NFPA 58 - Edición 1995

Apéndice D - Diseño de recipientes ASME y API-ASME

D-1 Generalidades.

D-1.1 Aplicación.

D-1.1.1 Este apéndice brinda información general sobre los recipientes diseñados y construidos en concordancia con los códigos ASME o API-ASME, a los que usualmente se hace referencia como recipientes ASME. Para una información más completa sobre recipientes ASME o API-ASME, consultar el código aplicable. Desde el 1 de junio de 1961 no se autoriza la construcción de recipientes de acuerdo con el Código API-ASME.

D-1.1.2 Los recipientes tanque portátiles y los tanques de carga bajo especificaciones del DOT (ICC) son recipientes ASME o API-ASME. AI escribir estas especificaciones, las cuales deben ser consultadas para una información completa, se efectuaron agregados a los códigos de estos recipientes a presión para cubrir lo siguiente:

(a) Protección de las válvulas del recipiente y sus accesorios contra el daño físico durante el transporte.

(b) Dispositivos de anclaje pendular para asegurar recipientes de carga a los vehículos convencionales.

(c) Fijaciones a los recipientes de carga relativamente grandes [capacidad de agua igual o mayor que 6000 gal (22,7 m³)] en los cuales el recipiente sirva como miembro resistente de esfuerzo en lugar de un chasis.

D-1.2 Desarrollo de los Códigos ASME y API-ASME.

D-1.2.1 Los recipientes tipo ASME de aproximadamente 12000 gal (45,4 m³) de capacidad de agua o mayores fueron inicialmente utilizados para el almacenamiento a granel en plantas de procesamiento, distribución y plantas industriales. A medida que se expandió la industria y se incrementó el uso residencial y comercial, aumentó la necesidad de recipientes ASME pequeños con capacidades mayores que el límite superior de los cilindros DOT. Esto finalmente dio como resultado el desarrollo de recipientes de carga para camiones tanque y la amplia utilización de recipientes ASME en un rango de tamaños que va desde menores que 25 gal (0,1 m³) a 120000 gal ,(454 m³) de capacidad de agua.

D-1.2.2 La American Society of Mechanical Engineers (ASME) conformó el Comité de calderas y recipientes a presión para formular reglas normalizadas para la construcción de calderas de vapor y otros recipientes a presión. Desde entonces el Código ASME para calderas y recipientes a presión, publicado por primera vez en 1925, se ha ido revisando periódicamente. Durante este período han habido cambios en el Código a medida que fueron mejorando los materiales de construcción y se fue conociendo más acerca de ellos, y a medida que fueron cambiando los métodos de fabricación y se fueron refinando los métodos de inspección.

D-1.2.3 Uno de los cambios de mayor importancia involucra al factor denominado "factor de seguridad" (la relación entre la resistencia límite del metal y la tensión de diseño utilizada). Con anterioridad a 1946, se utilizaba un factor de seguridad de 5:1. El tipo de fabricación cambió del remachado, ampliamente utilizado cuando el Código de escribió por primera vez (se utilizaba algo de soldadura por caldeo y forjado), a la soldadura por fusión. Este último método fue incorporado al código a medida que las técnicas de soldadura se fueron perfeccionando y ahora predomina.

D-1.2.4 El cambio en el factor de seguridad utilizado en el Código ASME se basó en el progreso técnico realizado desde 1925 y en la experiencia en el uso del Código API-ASME. El puntapié inicial del Código ASME comenzando en 1931, fue formulado y publicado por el American Petroleum Institute (API) en cooperación con ASME. Justificaba el factor de seguridad de 4:1 sobre la base de ciertos controles de capacidad e inspección que en esos tiempos no estaban incorporados en las ediciones del Código ASME.

D-1.2.5 Las Interpretaciones de Casos y Apéndices del Código ASME son publicados entre las ediciones del código y habitualmente pasan a formar parte de éste en la nueva edición. La adhesión a éstos será considerada como en concordancia con el Código.[ Ver 2-2.1.3(a).].

D-2 Diseño de recipientes para Gas LP.

D-2.1 Diseño de recipientes ASME.

D-2.1.1 Cuando los recipientes ASME fueron utilizados por primera vez para almacenar Gas LP, se conocían las propiedades de los grados CP (Chemically Pure, químicamente puro) de los principales constituyentes, pero no así las propiedades promedio de los grados comerciales de propano y butano. Además, no había experiencia acerca de que temperaturas y presiones eran dables esperar en los productos ahnacenados en áreas con temperaturas atmosféricas elevadas. Una presión de diseño de 200 psi (1,40 MPa) era considerada apropiada para el propano [cuyo grado CP posee una presión de vapor de 176 psi (1,2 MPa) a 100°F (37,8°C)]. Estos recipientes eran construidos con un factor de seguridad de 5:1 (ver D-1.1.3).

D-2.1.2 Siguiendo las prácticas utilizadas para válvulas de alivio de presión de calderas, los códigos para recipientes a presión requieren que el ajuste de inicio de apertura de válvula de alivio de presión sea igual a la presión de diseño del recipiente. Sin embargo, al especificar la capacidad de la válvula de alivio de presión, estipulan que ésta debe ser adecuada para evitar que la presión interna se eleve por encima del 120 % de la presión de diseño bajo condiciones de exposición al fuego.

D-2.1.3 Los recipientes construidos en concordancia con D-2.1.1 eran completamente adecuados para los grados comerciales de los Gases LP [la presión de vapor del propano a 100°F (38°C) es de 205 psi (1,41 MPa); la presión de vapor del butano a 100°F (38°C) es de 37 psi (0,26 MPa)]. Sin embargo, como se encontraban equipados con válvulas de alivio de presión con un ajuste de inicio de apertura a la presión de diseño del recipiente, estas válvulas de alivio ocasionalmente se abrían en un día inusualmente caluroso. Como toda descarga innecesaria de gas inflamable es potencialmente peligrosa, y teniendo en cuenta las recomendaciones de grupos de prevención de incendios y aseguradores, además de la experiencia favorable con los recipientes API-ASME (ver D-1.2.7), los ajustes por encima de la presión de diseño [hasta 250 psi (1,7 MPa) para el propano y 100 psi (0,69 MPa) para el butano] eran ampliamente utilizados.

D-2.1.4 Al determinar los límites seguros de llenado para los gases licuados comprimidos, el DOT (ICC) utiliza el criterio de que el recipiente no debe encontrarse lleno de líquido a la temperatura más elevada que se espere que el líquido pueda alcanzar como consecuencia de las condiciones atmosféricas normales a las cuales el recipiente pueda verse expuesto. Para recipientes con una capacidad de agua mayor que 1200 gal (4,5. m³), la temperatura del líquido elegida es de 115°F (46°C). La presión de vapor del gas a contener a 115°F (46°C) es especificada por el DOT como la presión de diseño mínima del, recipiente. La presión de vapor del propano CP a 115°F (46°C) es 211 psi (1450 kpa), y la del propano comercial 243 psi (1670 kPa). La presión de vapor, tanto para el butano normal como para el butano comercial a 115°F (46°C), es de 51 psi (350 kpa).

D-2.1.5 Las ediciones del Código para calderas y recipientes a presión de ASME generalmente aplicables a los recipientes de Gas LP, y las presiones de diseño, factores de seguridad, y excepciones a estas ediciones para el uso con Gas LP, se indican en la Tabla D-2.1.5. Estos rellejan el uso de la información que se encuentra en D-2.1.1 hasta D-2.1.4.

Tabla D-2.1.5 Presión de diseño, psi (Mpa)

1 Hasta el 31 de diciembre de 1947, los recipientes diseriados para 80 psi (0,6 MPa) bajo Códigos previos (factor de seguridad 5:1 ) estaban autorizados pare butano. Desde ese momento. se requieren 100 psi (0,7 MPa) (bajo códigos previos) o 125 psi (0,9 MPa) (bajo el código presente).

2 No se requería que los recipientes construidos bajo la edición 1949 del Código ASME y ediciones enteriores cumplieran con los párrafos U-2 hasta U-10 inclusive, o con el párrafo U-19. La construcción en concordancia con el párrafo U-70 de estas ediciones no era autorizada

3 Se requiere una presión de diseño mayor [312,5 psi (2,2 MPa)] para los recipientes ASME pequeños utilizados para instalaciones vehiculares (tales como montacargas utilizados en edificios o aquellos instalados en espacios cerrados) debido a que pueden verse expuestos a temperaturas más elevadas y por ende desarrollar una presión interna mayor.

D-2.2 Diseño de los recipientes API-ASME.

D-2.2.1 El Código API-ASME se publicó por primera vez en 1931. Se utilizó primeramente un factor de seguridad de 4:1 basándose en la experiencia de la industria petrolera, que utilizaba ciertas calidades de material y controles de inspección que no se encontraban incorporados en ese momento al Código ASME. Muchos recipientes de Gas LP fueron construidos bajo este Código con presiones de diseño de 125 psi (0,86 MPa) [100 psi (0,69 MPa) hasta el 31 de diciembre de 1947] para el butano y 250 psi (1,7 MPa) para el propano. No se requería que los recipientes construidos en concordancia con el Código API-ASME cumplieran con la Sección 1, o el apéndice de la Sección 1. Los párrafos W-601 hasta W-606 de la edición de 1943 y las ediciones anteriores no se aplicaban a los recipientes de Gas LP.

D-2.2.2 El Código ASME, al cambiar el factor de seguridad de 5:1 a 4:1 según las consideraciones sobre los factores descriptas en D-2.1.1 hasta D-2.1.4, quedó prácticamente idéntico al Código API-ASME de los años 50. Por lo tanto, el Código API-ASME fue eliminado y no se autorizó la construcción según el mismo con posterioridad al 1 de julio de 1961.

D-2.3 Criterio de diseño para recipientes de gas LP.

D-2.3.1 Para evitar confusión, en ediciones anteriores de esta norma se utilizó la nomenclatura "recipiente tipo" para designar a la presión de diseño del recipiente que va a ser utilizado con varios tipos de Gases LP. Con la adopción del factor de seguridad 4:1 en el Código ASME y la eliminación del Código API-ASME, dejó de existir la necesidad de un "recipiente tipo".

D-2.4 Especificaciones del DOT (ICC) que utilizan los recipientes ASME o APl-ASME.

D-2.4.1 Las especificaciones del DOT (ICC) para recipientes tanque, portátiles y tanques de carga requieren de una construcción ASME o API-ASME para el recipiente propiamente dicho (ver D-1.1.2). Muchas de estas especificaciones fueron

escritas por la ICC con anterioridad a 1967, y el DOT ha continuado con esta práctica.

D-2.4.2 Las especificaciones de la ICC escritas con anterioridad a 1946, y en parte hasta 1952, utilizaban recipientes ASME con una presión de diseño de 200 psi (1380 kPa) para el propano y de 80 psi (550 kPa) para el butano [100 psi (690 kPa) luego de 1947] con un factor de seguridad de 5:1. Durante este período y hasta 1961, las especificaciones ICC también permitieron recipientes API-ASME con una presión de diseño de 250 psi (1720 kPa) para el propano y de 100 psi (690 kpa) para el butano [ 125 psi (862 kPa) luego de 1947] ³.

D-2.4.3 Para evitar cualquier descarga innecesaria de vapor inflamable durante el transporte (ver D-2.1.3), era común el uso de un ajuste de inicio de apertura de la válvula de alivio 25 por ciento mayor que la presión de diseño para los recipientes ASME con un factor de seguridad de 5:1 . Para eliminar cualquier confusión y de acuerdo con la experiencia positiva de los recipientes API-ASME, la ICC permitió la reasignación de estos recipientes ASME en particular, utilizados bajo sus especificaciones, a 125 por ciento de la presión de diseño originalmente marcada.

D-2.4.4 Las especificaciones DOT (ICC) aplicables a los recipientes tanque portátiles y tanques de carga de uso corriente se encuentran enumeradas en la Tabla D-2.4.4. No se permite una construcción nueva bajo las especificaciones más antiguas. Sin embargo, estos recipientes más antiguos pueden continuar en uso siempre que su mantenimiento se haya efectuado en concordancia con las regulaciones del DOT (ICC).

Tabla D-2.4.4

Recipiente tanque portátil.

2- Tanque de carga.

3- Se permite que sea reasignada al 125% de la presión de diseño original ASME.

4- Requiere la excepción del DOT.

Para unidades SI 100 psi = 0.69 MPa; 125 psi = 0.86 Mpa; 200 psi = 1.40 Mpa; 250 psi = 1.72 Mpa.

D-3 Recipientes ASME o API-ASME subterráneos.

D-3.1 Uso de recipientes subterráneos.

D-3.1.1 Los recipientes ASME o API-ASME son utilizados para instalaciones subterráneas o parcialmente subterráneas en concordancia con 3-2.4.8 o 3-2.4.9. La temperatura del suelo normalmente es baja, de modo que la temperatura promedio del líquido y la presión de vapor del producto almacenado en recipientes subterráneos será menor que la de los recipientes en superficie.

D-3.1.2 Los recipientes listados como intercambiables, para uso en instalaciones subterráneas o de superficie, deberán cumplir con los requisitos para superficie respecto de la capacidad de descarga asignada a la válvula de alivio de presión y a la densidad de llenado, cuando se instalen en superficie [ver 2-3.2.4(a)]. Cuando se instalen subterráneos, la capacidad de descarga asignada a la válvula de alivio de presión y a la densidad de llenado podrán encontrarse en concordancia con los requisitos para instalaciones subterráneas (ver E-2.3.1 ); siempre que se cumpla con todos los demás requisitos para instalaciones subterráneas. Los recipientes parcialmente subterráneos son considerados como de superficie en cuanto concierne a la densidad de carga y a la capacidad de descarga asignada a la válvula de alivio e presión.

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