Se conoce como recipientes a presión, a un tipo de contenedores diseñados principalmente para mantener en su interior líquidos o gases a una presión y temperatura diferente a la del exterior, siendo las formas cilíndricas y esféricas las más comunes al momento de elaborar estos recipientes. Una de las características más importantes en el proceso de diseño y fabricación de recipientes a presión, es el grosor de la envolvente, la cual puede ser de pared delgada o de pared gruesa, a continuación, conoceremos más sobre los recipientes a presión de pared gruesa.
Proceso de fabricación de recipientes a presión
Debido a que los recipientes a presión son diseñados principalmente para cumplir tareas de transporte y almacenamiento de materiales líquidos o gaseosos, se debe realizar el diseño y cálculo respectivo “antes” de proceder con su fabricación, ya que de esta manera se garantiza que el producto final cuente con las características necesarias que satisfagan los estándares de calidad y las especificaciones técnicas requeridas.
Cabe destacar que una de las variables más importantes que se deben tomar en cuenta al momento del diseño y cálculo de un recipiente a presión, es el diferencial de presión al cual estará sometida la envolvente, de esta manera se podrá determinar si la envolvente contará con una pared gruesa o delgada. Una vez diseñado y realizado el cálculo respectivo del recipiente a presión, se procede a la fabricación, en la cual se implementan diferentes técnicas que permiten elaborar un producto final que garantice la seguridad y la integridad de la carga.
Recipientes a presión de pared gruesa
Cuando se elabora un recipiente a presión, este puede ser de diferentes formas, siendo las más comunes la esférica y la cilíndrica. Sin embargo, una vez definida la forma del recipiente a presión, su envolvente debe cumplir con el grosor con el cual será fabricado (cumpliendo las normas). Esto se definirá al momento de llevar a cabo el diseño y el cálculo respectivo, debido a que dicho grosor dependerá principalmente del diferencial de presión y las tensiones a la cual estará sometida la envolvente.
En el caso de los recipientes a presión de pared gruesa, por lo general el espesor de su pared es mayor que una décima parte de su radio medio. En estos casos, las variaciones de tensión entre la superficie interior y exterior se hacen apreciables y las fórmulas ordinarias de tensión media no son aceptables. Los recipientes a presión de pared gruesa, 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 darle la “curva necesaria” para que finalmente se pueda obtener la forma cilíndrica o esférica del contenedor.
Características del recipiente a presión de pared delgada
En nuestro artículo anterior, pudimos conocer las características del recipiente de pared delgada, en este caso debemos destacar que a diferencia de los recipientes de pared delgada, al diseñar los recipientes de pared gruesa se tiene que considerar una distribución desigual de la tensión en el espesor de la pared, ya que el estado de tensión en un recipiente de pared gruesa es sometido a una presión interna se caracteriza por tener tres ejes, por lo tanto, estaremos en la presencia de tres tensiones normales: la tensión radial, la tensión tangencial y la tensión axial.
Conociendo esta diferencia significativa entre el recipiente a presión de pared gruesa y de pared delgada, podemos decir que esta es una de las razones por las que, por ejemplo, los cilindros de pared gruesa son utilizados para los barriles o cañones de las armas de fuego.
Por otro lado, los recipientes a presión de pared delgada, son diseñados para aplicaciones de presión interna, es decir, cuando la presión interna es superior a la presión externa. Por lo tanto, debemos tomar en cuenta que, si un recipiente a presión será diseñado para ser sometido a una presión externa, como por ejemplo sucede con los submarinos o un tanque de vacío, el pandeo de la pared de la envolvente, sea elástico o no elástico, puede convertirse en el modo de falla crítica. Por lo tanto, el análisis previo de la tensión de la pared de la envolvente y por consiguiente la definición del grosor de la misma es una parte importante del diseño.
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