Manual Tanques a Presion Externa
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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
DISEO DE ELEMENTOS DE MQUINAS I
NOGUERA ADRIANA 6498
2014-08-01
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MANUAL DE DISEO DE TANQUES SOMETIDOS A PRESIN
EXTERNA Las reglas incluidas en este manual, estn determinadas solo para el diseo de tanques
cilndricos y esfricos. Las formas bsicas de los cilindros estn especificadas en la figura
siguiente:
Nomenclatura:
P = Presin externa
Pa = Mximo Valor calculado de la presin externa permitida de trabajo para un valor asumido
de t (espesor)
Ro = Radio externo para la carcasa externa, in (mm)
t s = espesor nominal para carcasas cilndricas o tubos, in (mm)
Do= dimetro externo carcasa cilndrica.
Consideracin1. El espesor mnimo requerido de carcasas cilndricas sometidas a presiones
externas, sern determinadas bajo el siguiente procedimiento:
1. Si la relacin
10
Asumir el valor de t para determinar las relaciones y
Ir a la figura 1, entrar por el valor considerando que, si este valor es mayor
que 50 entre a la figura tomando el valor de 50; y si es menor que 0,05 entre a
la figura tomando el valor de = 0,05
Con el valor de trazar una lnea horizontal hasta intersecar con el valor de
, la extrapolaicn no es permitida. Desde este punto de interseccin, trazar
una lnea vertical hacia abajo, determinando el valor del factor A.
Una vez conocido el valor de A, entrar a la figura 2 (en este caso solo esta
considerado para tanques con presiones inferiores a 30000 psi) (fig CS-1 la
subparte 3 Seccin II parte D), con el valor de A, trazar una lnea vertical hasta
intersecar con el valor de E del material escogido, con el punto de interseccin
trazar una lnea horizontal para hallar el valor de B.
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Si la interseccin est por la derecha de la lnea material/temperatura, la
presin mxima externa admisible se determina con la siguiente frmula:
=2
3(/)
Si la interseccin est por la izquierda de la lnea material/temperatura, como
ya se determin el valor de B, determinar la presin mxima externa admisible
se determina, con la siguiente frmula:
=4
3(/)
Compare el valor de Pa con el valor de P. Aqu se tienen dos casos:
2. Si la relacin
< 10
Se obtiene el valor de B, como fue explicado en el caso anterior (primero calcular
el valor de). Para el valor de A, se dan dos casos:
Si el valor de
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Donde S, es el menor valor de dos veces el mximo de la tensin admisible a la
temperatura del metal diseado (depende del material); o S puede ser 0,9 del Sy (lmite
de fluencia)
El valor de Sy puede ser obtenido al encontrar el valor de B con una temperatura dada,
y el Sy es dos veces el valor de B.
Se hace una comparacin entre Pa1 y Pa2, escogiendo el mnimo entre los dos.
Este valor ser usado como la mxima presin externa permitida (conocida
como Pa)
Comparar el valor de Pa con el valor de la presin P y comparar:
Consideracin 2
La presin externa de diseo o la mxima presin externa de trabajo admisible, no
puede ser menor que la diferencia mxima esperada durante la presin en operacin
que puede existir entre el exterior y el interior del envase en cualquier momento.
Consideracin 3
Los recipientes para servicio que estn diseados para presiones por debajo de 15 psi o
menos, pueden ser estampados con la Marca de Certificacin y el Diseador anotar el
cumplimiento de las reglas provistas por el apartado y que las caractersticas satisfagan
el diseo.
En la placa de certificacin, se deber especificar la mxima presin externa permitida
de trabajo. Los recipientes deben ser diseados y sumillados con la mxima presin
externa admisible.
Consideracin 4
Cuando sea necesario, a los recipientes se les deber aumentar rigidizadores u otros
soportes para prevenir posibles sobrepresiones o distorsiones cuando estn sometidas
a otras cargas externas como viento, nieve, reacciones ssmicas, expansin por
diferencia de temperatura.
Comparacin del valor
de Pa con P
PaP
Asumir un valor de t ms alto y
repetir el procedimiento ya
mencionado, hasta que le valor
de Pa sea igual o mayor que P
El valor asumido de t es bueno
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FIGURA 1
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FIGURA 2