Cálculo de Estanque

8/17/2019 Cálculo de Estanque

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Cálculo de estanque

1. Descripción del estanque

• Contenido: Ácido Sulfúrico• Volumen: 10 m3

• Tipo de estanque: Vertical cerrado

. Datos !eo"rá#cos:

• $%icación: C&uquicamata' Calama.• Temperatura má(ima: )*C• Temperatura m+nima: ,10*C• -recipitación: 3 mm• Velocidad del iento: 130 /m& má(imo2

3. Ácido sulfúrico

S45

2:• 6+quido aceitoso incoloro• Densidad: 1.)00 /"m3

• Densidad 7elatia: 1') /"m3

• -unto de fusión: )3 8 10 *C2• -unto de e%ullición: 910 8 33 *C2• ;cide> p8a• -eli"rosidad: ?@-; 05

5. Aaterial

Bl material a utili


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Bl estanque de%e contener un olumen V2 de 10 m3 de ácido sulfúrico. -erose requiere una porción del 10H de ac+o so%re el l+quido. Bntonces elolumen real Vreal2 del estanque será:

V real=V +10%V =10m3+0.1∗10m3

V real=11m3

-ara la dimensión del estanque diámetro altura2 se recomienda lasi"uiente relación:

D≅1,5 H

Bntonces:

V real=π

4 D

2 H =

π

4(1,5 H )2 H

H =3

√ 4 V realπ 2,25

=3

√ 4∗11m

3

π 2,25

H =1.84m→D=2.76m

@inalmente se tra%aIará con un de diámetro D = 2.8 m y una altura H =1.8 m.

G.. Cálculo de los esfuer


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-ara compro%ar que las condiciones de diseo e &idrostática cumplen paraeste espesor se calcula los espesores m+nimos requeridos para estascondiciones. Bstos alores serán comparados en caso que uno de ellosrequiera maor espesor se diseara a %ase a dic&o alor.

$sando el AKtodo de un pie:

Con este mKtodo se calcula el espesor requerido de la pared deltanque' por condiciones de diseo de prue%a &idrostática' considerandouna sección transersal u%icada a 305.) mm 1 pie2 por de%aIo de la uniónde cada anillo. Bste mKtodo sólo es aplica%le en tanques con un diámetroi"ual o menos a 90'>90mm 00 pies2.

td=0.0005 D ( H −30.48 )G

Sd+C . A .

Donde:td F Bspesores por condiciones de diseo mm.2.tt F Bspesor por prue%a &idrostática mm.2.D F Diámetro nominal del tanque cm.2L.LBl diámetro nominal del tanque se mide en la #%ra media delcuerpo F ;ltura de diseo del niel del l+quido cm.2.altura desde la parte de %aIa del anillo considerado al per#l decoronamiento' o cualquier niel indicado por el usuario'restrin"ido por tec&os Eotantes o cálculos por sismo.2! F Densidad relatia del l+quido a almacenar o del a"ua para

cálculo por prue%a &idrostática.C; F Corrosión permisi%le mm.2.Sd F Bsfuer


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4ferta comercial:

-or catálo"o CJ?T;C2 nos ofrecen espesores de G mm lo más cercano a lorequerido2. -or lo tanto' comercialmente' se tra%aIará con un acero ;39 deGmm de espesor.

G.5. Cálculo del fondo del estanque:

-ara seleccionar el espesor del fondo del estanque' se utili


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-ara la ta%la se tiene un espesor del primer anillo de G mm un esfuer11 /"cm. 6o que nos entre"a un espesorpara el fondo del estanquK de 9'3G mm' como m+nimo.

Del catálo"o' propuesto anteriormente' se tiene espesores de 9mm )mm'como el m+nimo e(i"ido por la norma ;-J 9G0 es de 9'3Gmm se de%erá optarpor un espesor de ) mm.

G.G. Cálculo del tec&o del estanque:

Como el estanque es de diámetro pequeo' la norma permite el diseo deun tec&o cónico autosoportad%le. Bste consiste en un cono formado deplacas soldadas a tope' el cual' por su forma f+sica' además de con#rmarmediante un análisis de Ee(ión %asado en la teor+a de placas' es capa< desostenerse sin nin"ún elemento estructural únicamente soportado en superiferia por el per#l de coronamiento.

6a pendiente del tec&o cónico será de :1 >.GM2' con respecto a la&ori


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A= D

2

432000 senθ

Donde:

; F Área de la sección transersal cm

2.D F Diámetro de asiento del cono cm2.

N F Án"ulo con respecto a la &ori


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G.). Cálculo de la presión má(ima permisi%le

6a má(ima presión de diseo a considerar en los tanques dealmacenamiento se esta%lece con la si"uiente ecuación' pero en nin"úncaso maor a la má(ima permitida.

P=1126508 A tangθ D

2 +8 t!

Donde:

- F presión má(ima de diseo cm. columna de a"ua2.

; F área de la sección transersal de la Iunta cuerpo,tec&o cm.2.

N F án"ulo del tec&o con respecto a la &ori


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Q F Coe#ciente s+smico Ver Ta%la2

J F @actor de ri"ide< F 1 para todos los tanques e(cepto cuando unincremento en este factor es especi#cado por el usuario. Se recomiendaque este factor no e(ceda de 1.G que es el má(imo alor que se puedeaplicar.

C1' C F Coe#ciente de fuer


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1= T

1

T =18000∗67→ 1=126000 (kg)

2= T

2

T =18000∗3.8→

1=684000 (kg)

6as alturas desde el fondo del tanque a los centroides de las fuer


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Coe#cientes de fuer


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' =0.6

Bntonces:

T =0.6∗2800.5→T =10.04>4.5

C 2=0.35 S

T =

0.35∗1.0

10.04→C 2=0.035

-or lo tanto' el momento de olteo nos queda:

M =

0.3∗

1∗

(0.24∗

633∗

1.32+

0.24∗

616∗

2.033+

0.24∗

126000∗

63.18+

0.035∗

684000∗

98.82 )

M =1283045(kgm)

7esistencia a la olcadura:

6a resistencia al momento de la olcadura respecto del fondo del tanquepodrá ser preenido por el peso del cuerpo del tanque mediante anclaIe.

-ara sin anclaIe' el peso de la porción del l+quido contenido puede ser usadopara resistir la olcadura.

t = r+ s=616kg+633kg=1429 kg

Compresión del cuerpo

M

D2

t =

1283045

2802∗1429

=0.01

Con este alor nos enfocamos en la condición M

D2 t

(0.785' entonces la

fuer


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)= t +1.273 M

D2 =1429+

1.273∗1283045

2802

)=1450( kgm )Compresión má(ima permisi%le del cuerpo

Se anali.GM2• ;ltura total: .033 m

• Aaterial: ;cero estructural ; 39' laminado en caliente.


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• Bspesor paredes: G mm para todas las caras del tanque2• Soldadura:

• ;nclaIe: ?o• Bntrada om%re: Si

o Bntrada superioro Dimensiones:

• Bscalera: Si

• Ducto de entrada del Euido:o Diámetro:o SuIeción:

• Ducto de salida del Euido:o Diámetro:o SuIeción:

• Ducto de desa"Ue del Euido:o Diámetro:o SuIeción:

• -rotección de so%represión: Ventosa• -rotección o(idación e(terior: -intura

• Capacidad:o Volumen má(imo: 10 m3

o -resión má(ima:o Car"a má(ima en el tec&o: 1 &om%re

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