Los recipientes a presión son equipos importantes en diversas industrias, como la del petróleo, el gas natural, la petroquímica, las centrales eléctricas y la industria química. Estos tanques se utilizan para almacenar fluidos a alta presión y se fabrican en diversas formas dependiendo de los requisitos técnicos y de aplicación. La forma de un recipiente a presión tiene un impacto directo en su rendimiento, resistencia mecánica, distribución de tensiones y aplicación. En este artículo estudiaremos los tipos de recipientes a presión en función de su forma y analizaremos las características de cada tipo de recipiente a presión.
1. Introducción a los recipientes a presión
Un recipiente a presión es un contenedor utilizado para almacenar o procesar fluidos (gas o líquido) a una presión diferente a la del entorno circundante. Estos tanques deben poder soportar presiones internas y externas y cumplir con estrictos estándares de seguridad como el ASME BPVC (Código de calderas y recipientes a presión de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos).
Factores que afectan la selección de la forma del recipiente a presión:
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Presión laboral
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temperatura
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Tipo de líquido almacenado
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Espacio de instalación y restricciones ambientales
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Costos de construcción y mantenimiento
2. Los recipientes a presión se clasifican por forma.
Los recipientes a presión se dividen en varias categorías principales según su geometría y apariencia:
2-1. Recipiente a presión cilíndrico
El tipo más común de recipiente a presión es el tanque cilíndrico, que se utiliza ampliamente debido a su estructura simple y buena resistencia a alta presión.
Tipos de tanques cilíndricos:
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Tanques cilíndricos de extremos planos:
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Su costo de construcción es bajo.
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Adecuado para baja presión.
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Por último, se requieren medidas de refuerzo como nervaduras para evitar deformaciones.
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Tanques cilíndricos con forma de disco o hemisféricos:
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Tiene mayor resistencia a la presión.
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Su distribución de tensión es más uniforme.
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Se suelen utilizar formas cuasiesféricas o hemisféricas .
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Ventajas de los tanques de almacenamiento cilíndricos:
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Fácil de construir y rentable.
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Capacidad de montaje horizontal o vertical
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Fácil mantenimiento
Desventajas de los tanques cilíndricos:
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A presiones muy altas (por encima de 30 bar) se requieren espesores de pared mayores.
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Si se utilizan extremos planos, las tensiones se concentrarán en las esquinas.
2-2. Recipiente de presión esférico
Los tanques esféricos, gracias a su geometría, tienen una distribución óptima de la tensión y son adecuados para presiones muy altas (por ejemplo, más de 50 bar).
Aplicación de tanques de almacenamiento esféricos:
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Almacenamiento de gases a alta presión como GLP y GNL
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Para las industrias aeroespacial y militar
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Tanques de almacenamiento de refinería
Ventajas de los tanques de almacenamiento esféricos:
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Resistencia a altas presiones
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Distribución uniforme de la tensión en todos los puntos
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Menor superficie de contacto con el entorno (menor pérdida de calor)
Desventajas de los tanques de almacenamiento esféricos:
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Altos costos de construcción
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Ocupa más espacio que los tanques cilíndricos.
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Construcción e instalación más complejas
2-3. Recipiente a presión cónico
Estos tanques tienen una sección transversal cónica y se utilizan a menudo cuando es necesario descargar o transferir un material más fluido.
Usos del tanque cónico:
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Silos de almacenamiento de material en polvo
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Tanque de sedimentación de la industria química
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Reductor de flujo en columna de destilación
Ventajas de los tanques cónicos:
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Fácil descarga
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Reduce la sedimentación en el fondo del tanque.
Desventajas de los tanques cónicos:
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Concentración de tensiones en la conexión entre el cono y el cilindro
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Diseño más complejo que los tanques cilíndricos.
2-4. Recipiente a presión combinado
En algunos casos, se utiliza una combinación de diferentes formas para lograr un rendimiento óptimo. Por ejemplo:
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Tanque cilíndrico con extremos esféricos
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Tanque cilíndrico con fondo cónico
Usos del tanque combinado:
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Reactores químicos
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Tanque de almacenamiento multiusos
3. Factores que afectan la selección de la forma del recipiente a presión
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Presión de trabajo: Los tanques esféricos son más adecuados para alta presión, los tanques cilíndricos son más adecuados para presión media.
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Espacio de instalación: Los tanques cilíndricos horizontales son adecuados para ocasiones con espacio limitado, y los tanques verticales son adecuados para ocasiones con alturas mayores.
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Costo de construcción: Los tanques cilíndricos son más rentables que los tanques esféricos.
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Tipo de fluido: Los fluidos corrosivos o tóxicos pueden requerir diseños especiales.
4. Conclusión
La selección de la forma correcta del recipiente a presión depende de varios factores, como la presión de operación, el tipo de fluido, el espacio de instalación y el costo. Los tanques cilíndricos son el tipo más común, mientras que los tanques esféricos son adecuados para presiones muy altas. Los tanques cónicos y los tanques combinados también se utilizan para fines especiales . La elección de la forma del tanque afecta directamente su rendimiento y vida útil en términos de diseño y estándares de seguridad.
Si planea seleccionar o diseñar un recipiente a presión, es importante consultar con un ingeniero experimentado y seguir normas internacionales como ASME Sección VIII .