Calderas pirotubulares Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión

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1 Norma Española UNE-EN Abril 2017 Calderas pirotubulares Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico CTN 9 Equipos a presión: calderas, cuya secretaría desempeña SERCOBE. Asociación Española de Normalización Génova, Madrid info@une.org

2 UNE-EN Calderas pirotubulares Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión Shell boilers. Part 3: Design and calculation for pressure parts. Chaudières à tubes de fumée. Partie 3: Conception et calcul des parties sous pression. Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN :2016. Esta norma anula y sustituye a la Norma UNE-EN :2003. Las observaciones a este documento han de dirigirse a: Asociación Española de Normalización Génova, MADRID-España Tel.: info@une.org Depósito legal: M 12981:2017 UNE 2017 Publicado por AENOR Internacional, S.A.U. bajo licencia de la Asociación Española de Normalización. Reproducción prohibida

3 Índice Prólogo europeo Objeto y campo de aplicación Normas para consulta Términos y definiciones Símbolos y abreviaturas Generalidades Calderas Calderas de agua caliente Soldaduras principales Coeficiente de soldadura Diseño térmico de los tubos de combustión Condiciones de diseño Dimensiones de la cámara de combustión Aporte de calor Condiciones de funcionamiento adicionales Dimensiones de partes a presión Determinación de presiones Presión máxima admisible Presión de cálculo Presión de apertura de las válvulas de seguridad Presión de prueba hidrostática Sobreespesores Sobreespesores para tolerancias de material suministrado y procesos de conformación Sobreespesores para pérdidas de metal Requisitos adicionales de material para placas Conectores estandarizados Bridas Diseño por análisis Economizador y sobrecalentador Temperatura de cálculo y tensión nominal de diseño Temperatura de cálculo Tensión nominal de diseño Carcasas cilíndricas Espesor de la carcasa Requisitos Espesor de pared requerido incluyendo sobreespesores Cálculos básicos para casos sujetos a presión interna Soportes de la caldera y orejetas de elevación Aberturas y tubuladuras en carcasas cilíndricas Generalidades Introducción Requisitos para el refuerzo de aberturas en carcasas Longitudes efectivas lrs para el cálculo de eficiencias y refuerzos Condición para las aberturas aisladas Requisitos para el diseño de tubuladuras Requisitos para el diseño de las placas de refuerzo... 30

4 8.1.7 Requisitos generales para el cálculo de áreas de sección transversal y áreas sometidas a presión Coeficiente de eficiencia, método alternativo de cálculo, diámetro máximo de una abertura sin refuerzo Generalidades Eficiencia admisible y diámetro máximo de una abertura sin refuerzo Aberturas aisladas Aberturas adyacentes Diseño de aberturas y tubuladuras en carcasas cilíndricas (eficiencia y refuerzo) Símbolos y abreviaturas Requisitos de aplicación Diseño de aberturas y conexiones de tubuladuras aisladas Diseño de aberturas y conexiones de tubuladuras adyacentes Cabezales Cabezales abombados sin tirantes y sin aberturas Cabezales abombados sin tirantes sometidos a presión interior Condiciones límite Cabezales abombados sin tirantes sometidos a presión exterior Cierres planos extraíbles sin tirantes Chapas planas sin tirantes Placas planas con soportes, tirantes y rigidizadores Holguras para placas planas Superficies planas con tirantes Generalidades Radio de brida Punto de anclaje Espesor Valores de la constante C Tirantes para cámaras de inversión de fondo húmedo Barras y tubos atirantadores Cargas en tubos y barras atirantadores Cartelas Uniones soldadas Requisitos adicionales para placas de penetración de fondo Cartelas que soportan la sección plana de las cámaras de inversión Diseño de aberturas aisladas en placas de fondo plano de calderas Aberturas aisladas sin refuerzos Aberturas para tubuladuras Bocas de registro e inspección para personas, cabeza y mano Tubos y placas tubulares sin agujeros Espesor de tubos rectos sometidos a presión exterior Espesor de tubos rectos sometidos a presión interna Espesor de pared y ovalización de codos y tubos doblados Generalidades Ovalización de los tubos doblados Tubos de humos Paso de los tubos Espesor de las placas tubulares en los conjuntos de tubos Tubos de combustión, componentes y cámaras de inversión de forma cilíndrica sometidas a presión exterior... 82

5 13.1 Tubos de combustión Tubos de combustión lisos Tubos de combustión corrugados Coeficientes de seguridad Componentes del tubo de combustión Cámaras de inversión Longitud de cálculo de tubos de combustión de materiales compuestos Tolerancias de los tubos de combustión Rigidizadores Generalidades Partes del rigidizador fabricadas a partir de placa o barra Rigidizadores situados dentro de la zona de flujo calorífico máximo Resaltes Aberturas de acceso e inspección Requisitos generales Tipos y medidas mínimas de las bocas de acceso e inspección Anchura mínima de aguante de las juntas y holgura de las puertas de acceso e inspección Aberturas para acceso e inspección en placas planas Requisitos para la zona de entrada a calderas con un diámetro exterior de carcasa superior a mm Accesibilidad y disposición de la entrada y de las bocas de inspección Anexo A (Informativo) Modo de cálculo de las secciones a contra curvatura tipo Walker u corrugaciones Anexo B (Normativo) Temperatura de cálculo de la cámara de combustión B.1 Cálculo de la temperatura máxima y a la mitad de la pared de la cámara de combustión Anexo C (Informativo) Cálculo de la temperatura de placas tubulares C.1 Generalidades C.2 Símbolos C.3 Método de cálculo C.3.1 Coeficientes de radiación C.3.2 Coeficientes de convección C.3.3 Coeficiente medio ponderado de transferencia de calor en el lado del gas C.3.4 Conductancia térmica de la placa tubular C.3.5 Transferencia de calor en el lado del agua C.3.6 Temperaturas de la placa tubular C.4 Ejemplo de cálculo realizado según el método dado en el capítulo C C.4.1 Hipótesis de diseño C.4.2 Cálculo del coeficiente de radiación C.4.3 Cálculo de los coeficientes de convección C.4.4 Cálculo del coeficiente medio ponderado de transferencia de calor en el lado gas C.4.5 Cálculo de la conductancia térmica de la placa tubular C.4.6 Cálculo de las temperaturas de la placa tubular Anexo D (Normativo) Economizador y sobrecalentador con diseño de tubos de agua conectados a la carcasa de la caldera D.1 Generalidades

6 D.2 Diseño de economizador y sobrecalentador conectado a la carcasa de la caldera Anexo E (Informativo) Modificaciones técnicas significativas entre esta norma europea y su edición anterior Anexo ZA (Informativo) Capítulos de esta norma europea relacionados con los requisitos esenciales u otras disposiciones de la Directiva UE 2014/68/EU que pretende amparar Bibliografía Objeto y campo de aplicación Esta parte de esta norma europea especifica los requisitos para el diseño y cálculo de los componentes sometidos a presión de calderas pirotubulares definidas en la Norma EN Para otros componentes, como los paneles de tubos de agua, se debería hacer referencia a la serie de Normas EN Normas para consulta Los documentos indicados a continuación, en su totalidad o en parte, son normas para consulta indispensables para la aplicación de este documento. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición (incluyendo cualquier modificación de ésta). EN :2007+A1:2013, Bridas y sus uniones. Bridas circulares para tuberías, grifería, accesorios y piezas especiales, designación PN. Parte 1: Bridas de acero. EN 10160, Examen por ultrasonidos de los productos planos de acero de espesor igual o superiores a 6 mm (método de reflexión). EN :2011, Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión de la caldera. EN :2012, Calderas pirotubulares. Parte 1: Generalidades. EN :2012, Calderas pirotubulares. Parte 2: Materiales para las partes a presión de las calderas y accesorios. EN :2002, Calderas pirotubulares. Parte 4: Ejecución y construcción de las partes a presión de la caldera. EN , Calderas pirotubulares. Parte 5: Inspección durante la construcción, documentación y marcado de las partes a presión de la caldera. EN :2011, Calderas pirotubulares. Parte 6: Requisitos para el equipo de la caldera. EN :2003, Calderas pirotubulares. Parte 10: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera. EN :2014, Recipientes a presión no sometidos a llama. Parte 3: Diseño.