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Tema 12: Cálculo de Tensiones según Norma
1. Pág. 6 nos presenta como ejemplo al material “A285 Gr A”; sin embargo, en la tabla “A-1” tenemos dos filas con el mismo nombre de material con diferentes “Spec. No.” Uno con “A134” y el otro con “A672”. ¿en que se diferencia estos 02 materiales?
2. Pág. 8 nos menciona que podría ocurrirle al material si se expone prolongadamente a una elevada temperatura (conversión de carburos a grafito). ¿Qué podría ocurrirle al material si se expone prolongadamente a la temperatura mínima de diseño?, valor obtenido de la tabla “A-1” o figura 323.2.2A.
3. Pág .12, favor me ayuda a calcular como ejemplo las tensiones admisibles Sc y Sh:
Tmin = 50 F
Tmax = 150 F
Sc = ???
Sh = ???
¿es válido interpolar?
4. Pág. 13,
4.1. Letra Normal, infiero que es el “menor valor” de Sa = 1/3 Su o Sa = 2/3 Sy ¿es correcto esta afirmación?
4.2. Letra Cursiva, 2/3 Sy < Sa < 90% Sy o 66.67% Sy < Sa < 90% Sy, La tensión admisible varía desde 66.67 % hasta 90% del Sy, ¿de que depende para elegir un valor en ese rango? ¿Cuándo se tomaría este rango en lugar de letra Normal?
4.3. Letra Negrita, Sa = 90%, ¿Cuándo se tomaría este valor en lugar de Letra normal y/o Letra Cursiva
4.4. En el ejemplo citado de “acero inoxidable Cromo Níquel (18cr-10Ni-Ti)” todos tienen el valor de “16.7 KSI”, que es igual a Sa = 2/3 Sy = 2/3 x 25 = 16.7 ¿Por qué los 03 tipos de letra (normal, cursiva y negrita) tienes el mismo valor de 16.7? (imagen 1)
5. Pág. 22, en el párrafo en ingles dice “… factor times 90% of the yield strength at temperature for materials other than those with nonductile behavior.” ¿esta alternativa de factor 90% se usa cuando para materiales dúctiles que no están listados en la Tabla A-1?
6. Pág. 26, tomando la suposición presentada Sc = Sh, SL = 0 y f = 1, si lo reemplazo en la ecuación original:
SA = f(1.25 Sc + 0.25 Sh), entonces SA= 1,5 Sh
¿Es correcto este razonamiento?
7. Pág. 29, con la teoría enunciada de Sadmisible = 2Sy, ¿sugiere en la vida real como aplicación, la primera puesta en marcha o comisión, podríamos recomendar a los operadores de la planta que podría sobrepasar la presión de diseño hasta que el esfuerzo admisible alcance el doble del esfuerzo de fluencia?
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1 Respuesta
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6601
Buenos días Luis!
Paso a contestarte tus cuestiones para aclarar estos conceptos:
1. Pág. 6 nos presenta como ejemplo al material “A285 Gr A”; sin embargo, en la tabla “A-1” tenemos dos filas con el mismo nombre de material con diferentes “Spec. No.” Uno con “A134” y el otro con “A672”. ¿en que se diferencia estos 02 materiales?
En este caso, esas especificaciones determinan la construcción de la tubería. Pueden verse un par de páginas antes de comenzar las Tablas A-1 y sucesivas (aproximadamente en la página 150 y se titula (“Indice de especificaciones para Apéndice A”) . En este caso:
A134: Tubería de acero soldado por fusión eléctrica (tamaños NPS 16 y mayores
A672: Tubería de acero soldado por fusión de arco eléctrico, para servicio a alta presión y temperaturas moderadas
2. Pág. 7 nos menciona que podría ocurrirle al material si se expone prolongadamente a una elevada temperatura (conversión de carburos a grafito). ¿Qué podría ocurrirle al material si se expone prolongadamente a la temperatura mínima de diseño?, valor obtenido de la tabla “A-1” o figura 323.2.2A.
Es una pregunta muy interesante Luis, pero en este caso no hay evidencias experimentales de que la exposición prolongada a la temperatura mínima tenga un efecto cambiante en la estructura del material. No obstante, si lo exponemos d forma prolongada a temperaturas inferiores a ésta, si podríamos perder resistencia y flexibilidad provocadas por un endurecimiento del mismo
3. Pág .12, favor me ayuda a calcular como ejemplo las tensiones admisibles Sc y Sh:
Tmin = 50 F
Tmax = 150 F
Sc = ???
Sh = ???
¿es válido interpolar?
No debemos interpolar. Es importante este concepto ya que las tensiones admisibles disminuyen a medida que aumenta la temperatura por lo que la interpolación no es válida.
En este caso que expone deberemos tomar Sc como el valor de tensión para 100ºF y Sh como el valor a 200ºF, ya que siempre deberemos coger el valor superior de temperatura, al ser el que arroja menor tensión admisible y, por tanto, mayor seguridad
4. Pág. 13,
4.1. Letra Normal, infiero que es el “menor valor” de Sa = 1/3 Su o Sa = 2/3 Sy ¿es correcto esta afirmación?
Efectivamente, será el menor de esos dos valores
4.2. Letra Cursiva, 2/3 Sy < Sa < 90% Sy o 66.67% Sy < Sa < 90% Sy, La tensión admisible varía desde 66.67 % hasta 90% del Sy, ¿de que depende para elegir un valor en ese rango? ¿Cuándo se tomaría este rango en lugar de letra Normal?
La elección de una letra u otra no depende del ingeniero. Fíjate como al aumentar la temperatura el tipo de letra va cambiando. Estas indicaciones solamente nos dan una idea de como de “cerca” estamos del límite admisible. La decisión de una letra u otra vendrá determinada por la temperatura de la instalación, pues es esta la que gobierna este parámetro.
Fíjate como, por ejemplo, para 200ºF no hay posibilidad de elegir letra normal, sólo cursiva
4.3. Letra Negrita, Sa = 90%, ¿Cuándo se tomaría este valor en lugar de Letra normal y/o Letra Cursiva
Como te comentaba en el punto anterior, dependerá de la temperatura de la instalación
4.4. En el ejemplo citado de “acero inoxidable Cromo Níquel (18cr-10Ni-Ti)” todos tienen el valor de “16.7 KSI”, que es igual a Sa = 2/3 Sy = 2/3 x 25 = 16.7 ¿Por qué los 03 tipos de letra (normal, cursiva y negrita) tienes el mismo valor de 16.7?
Tienen el mismo valor pero, según lo explicado anteriormente, cada uno de ellos va estando cada vez más cerca del límite elástico. Estos valores los decide ASME en función de pruebas experimentales por lo que lo único que debemos tener en cuenta como ingenieros es que a aumentar la temperatura los valores se acercan más al límite elástico y, por tanto, debemos considerarlo cuando estemos resolviendo el sistema para no elegir una solución que esté muy al límite del máximo admisible
5. Pág. 22, en el párrafo en ingles dice “… factor times 90% of the yield strength at temperature for materials other than those with nonductile behavior.” ¿esta alternativa de factor 90% se usa cuando para materiales dúctiles que no están listados en la Tabla A-1?
Esta alternativa se usa para servicios severos de alta temperatura (según el párrafo 300.2) y NO tengan un comportamiento dúctil
6. Pág. 26, tomando la suposición presentada Sc = Sh, SL = 0 y f = 1, si lo reemplazo en la ecuación original:
SA = f(1.25 Sc + 0.25 Sh), entonces
¿Es correcto este razonamiento?
En este caso debe operare teniendo en cuenta que SL es mayor que Sh y , por tanto, hay que añadir la diferencia entre ambos al término 0,25sh, quedando:
SA = f(1.25 (Sc + Sh)-SL)
Quedando que SA=2,5
7. Pág. 29, con la teoría enunciada de Sadmisible = 2Sy, ¿sugiere en la vida real como aplicación, la primera puesta en marcha o comisión, podríamos recomendar a los operadores de la planta que podría sobrepasar la presión de diseño hasta que el esfuerzo admisible alcance el doble del esfuerzo de fluencia?
¡En ningún caso debe sugerirse tal práctica a los operadores de Planta!. Estas explicaciones se basan en la teoría y las aproximaciones y escenarios ideales. En la vida real encontramos múltiples factores que pueden influir en el comportamiento de nuestra instalación y cualquiera de ellos puede desembocar en un fallo catastrófico si no se opera con cautela.
Lo que queremos mostrar en este apartado es la teoría de los ciclos de operación, acostumbramiento del material, y diferentes ciclos térmicos.
Si bien es verdad, que en determinadas ocasiones nuestro sistema no se verá afectado por sobrepasar el límite elástico, esta práctica debe ser medida y controlada de forma exhaustiva para comprobar que el relajamiento del material se produce según nuestra teoría. Puede suceder a veces que el material no se relaje hasta el punto que queremos y estemos sometiendo a nuestra instalación una y otra vez a superar dos veces el límite elástico, provocando el fallo del sistema.
Por favor ¡No sugiera a los operadores de Planta sobrepasar 2 veces el límite elástico como práctica segura!
Espero haberle ayudado Luis! Muchas gracias por utilizar el foro. Estas preguntas han resultado muy interesantes,
Saludos!!
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