deformada en frío (incluida la transición a la porción no deformada) debe separarse del resto del tubo o del componente y someterse a un tratamiento térmico por separado o sustituirse.(2) Los tratamientos térmicos post curvatura deben realizarse de 1,350ºF a 425ºF (730ºC a 775ºC) durante 1 hr/pulg. (1 hr/25 mm) o 30 minutos como mínimo. Alternativamente, es posible realizar una normalización y un templado conforme a los requisitos en la especificación del material base.(3) Para los materiales que tienen una deformación superior al 5% pero igual o menos que el 25% de deformación con temperaturas de diseño menores o iguales que 1,115ºF (600ºC), si una porción del componente se calienta a una temperatura superior a la del tratamiento térmico permitida anteriormente, se deberá realizar una de las siguientes acciones:

a) El componente en su totalidad debe renormalizarse y templarse.b) El esfuerzo admisible debe ser aquel para el material de Grado 9 (por ejemplo, SA-213 T9, SA-335 P9 o

las especificaciones equivalentes del producto) a la temperatura de diseño, siempre y cuando esa porción del componente que se calentó a una temperatura superior a la temperatura máxima de soporte esté sujeta a tratamiento térmico final dentro del rango de temperatura y durante el tiempo requerido en la Nota (2) anterior. La utilización de esta disposición debe incluirse en el Reporte de Datos del Fabricante.

(4) Si se realiza una soldadura longitudinal a una porción del material deformada en frío, esa porción deberá normalizarse y templarse, antes o después de la soldadura. Esta normalización y el templado no deberán realizarse localmente.

FIG. PG-19 OPERACIONES DE CONFORMADO EN FRÍO DE TUBERÍAS

PG-21 Máxima presión de trabajo admisible (MAWP)

La máxima presión de trabajo admisible es la presión determinada mediante el empleo de los valores

de esfuerzo admisible, las reglas de diseño, y las dimensiones designadas en esta Sección. Cada vez

que se utilice el término máxima presión de trabajo admisible en esta Sección del Código, se hacer

referencia a la presión manométrica, o la presión por encima de la atmosférica.

PG-21.1 Ninguna caldera, a excepción de un generador de vapor de circulación forzada sin nivel fijo de

agua-vapor que cumpla con las disposiciones de PG-67, debe operarse a una presión mayor que la

máxima presión de trabajo admisible, a no ser que la válvula o las válvulas de alivio de presión estén

descargando. En ese momento, la máxima presión de trabajo admisible no debe excederse más del

6%.

PG-21.2 En un generador de vapor de circulación forzada sin nivel fijo de agua-vapor se permite

diseñar las partes sometidas a presión, a lo largo de la trayectoria de flujo de agua-vapor, para

diferentes niveles de presión.

La máxima presión de trabajo admisible de cualquier parte no debe ser menor que la requerida por las

reglas de la Parte PG para las máximas condiciones esperadas y sostenidas9 de presión y temperatura

a las que esa parte está sometida excepto cuando opera uno o más de los dispositivos de protección

contra la sobrepresión cubiertos por PG-67.4.

PG-22 Cargas

PG-22.1 Los esfuerzos originados por la presión hidrostática deben tenerse en cuenta para determinar

el espesor mínimo requerido, a no ser que se disponga de otra manera. También deben considerarse

los esfuerzos adicionales impuestos por efectos diferentes a la presión de trabajo o la cabeza

hidrostática que incrementen el esfuerzo promedio en más de un 10% del esfuerzo de trabajo

admisible. Estos efectos incluyen el peso de los componentes y sus contenidos, y el método de

soporte.

PG-22.2 Vea PW-43, para las cargas en los anexos estructurales.

PG-23 Valores de esfuerzo para fórmulas de cálculo

PG-23.1 Los valores de esfuerzo máximo admisible en las Tablas 1A y 1B de la Sección II, Parte D, son

los esfuerzos unitarios que deben usarse en las formulas de esta Sección, para calcular el espesor

mínimo requerido o la máxima presión de trabajo admisible de una parte sometida a presión (vea el

Apéndice 1 de la Sección II, Parte D).

PG-23.2 Los valores del límite de fluencia para el uso en PFT-51 pueden encontrarse en la Tabla Y-1 de

la Sección II, Parte D.

PG-23.3 En la publicación de la Edición 2004, la Sección II, Parte D se publicó en dos versiones

separadas.

Una versión contiene los valores sólo en el Sistema de Medidas de los Estados Unidos, y la otra

contiene sólo las unidades del SI (Sistema Internacional de Unidades).

La selección de la versión que se vaya a usar depende del conjunto de unidades seleccionado para el

análisis.

PG-25 Factores de calidad para piezas de acero fundido

Debe aplicarse un factor de calidad como el que se especifica a continuación para los esfuerzos

admisibles de los materiales de las piezas de acero fundido incluidos en la Tabla 1A de la Sección II,

Parte D.

PG-25.1 Cuando la fundición sea inspeccionada solamente de acuerdo con los requisitos mínimos de la

especificación para el material, debe aplicarse un factor no mayor del 80%, a no ser que se sigan los

métodos especiales de examen prescritos por la especificación seleccionada, en cuyo caso, se permite

usar el factor más alto aplicable en este párrafo.

PG-25.2 Cuando la fundición cumpla con los requisitos desde PG-25.2.1 hasta PG-25.2.4., debe

aplicarse un factor no mayor del 100%.

PG-25.2.1 Todas las fundiciones de acero de 41/2 pulg. (114 mm) o menos de espesor nominal del

cuerpo, que no sean bridas de acero o accesorios que cumplan con ASME B16.5, y las válvulas que

cumplan con ASME B16.34, deben inspeccionarse como se especifica desde PG-25.2.1.1 hasta PG-

25.2.1.5.

PG-25.2.1.1 Todas las áreas críticas, incluidos los empalmes de todas las entradas, elevadores, y los

cambios abruptos en la sección o en la dirección y las preparaciones en los extremos para soldar,

deben radiografiarse de acuerdo con el Articulo 2 de la Sección V, y las radiografías deben cumplir con

los requisitos del ASTM E 446, “Radiografías de referencia estándar para las fundiciones de acero de

hasta 2 pulg. (51 mm) de espesor”, o ASTM E 186, “Radiografías de referencia estándar para las

fundiciones de acero de pared gruesa [2 pulg. a 41/2 pulg. (51 mm a 114 mm)]”, dependiendo del

espesor de la sección. El nivel máximo de severidad aceptable para un factor de calidad del 100% es:

Para ASTM E 446 [fundiciones de hasta 2 pulg. (51 mm) de espesor]

Para ASTM E 186 [fundiciones desde 2 pulg. Hasta 41/2 pulg. (51 mm a 114 mm) de espesor]

PG-25.2.1.2 Todas las superficies de cada fundición, incluidas las superficies mecanizadas para el

asiento del empaque, deben examinarse con el método de partículas magnéticas, de acuerdo con PG-

25.2.1.2.1 o con el método de líquidos penetrantes de acuerdo con PG-25.2.1.2.2, después del

tratamiento térmico.

PG-25.2.1.2.1 La técnica para el examen con partículas magnéticas debe cumplir con el Artículo 7 de la

Sección V. No se aceptan las imperfecciones que causen indicaciones de partículas magnéticas que

excedan el grado 1 del Tipo I, el grado 2 del Tipo II, y el grado 3 del Tipo III, y las que excedan el grado 1

de los Tipos IV y V del ASTM E 125, “Fotografías de referencia estándar para las indicaciones con

partículas magnéticas en fundiciones ferrosas”.

PG-25.2.1.2.2 La técnica para el examen con líquidos penetrantes debe cumplir con el Artículo 6 de la

Sección V. No se aceptan las indicaciones de superficie determinadas por el examen con líquidos

penetrantes si exceden lo siguiente:

(a) todas las fisuras y grietas

(b) cualquier grupo de más de seis indicaciones lineales diferentes a aquellas indicadas (a), en

cualquier área rectangular de 11/2 pulg. x 6 pulg. (38 mm x 150 mm) o menos, o cualquier área

circular que tenga un diámetro de 31/2 pulg. (89 mm) o menos, estas áreas deben tomarse en

las ubicaciones más desfavorables con respecto a las indicaciones que se están evaluando

(c) Otras indicaciones lineales mayores de 1/4 pulg. (6 mm) de longitud para espesores de hasta

3/4 pulg. (19 mm) inclusive, mayores de 1/3 del espesor en longitud para espesores entre 3/4

pulg. y 21/4 pulg. (19 mm a 57 mm), y más de 3/4 pulg. (19 mm) de longitud para espesores de

más de 21/4 pulg. (57 mm). (Se aceptan las indicaciones alineadas, separadas una de la otra

por una distancia igual a la longitud de la indicación más larga.)

(d) Todas las indicaciones de imperfecciones no lineales que tengan cualquier dimensión que

supere 3/16 pulg. (5 mm)

PG-25.2.1.3 Cuando se produce más de una pieza fundida con un diseño particular, cada una de las

primeras cinco piezas debe inspeccionarse como se indicó anteriormente. Cuando se producen más de

cinco piezas fundidas, el examen debe realizarse en las cinco primeras piezas más una pieza adicional,

la cual representa las cinco piezas adicionales. Si se comprueba que la pieza adicional es inaceptable,

se debe inspeccionar cada una de las piezas restantes.

PG-25.2.1.4 Cualquier indicación que exceda lo máximo permitido en PG-25.2.1.1 y PG-25.2.1.2 es

causa de rechazo, a no ser que la fundición sea reparada con soldadura y el metal base haya sido

inspeccionado para asegurar que la imperfección ha sido retirada o reducida a un tamaño aceptable.

La reparación terminada debe someterse a una reinspección con el mismo método usado en la

inspección original y la pieza fundida reparada debe tratarse térmicamente después de la soldadura.

PG-25.2.1.5 Toda soldadura debe realizarse mediante procedimientos de soldadura calificados de

acuerdo con la Sección IX. La calificación del procedimiento debe realizarse en especímenes de prueba

de material fundido de la misma especificación y sujetos al mismo tratamiento térmico antes y

después de la soldadura tal como se aplicará al trabajo. Además, todos los soldadores y operadores

que realicen estas soldaduras deben ser calificados de acuerdo con la Sección IX.

PG-25.2.2 Todas las fundiciones de acero que tengan un cuerpo mayor de 41/2 pulg. (114 mm) de

espesor nominal deben inspeccionarse como se especifica desde PG-25.2.2.1 hasta PG-25.2.2.6.

PG-25.2.2.1 Todas las superficies de cada pieza fundida, incluidas las superficies mecanizadas para el

asiento del empaque, deben examinarse con el método de partículas magnéticas de acuerdo con PG-

25.2.1.2.1 o con el método de líquidos penetrantes de acuerdo con PG-25.2.1.2.2, después del

tratamiento térmico.

PG-25.2.2.2 Todas las partes de las piezas fundidas deben someterse a una inspección radiográfica

completa conforme al Artículo 2 de la Sección V. Las radiografías deben cumplir con los requisitos de

ASTM E 280, “Radiografías de referencia estándar para fundiciones de acero de pared gruesa, [41/2

pulg. a 12 pulg. (114 mm a 305 mm)]”.

El nivel máximo de severidad aceptable para un factor de calidad del 100% es:

PG-25.2.2.3 No se acepta ninguna indicación que exceda el máximo permitido en PG-25.2.2.1 y PG-

25.2.2.2.

La pieza fundida puede repararse con soldadura después que el metal base haya sido inspeccionado

con partículas magnéticas o líquidos penetrantes, para asegurar que la imperfección ha sido retirada o

reducida a un tamaño aceptable.

PG-25.2.2.4 La superficie de la soldadura terminada, en todas las reparaciones con soldadura cuya

profundidad exceda 1 pulg. (25 mm) o el 20% del espesor de la sección, lo que sea menor, debe

inspeccionarse con radiografía de acuerdo con PG-25.2.2.2, y con partículas magnéticas o líquidos

penetrantes. La superficie de la soldadura terminada y la primera capa de cada 1/4 pulg. (6 mm) de

espesor del metal soldado depositado, en todas las reparaciones con soldadura cuya profundidad sea

inferior al 20% del espesor de la sección, o 1 pulg. (25 mm), lo que sea menor, y todas las reparaciones

con soldadura en secciones que no se puedan radiografiar, deben inspeccionarse con partículas

magnéticas o líquidos penetrantes. Las pruebas con partículas magnéticas o líquidos penetrantes

deben hacerse después del tratamiento térmico post soldadura.

PG-25.2.2.5 Cuando la reparación con soldadura se realiza después del tratamiento térmico de la pieza

fundida, ésta debe tratarse térmicamente post soldadura.

PG-25.2.2.6 Toda soldadura debe realizarse mediante procedimientos de soldadura calificados de

acuerdo con la Sección IX. La calificación del procedimiento debe realizarse en especímenes de prueba

de material fundido de la misma especificación y sujetos al mismo tratamiento térmico antes y

después de la soldadura tal como se aplicará al trabajo. Además, todos los soldadores y operadores

que realicen estas soldaduras deben ser calificados de acuerdo con la Sección IX.

PG-25.2.3 Identificación y marcado. Cada pieza fundida a la que se le aplique un factor de calidad

superior al 80%, debe marcarse con el nombre, marca comercial, u otra identificación de trazabilidad

del fabricante y la identificación de la pieza, incluidos el factor de calidad de la pieza fundida y la

designación del material.

PG-25.2.4 El personal que realiza los exámenes radiográficos, con partículas magnéticas, o líquidos

penetrantes según este párrafo, debe estar calificado de acuerdo con la práctica escrita del empleador.

Los empleadores deben usar como guía el SNT-TC-1A10 o el CP-189, para establecer la práctica escrita

de calificación y certificación del personal.

Cuando el personal fue certificado de acuerdo con la práctica escrita del empleador, la cual está

basada en una edición anterior a la edición del SNT-TC-1A o del CP-189 indicada en A-360, estas

certificaciones son válidas para realizar los exámenes no destructivos requeridos por esta Sección,

hasta la próxima recertificación programada.

Cualquier recertificación, repetición de los exámenes o exámenes nuevos deben realizarse con la

práctica escrita del empleador basada en la edición del SNT-TC-1A o del CP-189 indicada en A-360.

PG-26 Factor de reducción de la resistencia de la junta soldada

A temperaturas elevadas, la resistencia a largo plazo de las juntas soldadas puede ser menor que la

resistencia a largo plazo del material base. La Tabla PG-26 especifica un factor de reducción de la

resistencia de la junta soldada, w, el cual debe usarse para representar la baja resistencia a largo plazo

cuando se determina el espesor requerido de los componentes que operan en el rango de la fluencia

lenta. Este factor se aplica cuando se diseñan cilindros que contienen soldaduras a tope longitudinales

y tapas hemisféricas o cualquier otra sección esférica que contiene segmentos unidos con soldadura.

Como se define en PW-11.2, se puede interpretar que las soldaduras a tope longitudinales incluyen las

soldaduras espirales (helicoidales). Los factores de reducción de la resistencia de las soldaduras se

aplican a las costuras realizadas con cualquier proceso de soldadura, con o sin la adición de metal de

aporte, independientemente de si la soldadura se realiza como parte de la fabricación del material, o

por el Titular del Certificado como parte de la fabricación según la Sección I. El diseñador es

responsable de determinar si los factores de reducción de la resistencia son aplicables para otras

soldaduras (por ejemplo, circunferenciales).

El factor de reducción de la junta soldada no se requiere cuando se evalúan cargas ocasionales, como

el viento y un sismo.

PG-27 Componentes cilíndricos sometidos a presión interna

PG-27.1 General. A no ser que se seleccionen los requisitos de A-317 en el Apéndice A, deben usarse

las fórmulas de este párrafo para determinar el espesor mínimo requerido o la máxima presión de

trabajo admisible de la tubería, tubos, tambores, cuerpos y cabezales, de acuerdo con las categorías

dimensionales apropiadas como se indica en PG-27.2.1, PG-27.2.2, y PG-27.2.3 para las temperaturas

que no excedan aquellas indicadas para los diferentes materiales incluidos en las Tablas 1A y 1B de la

Sección II, Parte D.

El espesor calculado y solicitado del material tiene que incluir los requisitos de PG-16.2, PG-16.3, y PG-

16.4.

Los cálculos de los esfuerzos deben incluir las cargas tal como se definen en PG-22, a no ser que la

fórmula indique lo contrario.

Cuando sea requerido por las disposiciones de este Código, se debe suministrar un margen en el

espesor del material para realizar las roscas y para obtener la estabilidad estructural mínima (vea PWT-

9.2 y PG-27.4, Notas 3 y 5).

Si en los cuerpos cilíndricos hay presencia de áreas locales delgadas, el espesor mínimo requerido

puede ser menor que el espesor determinado en PG-27, siempre que se cumplan todos los requisitos

del Apéndice obligatorio IV.

PG-27.2 Fórmulas para realizar los cálculos PG-27.2.1 Tubos — Hasta 5 pulg. (125 mm) inclusive de

diámetro exterior

Para los tubos descubiertos o tubos bimetálicos, cuando la resistencia del recubrimiento no está

incluida,11 use las siguientes ecuaciones:

Fig. PG-31 Algunos tipos aceptables de tapas y cubiertas planas sin riostras

NOTA GENERAL: las ilustraciones anteriores son solamente esquemáticas. Se aceptarán otros diseños

que cumplan con los requisitos de PG-31.

NOTAS:

(1) Para las ilustraciones (e), (f) y (g-1) las cubiertas circulares, C = 0.33m, C mín. = 0.20; las cubiertas

no circulares, C = 0.33. (2) Cuando se utilicen

roscas para tuberías, vea la Tabla PG-39.

PG-31.2 A continuación, se define la nomenclatura usada en este párrafo y en la Fig. PG-31:

C = factor adimensional, que depende del método de fijación de la tapa al cuerpo, tubería, o las

dimensiones del cabezal, y otros ítems incluidos en PG-31.4 a continuación. Los factores para las

cubiertas soldadas, también incluyen un factor de 0.667, el cual incrementa efectivamente los

esfuerzos admisibles para estas construcciones a 1.5S. D = longitud mayor de las tapas o cubiertas

no circulares medida perpendicularmente con respecto a la longitud menor.

d = diámetro, o longitud menor, medido como se indica en la Fig. PG-31. hg = brazo del

momento del empaque, igual a la distancia radial desde la línea del centro de los tornillos a la línea de

reacción del empaque, como se muestra en la Fig. PG-31, ilustraciones (j) y (k).

L = perímetro de la tapa atornillada no circular medido a lo largo de los centros de los orificios para los

tornillos. l = longitud de parte recta (faldón)

de tapas rebordeadas, medida desde la línea tangente del rebordeo, como se indica en la Fig.PG-31,

ilustraciones (a) y (c) m = relación adimensional tr/ts

P = máxima presión de trabajo admisible. r = radio interior

de esquina en una tapa conformada por rebordeo o forja. S = valor del esfuerzo

máximo admisible, psi (kPa), usando los valores indicados en la Tabla 1A de la Sección II, Parte D.

t = espesor mínimo requerido de la tapa o cubierta plana tf = espesor

nominal de la parte recta (faldón) en una tapa forjada, en los extremo más grandes, como se indica en

la Fig. PG-31., ilustración (b) th = espesor nominal de la tapa o cubierta

plana tr = espesor requerido para la presión de un cuerpo,

tubería o cabezal sin costura ts = espesor mínimo especificado del cuerpo, tubería o

cabezal tw = espesor a través de la soldadura de unión del borde de una tapa al

interior de un tambor, tubería o cabezal, como se indica en la Fig. PG-31., ilustración (g)

t1 = dimensión de la garganta de la soldadura de cierre, como se indica en la Fig. PG-31., ilustración (r)

W = carga total de los tornillos, como se define posteriormente en PG-31..3.2

Z = factor adimensional para las tapas y cubiertas no circulares, el cual depende de la relación entre la

longitud menor y la longitud mayor, como se indica en PG-31.3

PG-31.3 El espesor de las tapas planas sin riostras, cubiertas, y bridas ciegas, debe cumplir con uno de

los siguientes tres requisitos.

PG-31.3.1 Se aceptan las bridas ciegas circulares de materiales ferrosos, que cumplan con ASME

B16.5, para los diámetros y regímenes de presión-temperatura de la Tabla 2 de ese Estándar, si son de

los tipos representados en la Fig. PG-31., ilustraciones (j) y (k).

PG-31.3.2 El espesor mínimo requerido de las tapas planas sin riostras, cubiertas, y bridas ciegas

circulares debe calcularse según la siguiente ecuación:

excepto cuando la tapa, cubierta, o brida ciega estén unidas por tornillos, generando un momento en

el borde, [ilustraciones (j) y (k) de la Fig. PG-31.], en cuyo caso el espesor debe calcularse con la

siguiente ecuación:

Cuando se usa la ecuación (2) el espesor t debe calcularse para las condiciones de diseño y de asiento

del empaque, y debe usarse el mayor de los dos valores. Para las condiciones de diseño, el valor de P

es la máxima presión de trabajo admisible, se usa el valor de S a la temperatura de diseño, y W es la

suma de las cargas en los tornillos requerida para resistir la carga de la presión en el extremo y para

mantener la hermeticidad del empaque.14 Para el asiento del empaque, P es igual a cero, se usa el

valor de S a la temperatura ambiente, y W es el promedio de la carga requerida de los tornillos y la

carga disponible del área de tornillos actualmente utilizada.

PG-31.3.3 Las tapas planas sin riostras, las cubiertas o las bridas ciegas pueden ser cuadradas,

rectangulares, elípticas, oblongas, segmentadas o de cualquier otra forma no circular. Su espesor

requerido debe calcularse con la siguiente ecuación:

Con la limitación de que Z no necesita ser superior a 2-1/2.

La ecuación (3) no es aplicable para las tapas, cubiertas ni bridas ciegas no circulares fijadas con

tornillos que originen un momento flector en el borde al atornillarse [ilustraciones (j) y (k) de la Fig.

PG-31.]. Para las tapas no circulares de este tipo, el espesor requerido debe calcularse con la siguiente

ecuación:

Cuando se use la ecuación (5), el espesor t debe calcularse de la misma manera como se especificó

anteriormente para la ecuación (2).

PG-31.4 Para los tipos de construcción representados en la Fig. PG-31, los valores mínimos de C que

deben usarse en las ecuaciones (1) a (3) y (5) son:

Fig. PG-31, ilustración (a): C = 0.17 para las tapas rebordeadas circulares y no circulares, forjadas

integralmente o soldadas a tope al cuerpo, tubería o cabezal, con un radio interior de esquina que no

sea tres veces menor que el espesor requerido de la tapa, sin requisitos especiales con respecto a la

longitud de la parte recta (faldón) y cuando la soldadura cumpla con todos los requisitos para las

juntas circunferenciales indicadas en la Parte PW.

C = 0.10 para las tapas circulares, cuando la longitud de la parte recta (faldón) en las tapas del diseño

presentado anteriormente no sea inferior a

Cuando se use C = 0.10, la pendiente de las secciones de transición no debe ser mayor de 1:3.

Fig. PG-31, ilustración (b): C = 0.17 para las tapas circulares y no circulares forjadas integralmente o

soldadas a tope al cuerpo, tubería o cabezal, cuando el radio interior de esquina no sea tres veces

menor que el espesor de la parte recta (faldón) y cuando la soldadura cumpla con todos los requisitos

para las juntas circunferenciales indicados en la Parte PW.

Fig. PG-31., ilustración (c): C = 0.30 para las placas circulares bridadas y roscadas en el extremo de un

cuerpo, tubería, o cabezal, cuando el radio interior de esquina no sea menor de 3t, si el diseño de la

unión roscada contra la falla por corte, tensión, o compresión, que derive de la fuerza en el extremo

debido a la presión, esté basado en un factor de seguridad de al menos 4, y las partes roscadas sean al

menos tan resistentes como las roscas para la tubería estándar del mismo diámetro. Si se desea,

puede usarse una soldadura de sello.

Fig. PG-31, ilustración (d): C = 0.13 para las tapas planas circulares integrales cuando la dimensión d no

sea mayor de 24 pulg. (600 mm); la relación del espesor de la tapa con la dimensión d no sea menor de

0.05 ni mayor de 0.25; el espesor de la tapa th no sea menor que el espesor del cuerpo ts, el radio

interior de esquina no sea menor de 0.25t; y la construcción sea realizada por medio de técnicas

especiales de estampado y recalcado del extremo del cuerpo, tubería, o cabezal, similares a las usadas

en el cierre de los extremos de los cabezales.

Fig. PG-31, ilustraciones (e), (f) y (g-1): C = 0.33m pero no menos de 0.20 para las placas circulares y C =

0.33 para las placas no circulares, soldadas al interior del tambor, tubería o cabezal, y que de otra

manera cumplan con los requisitos para los tipos respectivos de tambores de caldera soldados,

incluido el tratamiento térmico post soldadura cuando sea requerido para el tambor, pero omitiendo

el examen volumétrico. Si se usa un valor de m menor de 1 en el cálculo de t, el espesor del cuerpo, ts,

debe mantenerse a lo largo de una distancia hacia adentro, desde la cara interior de la tapa igual o

mayor de 2√dts. El espesor mínimo de la garganta de las soldaduras de filetes en las ilustraciones (e) y

(f) deber ser al menos de 0.7ts. El tamaño de la soldadura tw en la ilustración (g-1) no debe ser 2 veces

menor que el espesor requerido de un cuerpo sin costura, ni 1.25 veces menor que el espesor nominal

del cuerpo, pero no necesita ser mayor que el espesor de la tapa. La soldadura debe depositarse en un

bisel de soldadura con la raíz de la soldadura en la cara interior de la tapa, como se ilustra en la figura.

Fig. PG-31, ilustración (g-2): C = 0.33 para placas circulares soldadas al interior del tambor, tubería, o

cabezal, y de otra manera cumplan con los requisitos para los tipos respectivos de tambores de caldera

soldados, incluido el tratamiento térmico post soldadura cuando sea requerido para el tambor, pero

omitiendo el examen volumétrico. Cuando la soldadura no se aplique en la cara interior del cabezal, el

espesor de la tapa que permanece sin soldar debe agregarse al espesor de la tapa calculado según PG-

31.3.2. El tambor o cabezal está limitado a NPS 4 o menor. C = 0.33 para las

placas no circulares, soldadas al interior del tambor, tubería, o cabezal, y de otra manera cumplan con

los requisitos para los tipos respectivos de tambores de caldera soldados, incluido el tratamiento

térmico post soldadura cuando sea requerido para el tambor, pero omitiendo el examen volumétrico.

El espesor mínimo de la garganta de las soldaduras de filetes en las ilustraciones (e) y (f) de la Fig. PG-

31.debe ser al menos de 0.7ts. El tamaño de la soldadura tw en la ilustración (g-1) no debe ser 2 veces

menor que el espesor requerido de un cuerpo sin costura, ni 1.25 veces menor que el espesor nominal

del cuerpo, pero no necesita ser mayor que el espesor de la tapa. La soldadura debe depositarse en un

bisel de soldadura con la raíz de la soldadura en la cara interior de la tapa, como se ilustra en la figura.

Fig. PG-31, ilustración (i): C = 0.33m pero no menos de 0.20 para las placas circulares, soldadas al

extremo del tambor, tubería, o cabezal, cuando se use una soldadura interior con un espesor mínimo

de garganta de 0.7ts. El ancho mínimo de la parte inferior del bisel de soldadura no debe ser menor de

1/8 pulg. (3 mm) y el borde expuesto no debe ser menor de ts o 1/4 pulg. (6 mm), el que sea menor. La

soldadura de filete interior se puede omitir siempre que ts no sea menor que 1.25tr y se utilice un

factor C de 0.33.

Fig. PG-31, ilustraciones (j) y (k): C = 0.3 para las tapas y cubiertas circulares y no circulares,

atornilladas al cuerpo, una brida, o una placa lateral como se indica en las figuras. Note que las

ecuaciones (2) ó (5) deben usarse debido al momento extra aplicado a la cubierta con los tornillos.

Cuando la placa de cubierta tiene biseles para un empaque periférico, como se muestra en la

ilustración (k), el espesor neto de la placa de cubierta debajo del bisel, o entre el bisel y el borde

exterior de la placa de cubierta no debe ser menor de

para las tapas y cubiertas circulares, no menos de para las tapas y

cubiertas no circulares.

Fig. PG-31, ilustraciones (m), (n) y (o): C = 0.3 para una placa circular insertada dentro del extremo de

un cuerpo, tubería, o cabezal y retenida en su sitio por un dispositivo de cierre mecánico positivo, y

cuando todos los medios posibles de falla, ya sea por corte, tensión, compresión, o deformación radial,

incluido el acampanado, como resultado de la presión o la expansión térmica diferencial, son evitados

con un factor de seguridad no menor de 4. Si se desea, puede usarse una soldadura de sello.

Fig. PG-31, ilustración (p): C = 0.25 para las cubiertas circulares y no circulares atornilladas al cuerpo,

bridas, o placas laterales, y con un empaque que cubra la cara completamente.

Fig. PG-31, ilustración (q): C = 0.75 para las placas circulares atornilladas dentro del extremo del

cuerpo, tubería, o cabezal y que tengan un diámetro interior d que no sea mayor de 12 pulg. (300

mm); o para las tapas que tengan una brida integral atornillada en el extremo del cuerpo, tubería, o

cabezal y que tengan un diámetro interior d que no sea mayor de 12 pulg. (300 mm); y cuando el

diseño de la unión roscada contra la falla, ya sea por corte, tensión, compresión, o deformación radial,

incluido el acampanado, como resultado de la presión o la expansión térmica diferencial, sean evitados

con un factor de seguridad no menor de 4. Si se usa una rosca cónica para tubería, deben cumplirse los

requisitos de la Tabla PG-39. Si se desea, puede usarse una soldadura de sello.

Fig. PG-31., ilustración (r): C = 0.33 para las placas circulares que tengan una dimensión d que no

exceda las 18 pulg. (450 mm) insertadas dentro del cuerpo, tubería, o cabezal, y soldadas como se

indica, y que de otra manera cumplan con los requisitos para los tambores de caldera soldados,

incluido el tratamiento térmico post soldadura, pero omitiendo el examen volumétrico. El extremo del

cuerpo, tubería, o cabezal debe reducirse, con un ángulo no menor de 30º, pero no mayor de 45º. La

reducción puede hacerse en frío siempre y cuando esta operación no dañe el metal. La garganta de la

soldadura no debe ser menor que el espesor de la tapa plana, cuerpo, tubería, o cabezal, el que sea

mayor.

Fig. PG-31., ilustración (s): C = 0.33 para las placas circulares biseladas que tengan una diámetro, d, que

no exceda las 18 pulg. (450 mm) insertadas dentro del cuerpo, tubería o cabezal, el extremo del cual

tiene una reducción en un ángulo no menor de 30º pero no mayor de 45º, y cuando el rebaje para el

asiento deje al menos el 80% del espesor del cuerpo. El biselado no debe ser inferior al 75% del

espesor de la tapa. La reducción debe realizarse cuando toda la circunferencia del cilindro haya sido

calentada uniformemente a la temperatura apropiada de forjado para superior a P = 5S/d (P = 125S/d).