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Diseño y Análisis de un Recipiente a Presión Vertical Típico Usando el Código ASME y la Técnica de FEA

Autores: Hazizi, Kristaq; Ghaleeh, Mohammad

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño y Análisis de un Recipiente a Presión Vertical Típico Usando el Código ASME y la Técnica de FEA


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Los objetivos del estudio
Recipiente a presión
Instalaciones de GLP
Código ASME
Autodesk Inventor
Análisis de elementos finitos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 23

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio tiene como objetivo abordar los peligros asociados con el diseño y la fabricación de recipientes a presión utilizados para almacenar líquidos peligrosos, centrándose específicamente en la creciente demanda de gas licuado de petróleo (GLP) en todo el mundo. La construcción de más instalaciones de GLP requiere la implementación de recipientes a presión más seguros para mitigar riesgos como explosiones y fugas. El objetivo principal de este proyecto es diseñar un recipiente a presión vertical, de acuerdo con el código de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), capaz de almacenar de manera segura 10 m de GLP presurizado. Para garantizar la seguridad del recipiente a presión, los investigadores emplearon Autodesk Inventor Professional 2023 para el modelado geométrico y utilizaron Inventor Nastran para el análisis de elementos finitos (FEA) para investigar desplazamientos, deflexiones y tensiones de von Mises. El recipiente tiene forma cilíndrica y cuenta con dos cabezales elípticos, dos boquillas, una puerta de hombre y cuatro soportes de patas. El análisis de FEA realizado con Autodesk Inventor Nastran permitió a los investigadores identificar áreas donde eran necesarias modificaciones estructurales para reducir la tensión dentro del recipiente. Los resultados revelaron una relación inversa entre el desplazamiento y el grosor de la sección del tanque. Además, el factor de seguridad mostró un aumento lineal a medida que aumentaba el grosor de la pared. Los investigadores consideraron cuidadosamente las presiones permisibles y determinaron el grosor de pared necesario para mantener tensiones máximas aceptables. Los hallazgos indican que el diseño del recipiente a presión es seguro frente a fallos. Entre los componentes, la puerta de hombre experimenta las tensiones más altas, seguida por la pared, mientras que los cabezales, boquillas y soportes de patas experimentan tensiones más bajas. Los investigadores también realizaron cálculos teóricos para todo el modelo y aseguraron que los resultados se encontraran dentro de límites aceptables, validando aún más su enfoque de diseño. La investigación enfatizó la importancia de diseñar recipientes a presión en cumplimiento con los códigos ASME para garantizar la seguridad y prevenir peligros asociados con un diseño y fabricación inadecuados. La combinación de Autodesk Inventor Professional e Inventor Nastran demostró ser un enfoque efectivo para simular y evaluar el rendimiento del recipiente a presión. A través del análisis, los investigadores encontraron que eran necesarias modificaciones en la estructura del recipiente a presión para reducir la tensión. Observaron una relación inversa entre el desplazamiento y el grosor de la sección del tanque, mientras que el factor de seguridad aumentó linealmente con el grosor de la pared. El análisis de distribución de tensiones reveló que la puerta de hombre y la pared experimentaron las tensiones más altas, mientras que los cabezales, boquillas y soportes de patas mostraron tensiones más bajas. Empleando el método de elementos finitos, se identificaron puntos de tensión potenciales dentro del recipiente a presión, lo que permitió realizar las modificaciones necesarias para mejorar su seguridad.

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