Los recipientes a presión son contenedores cerrados herméticamente, los cuales están diseñados con una cubierta capaz de contener líquidos o gases a una presión y temperatura diferentes a la del exterior. Por lo general son utilizados para el transporte, almacenamiento, producción y procesos de transformación de fluidos, ya sean líquidos o gaseosos. En la fabricación de estos recipientes a presión normalmente se desarrollan contenedores de forma cilíndrica y esférica, sin embargo, una característica importante de este proceso de fabricación es el grosor de la pared o cubierta, la cual puede ser delgada o gruesa, a continuación, conoceremos más sobre los recipientes a presión de pared delgada:
Fabricación del recipiente a presión
Cuando se desarrolla el proceso de fabricación de un recipiente a presión, es necesario implementar diferentes técnicas que permitan elaborar un recipiente que garantice la seguridad y la integridad de la carga. Sin embargo, antes de proceder con la fabricación de dicho recipiente, se debe realizar el diseño y determinar los cálculos para que las características del futuro contenedor cumplan con los diferentes estándares de calidad y especificaciones técnicas requeridas, siendo una de las variables más importantes el “diferencial de presión” a la cual estará sometida la envolvente, para de esta manera determinar si la pared del contenedor será gruesa o delgada.
Recipientes a presión de pared delgada
Las formas más comunes para el diseño de recipientes a presión son: esférica o cilíndrica, sin embargo, la forma cilíndrica puede ser más conveniente para fabricar y transportar. El grosor de la pared (envolvente del recipiente a presión) debe regirse por ciertas normas y lineamientos, los cuales se definirán al momento de llevar a cabo el diseño, ya que dependerá principalmente del “diferencial de presión” y las tensiones a la cuales estará sometida la envolvente.
En el caso de los recipientes a presión de pared delgada, debemos destacar que son muy utilizados en la industria, tanto para el almacenamiento como el transporte de fluidos en estado gaseoso y líquido. Los recipientes a presión de pared delgada (así como la mayoría de los recipientes a presión), se fabrican a partir de “chapas metálicas” que se han sometido al proceso de doblado, para de esta manera darle la curva necesaria para que se puedan unir las piezas a través del proceso de soldadura, para de esta manera obtener la forma cilíndrica o esférica del contenedor.
Características del recipiente a presión de pared delgada
Una de las principales características que tiene un recipiente a presión de pared delgada, es precisamente su envolvente, la cual actúa como una membrana, ya que no se ve afectada por tensiones de flexión. En el caso de los recipientes a presión esféricos de pared delgada, la presión interna actúa en cada punto de su superficie igualmente y con la misma magnitud, por lo tanto, las tensiones de la pared delgada serán las mismas en todas las direcciones, y al tener “doble curvatura” significa que todas las direcciones de tensión (alrededor del punto de presión) contribuirán para resistir la presión interior.
En el caso de los recipientes a presión cilíndricos de pared delgada, las tensiones en la envolvente varían con la dirección, y por su parte, el cierre de la envolvente en los cabezales, puede generar alteraciones significativas en el estado ideal de la membrana, lo cual puede requerir el refuerzo de la zona, mientras que la presión interna es resistida por la tensión circunferencial (hoop stress) en el sentido del arco del cilindro, mientras que la tensión axial no contribuye.
Por lo tanto, para las mismas condiciones de diseño y el mismo diámetro, la tensión normal máxima en un recipiente a presión esférico de “pared delgada”, es equivalente a la mitad del valor de la presión que un recipiente a presión cilíndrico de pared delgada. Cabe destacar que el espesor de la pared sigue esta misma relación.
Los recipientes a presión son de pared delgada cuando existe una gran diferencia entre el espesor de la pared y el diámetro de este, además son diseñados exclusivamente para contener un material o fluido a una presión interna superior a la presión externa, de lo contrario podría presentarse una falla crítica.
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