Un recipient a pressió és un recipient dissenyat per contenir gasos o líquids a una pressió substancialment diferent de la pressió ambiental. Aquests vaixells s'utilitzen en diverses indústries, com ara el petroli i el gas, el processament químic, la generació d'energia i la fabricació. Els recipients a pressió s'han de dissenyar i construir tenint en compte la seguretat a causa dels perills potencials associats als fluids d'alta pressió.
Tipus comuns de recipients a pressió:
1. Vaixells d'emmagatzematge:
o S'utilitza per emmagatzemar líquids o gasos a pressió.
o Exemples: dipòsits de GLP (gas liquat de petroli), dipòsits d'emmagatzematge de gas natural.
2. Bescanviadors de calor:
o Aquests recipients s'utilitzen per transferir calor entre dos fluids, sovint a pressió.
o Exemples: bidons de calderes, condensadors o torres de refrigeració.
3. Reactors:
o Dissenyat per a reaccions químiques d'alta pressió.
o Exemples: Autoclaus a la indústria química o farmacèutica.
4. Receptors d'aire/dipòsits del compressor:
o Aquests recipients a pressió emmagatzemen aire comprimit o gasos en sistemes de compressors d'aire, tal com s'ha comentat anteriorment.
5. Calderes:
o Un tipus de recipient a pressió utilitzat en la generació de vapor per a la calefacció o la generació d'energia.
o Les calderes contenen aigua i vapor a pressió.
Components del recipient a pressió:
• Shell: El cos exterior del recipient a pressió. Normalment és cilíndrica o esfèrica i s'ha de construir per suportar la pressió interna.
• Capçals (tapes finals): són les parts superior i inferior del recipient a pressió. Normalment són més gruixuts que la closca per gestionar la pressió interna de manera més eficaç.
• Broquets i ports: permeten que fluid o gas entri i surti del recipient a pressió i s'utilitzen sovint per a connexions a altres sistemes.
• Manway o obertura d'accés: una obertura més gran que permet l'accés per a la neteja, inspecció o manteniment.
• Vàlvules de seguretat: Són crucials per evitar que el recipient superi els seus límits de pressió alliberant pressió si cal.
• Suports i Muntatges: Elements estructurals que proporcionen suport i estabilització del recipient a pressió durant l'ús.
Consideracions de disseny del recipient a pressió:
• Selecció del material: els recipients a pressió s'han de fabricar amb materials que puguin suportar la pressió interna i l'entorn extern. Els materials habituals inclouen acer al carboni, acer inoxidable i, de vegades, acers aliats o compostos per a entorns altament corrosius.
• Gruix de la paret: El gruix de les parets del recipient a pressió depèn de la pressió interna i del material utilitzat. Es necessiten parets més gruixudes per a pressions més altes.
• Anàlisi de tensions: els recipients a pressió estan sotmesos a diverses forces i tensions (per exemple, pressió interna, temperatura, vibració). Les tècniques avançades d'anàlisi de tensions (com l'anàlisi d'elements finits o FEA) s'utilitzen sovint en la fase de disseny.
• Resistència a la temperatura: a més de la pressió, els recipients sovint funcionen en ambients d'alta o baixa temperatura, de manera que el material ha de ser capaç de resistir l'estrès tèrmic i la corrosió.
• Compliment del codi: els recipients a pressió sovint han de complir codis específics, com ara:
o ASME (American Society of Mechanical Engineers) Codi de caldera i recipient a pressió (BPVC)
o PED (Directiva d'equips a pressió) a Europa
o Estàndards API (American Petroleum Institute) per a aplicacions de petroli i gas
Materials comuns per a recipients a pressió:
• Acer al carboni: s'utilitza sovint per a recipients que emmagatzemen materials no corrosius a pressió moderada.
• Acer inoxidable: S'utilitza per a aplicacions corrosives o d'alta temperatura. L'acer inoxidable també és resistent a l'òxid i és més durador que l'acer al carboni.
• Acers aliats: s'utilitzen en entorns específics d'alta tensió o alta temperatura, com ara les indústries aeroespacials o de generació d'energia.
• Materials compostos: de vegades s'utilitzen materials compostos avançats en aplicacions altament especialitzades (per exemple, recipients a pressió lleugers i d'alta resistència).
Aplicacions dels recipients a pressió:
1. Indústria del petroli i del gas:
o Dipòsits d'emmagatzematge de gas liquat de petroli (GLP), gas natural o petroli, sovint a alta pressió.
o Vas de separació a les refineries per separar petroli, aigua i gas a pressió.
2. Processament químic:
o S'utilitza en reactors, columnes de destil·lació i emmagatzematge per a reaccions químiques i processos que requereixen entorns de pressió específics.
3. Generació d'energia:
o Calderes, bidons de vapor i reactors a pressió utilitzats en la generació d'electricitat, incloses les centrals nuclears i de combustibles fòssils.
4. Aliments i begudes:
o Recipients a pressió utilitzats en el processament, esterilització i emmagatzematge de productes alimentaris.
5. Indústria farmacèutica:
o Autoclaus i reactors que impliquen esterilització a alta pressió o síntesi química.
6. Aeroespacial i criogènia:
o Els dipòsits criogènics emmagatzemen gasos liquats a temperatures molt baixes sota pressió.
Codis i estàndards dels recipients a pressió:
1. Codi de caldera i recipient a pressió ASME (BPVC): aquest codi proporciona directrius per al disseny, la fabricació i la inspecció dels recipients a pressió als EUA
2. ASME Secció VIII: Proporciona requisits específics per al disseny i construcció de recipients a pressió.
3. PED (Directiva d'equips a pressió): directiva de la Unió Europea que estableix estàndards per als equips a pressió utilitzats als països europeus.
4. Estàndards API: per a la indústria del petroli i el gas, l'American Petroleum Institute (API) proporciona estàndards específics per als recipients a pressió.
Conclusió:
Els recipients a pressió són components vitals en una àmplia gamma d'aplicacions industrials, des de la producció d'energia fins al processament químic. El seu disseny, construcció i manteniment requereixen un estricte compliment dels estàndards de seguretat, selecció de materials i principis d'enginyeria per evitar fallades catastròfiques. Ja sigui per emmagatzemar gasos comprimits, mantenir líquids a pressions elevades o facilitar reaccions químiques, els recipients a pressió tenen un paper fonamental en el manteniment de l'eficiència i la seguretat dels processos industrials.
Hora de publicació: 20-12-2024