Introducción
Los recipientes de presión se utilizan en numerosas aplicaciones y se clasifican en dos grupos principales: no sometidos a combustión y sometidos a combustión. Los recipientes de presión no sometidos a combustión son aquellos que no están expuestos a ninguna forma de combustión, como los cilindros de buceo y los cilindros de almacenamiento de gas. Los recipientes de presión sometidos a combustión son aquellos que están expuestos a alguna forma de combustión, como las calderas de tubos de fuego y las calderas de tubos de agua.
El modelo 3D de saVRee es un recipiente de presión no sometido a combustión diseñado para su uso en un sistema de aire comprimido. A lo largo de este artículo, asumiremos que estamos discutiendo un recipiente de presión utilizado en un sistema de aire comprimido de 6-8 bar(g).
¿Por qué necesitamos recipientes de presión?
Los recipientes de presión almacenan energía de manera similar a una batería. Existen varias razones para almacenar energía dentro de los recipientes de presión.
Fluctuaciones de Presión del Sistema
Las demandas sobre el sistema pueden variar, y los recipientes de presión nos permiten satisfacer estas demandas sin causar interrupciones en el servicio. Por ejemplo, si muchas personas en una fábrica usaran herramientas neumáticas al mismo tiempo, la demanda sobre el sistema de aire comprimido aumentaría rápidamente. Sin un recipiente de presión, la presión dentro del sistema de aire comprimido disminuiría rápidamente, lo que podría causar interrupciones en el servicio en otras áreas.
Intercambiador de Calor
El aire comprimido descargado de un compresor está caliente. Al almacenar el aire comprimido dentro de un recipiente de presión, se transfiere parte de ese calor al aire circundante. Una reducción en el calor va acompañada de una reducción en la presión, lo que aumenta la eficiencia general del sistema.
Amortiguador
Los compresores que se encienden y apagan causan fluctuaciones/pulsaciones de presión, pero un recipiente de presión amortigua estas y entrega una presión constante y estable que es más adecuada para los consumidores finales.
Carga y Descarga de Compresores
Cualquier fluctuación de presión dentro del sistema de aire comprimido deberá ser manejada por los compresores. Si la presión es demasiado baja, un compresor se encenderá y aumentará la presión del sistema hasta que reciba una señal para detenerse. Un sistema pequeño sin un recipiente de presión requeriría que el compresor se encienda y apague con frecuencia; esto se conoce como ciclo corto y no es beneficioso para el compresor.
Eliminación de Humedad
Aunque la mayoría de los sistemas modernos emplean secadores para eliminar la humedad después de la compresión, aún puede ocurrir algo de arrastre de humedad. El enfriamiento que ocurre dentro del recipiente de presión ayuda a la formación de condensación que puede eliminarse fácilmente del sistema utilizando el drenaje de condensado.
Construcción
El recipiente de presión representado por el modelo 3D es relativamente estándar; la cáscara es de forma cilíndrica mientras que los extremos (‘fondos’) son redondeados. Una forma redonda sin esquinas afiladas asegura que la presión se distribuya lo más uniformemente posible. Cualquier esquina o borde afilado utilizado en la construcción se refiere como ‘concentradores de tensión’ y deben evitarse si es posible, ya que debilitan la resistencia estructural del recipiente. Si el recipiente no se fabrica a partir de una sola hoja de metal, normalmente se suelda, aunque los recipientes más antiguos a menudo se remachaban.
El recipiente en sí generalmente se construye de acero. El exterior del recipiente está cubierto con imprimación o pintura, mientras que el interior suele ser de acero desnudo. Algunos recipientes tienen interiores que están recubiertos de epoxi o resina para aumentar su resistencia a la corrosión. Los recipientes construidos de acero inoxidable son inusuales, pero a veces se utilizan en industrias que requieren mayor pureza del aire, por ejemplo, industrias médicas y de semiconductores.
Apendices
Varios tubos de diferentes tamaños están conectados al recipiente de presión. Los dos tubos grandes que se muestran en este recipiente son para la entrada y descarga de aire comprimido. Los tubos más pequeños son para la fijación de los diversos apéndices necesarios para operar el recipiente de manera eficiente y segura. Algunos apéndices comunes del recipiente se enumeran a continuación.
Manómetro Local
Un manómetro montado directamente en el recipiente proporciona al personal una indicación visual local de la presión del recipiente. Los manómetros generalmente pueden aislarse del tanque usando una válvula; esto hace posible el reemplazo del manómetro sin la necesidad de drenar la presión de todo el recipiente. El manómetro tipo bourdon es el manómetro más comúnmente empleado hoy en día. Los manómetros instalados en sistemas con presiones muy altas deben estar equipados con vidrio a prueba de roturas como estándar.
Interruptores de Presión Diferencial
Estos tipos de interruptores controlan las señales de inicio (corte) y parada (corte) al compresor; los interruptores se conocen comúnmente como interruptores de ‘delta P’. Los interruptores delta P también se utilizan para el ajuste de puntos de alarma a presiones especificadas, por ejemplo, una alta presión del recipiente activará el interruptor delta P y activará una alarma visual y audible.
Válvula de Alivio de Seguridad (SRV)
Las válvulas de alivio de seguridad (SRVs) con resorte son ahora estándar en casi todos los recipientes de presión por encima de un tamaño y presión especificados. Es una buena práctica montar la SRV directamente en el recipiente sin ningún medio de aislamiento (válvula) entre la SRV y el recipiente.
Válvula de Alivio de Seguridad
En el pasado, se podían usar SRVs contrapesadas y SRVs con resorte, pero las SRVs contrapesadas han caído en desuso ya que son menos confiables que el tipo con resorte.
La tensión del resorte de la SRV se calcula para que mantenga la válvula cerrada a menos que se alcance una presión especificada dentro del recipiente, momento en el cual el resorte se comprimirá y la válvula se abrirá.
Válvula de Drenaje de Condensado
El punto más bajo dentro del recipiente está equipado con un drenaje para eliminar el condensado. Es importante eliminar el condensado para evitar la corrosión del interior del recipiente. Los secadores eliminan la humedad del aire comprimido antes de que ingrese al recipiente, pero aún así se deben instalar y operar drenajes de condensado para asegurar que el secador esté funcionando correctamente. Hay dos métodos principales para drenar el condensado del recipiente.
El primero es la válvula operada manualmente tradicional que debe abrirse a intervalos programados para drenar el condensado. Esta solución es la más simple pero depende del personal para realizar la tarea; esto puede crear una situación en la que el drenaje no se abre tan a menudo como debería.
El segundo es un drenaje de condensado automático que descarga el condensado a intervalos programados durante un período de tiempo establecido, por ejemplo, una vez al día durante 30 segundos. Teóricamente, el drenaje de condensado automático es la mejor opción, aunque una falla del drenaje automático puede pasar desapercibida por el personal y el condensado se acumulará hasta que se note la falla.
Tapón Fusible
Una SRV protege el recipiente de la sobrepresión mientras que un tapón fusible protege el recipiente del sobrecalentamiento. Un incendio en las inmediaciones del recipiente aumentaría la temperatura y la presión dentro del recipiente. Para evitar una explosión, la aleación fusible dentro del tapón fusible se derretirá y la presión se liberará.
Puertos de Inspección
Los puertos de inspección pueden ser agujeros de vista, agujeros de mano o bocas de hombre. Los puertos de inspección permiten al personal ver el interior del recipiente y realizar una evaluación de su condición. También es posible acceder al interior del recipiente a través del puerto de inspección para fines de limpieza.
Mantenimiento y Pruebas
Los requisitos relacionados con el mantenimiento y las pruebas generalmente están dictados por la legislación local. Las inspecciones visuales exteriores e interiores, el examen de la cáscara y las costuras de soldadura, y las pruebas de la SRV, deben realizarse a intervalos programados.
Recursos Adicionales
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_vessel
https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/pressure-vessel