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1
CURSO DE DISEÑO Y CURSO DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES CONSTRUCCION DE TANQUES DE ACERO; NORMAS APIDE ACERO; NORMAS API--650650
TALLERES DE APLICACIÓNTALLERES DE APLICACIÓN
Placas Anulares
� El ancho radial se puede calcular con la
siguiente fórmula:
S.I.
390 tb 215 tb
(HG)0.5 (HG)0.5
tb = espesor de la placa anular, plg (mm)
H = nivel máximo de liquido, ft (m)
G = gravedad específica del liquido
2
Placas AnularesPlacas Anulares
� En el siguiente tanque, altura de líquido = 20
m. con crudo de 0.945 de gravedad específica,
cuál deberá ser el ancho de las planchas
radiales si éstas son de ½”, 3/4”, 1”, o 1-1/4”
3
Placas AnularesPlacas Anulares
� H = 65.6168 ft
� ancho = 49.5269 x tb
1. 24.7635” = 2.063 ft
2. 37.1452” = 3.095 ft
3. 49.5269” = 4.13 ft
4. 61.9086” = 5.16 ft
4
Carga HidrostáticaCarga Hidrostática� Cuales serán los esfuerzos de carga
hidrostática? En el primero y siguientes anillos? Cada anillo es de 8 ft., y los espesores son:
� 1er. Anillo = 1.5”
� 2do. Anillo = 1.0”
� 3er. Anillo = .75”
� 4to. Anillo = 0.5”
Carga HidrostáticaCarga Hidrostática
� E = 2.6 D x (H-1)/t
� E1 = 2.6 x 302.8215 x (64.6168)/1.5”
� E1 = 33,916.7509 psi
� E2 = 2.6 x 302.8215 x (56.6168)/1”
� E2 = 44,576.4392
� E21= 2.6 x 302.8215 x (56.6168)/1.25”
� E21= 35,661.1513
5
Carga HidrostáticaCarga Hidrostática
� E3 = 2.6 x 302.8215 x (48.6168)/1”
� E3 = 38,277.7520
� E31= 2.6 x 302.8215 x (48.6168)/1.25”
� E31= 30,622.2016
Carga HidrostáticaCarga Hidrostática
� Otra forma de resolverlo:
� S1= (2.6x302,8215x64.6168)/1.5 = 33,916.7509
psi
� Por tabla 3-2 S1 = 34,300 psi para material
similar a: A-537 ó A-678 ó A-841
� t2 = (2.6x302,8215x56.6168)/34,300 = 1.2996”
≈ 1.3125 = 1-5/16”
� t3 = 1.116” ≈ 1.125 = 1-1/8”
� t4 = 0.9323” ≈ 0.9375” = 15/16”
6
Carga HidrostáticaCarga Hidrostática
7
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� Calcule los espesores de las planchas de los
distintos anillos del siguiente tanque, por el
método de 1 pié:
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO� Gravedad específica, G: 0.95
� Diámetro del tanque, D: 196.8 ft
� Altura total del tanque, H: 72.21 ft.
� Nivel máximo de liquido: 65.62 ft.
� Número de anillos: 8.0
� Material, St: A633, Grado D,
30,000 lbf/plg2
� Altura del primer anillo, h1: 108”
� Radio nominal del tanque, r: 1,181”
� CA: 1/16” (0.0625”)
8
Cálculo 1er. anillo
� td = 1.1218” + 0.0625” = 1.1843”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td = +0.06252.6 x 196.8 (65.62 – 1) x 0.95
28,000
Cálculo 1er. anillo
� tt = 1.1022”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (65.62 – 1)
30,000
9
Cálculo 2do. anillo
� td = 1.0281”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td = + 0.06252.6 x 196.8 (56.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 2do. anillo
� tt = 0.9487”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (56.62 – 1)
30,000
10
Cálculo 3er. anillo
� td = 0.8718”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td= + 0.06252.6 x 196.8 (47.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 3er. anillo
� tt = 0.7952”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (47.62 – 1)
30,000
11
Cálculo 4to. anillo
� td = 0.7156”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td = + 0.06252.6 x 196.8 (38.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 4to. anillo
� tt = 0.6416”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (38.62 – 1)
30,000
12
Cálculo 5to. anillo
� td = 0.5594”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td= + 0.06252.6 x 196.8 (29.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 5to. anillo
� tt = 0.4881”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (29.62 – 1)
30,000
13
Cálculo 6to. anillo
� td = 0.4031”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td= + 0.06252.6 x 196.8 (20.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 6to. anillo
� tt = 0.3346”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (20.62 – 1)
30,000
14
Cálculo 7mo. anillo
� td = 0.2469”
td = + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td= + 0.06252.6 x 196.8 (11.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 7mo. anillo
� tt = 0.1811”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (11.62 – 1)
30,000
15
Cálculo 8vo. anillo
� td = 0.2469”
td= + CA2.6 D (H – 1)G
Sd
td = + 0.06252.6 x 196.8 (2.62 – 1)x0.95
28,000
Cálculo 8vo. anillo
� tt = 0.0276”
tt =2.6 D (H – 1)
St
tt =2.6 x 196.8 (2.62 – 1)
30,000
16
Fracciones Comunes
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� Calcule los espesores de las planchas de los
distintos anillos del siguiente tanque, pero
ahora con el método del punto variable:
17
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO� Gravedad específica, G: 0.95
� Diámetro del tanque, D: 303 ft
� Altura total del tanque, H: 70.21 ft.
� Nivel máximo de liquido: 65.62 ft.
� Número de anillos: 9.0
� Material, St: A633, Grado D,
30,000 lbf/plg2
� Altura del primer anillo, h1: 96”
� Radio nominal del tanque, r: 1,818”
� CA : 0.0625”
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� Las fórmulas a emplear son:
2.6 D (H – 1)
St
2.6 D (H – 1) G
Sd+ CAtd =
tt =
18
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� 1er. anillo:
2.6 D (H – 1) G
Sd
2.6(303)(65.62-1)x 0.95
28,000
tpd = 1.7897”
tpd = + CA
tpd = + 0.0625
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� 1er. anillo:
2.6 D (H – 1)
St
2.6(303)(65.62-1)
30,000
tpt = 1.6969
tpt =
tpt =
19
Primera Verificación
� L/H ≤ 2
� L = (6Dt)0.5, plg.
� Ld = (6 x 303 x 1.7897)0.5
� Ld = 57.041
� 57.041/65.62 = 0.8693 ≤ 2
� Lt = (6 x 303 x 1.6969)0.5
� Lt = 55.5425
� 55.5425/65.62 = 0.8464 ≤ 2
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
0.463D HG 2.6HDG
H Sd Sd
0.463(303) 62.339 2.6(65.62)(303)x0.95
65.62 28,000 28,000
= [1.06 – (2.1379)(0.0472)][1.7540]
= [1.06 – 0.1009][1.7540]
= [0.9591][1.7540]
= 1.6823” = td1
t1d = 1.06 - √
t1d = 1.06 - √
20
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
0.463D H 2.6HD
H St St
0.463(303) 65.62 2.6(65.62)(303)
65.62 30,000 30,000
= [1.06 – (2.1379)(0.0468)][1.7232]
= [1.06 – 0.1000][1.7232]
= [0.96][1.7232]
= 1.6543” = t1
t1t = 1.06 - √
t1t = 1.06 - √
Cálculo 2do. AnilloCálculo 2do. Anillo
h1 96 96
(rt1)0.5 [(1818)(1.6542)]0.5 54.8392
Si ≤ 1.375, t2 = t1; si ≥ 2.625, t2=t2a
Si 1.375 < < 2.625 entonces:
= = = 1.7506
h1
(rt1)0.5
h1
(rt1)0.5
h1
(rt1)0.5
21
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� h1
1.25(rt1)0.5
96
1.25[(1818)(1.6542)]0.5
Necesitamos calcular t2a
t2 = t2a + (t1 – t2a) 2.1 -
t2 =t2a + (1.6542 - t2a ) 2.1 -
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� Segundo anillo, H = 57.62 ft.
2.6D(H-1) 2.6(303)(56.62)
St 30,000
= 1.4868” = tu
tL = 1.6542”
K = tL/tu = 1.6542/1.4868 = 1.1126
K0.5 = 1.0548
ttx = =
22
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
K0.5(K-1) (1.0548)(0.1126)
1+K1.5 1 + 1.1735
= 0.0546
(rtu)0.5 = [(1818)(1.4868)]0.5 = 51.9904
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(51.9904)+3.84(0.0546)(57.62)
=31.7141 +12.0808
= 43.7950
C = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� x2 = 12CH = 12(0.0546)(57.62) = 37.7526
� x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(51.9904) = 63.4283
� x = min (x1,x2,x3)= 37.7526
� x/12 = 3.1461
2.6D(H – x/12) 2.6(303)(57.62 – 3.1461)
St 30,000
ttx = 1.4305”
Con este valor inicia el segundo intento
ttx = =
23
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
tu = ttx del primer sondeo = 1.4305”
tL = 1.6542 “
K = tL/tu = 1.6542/1.4305 = 1.1564
K0.5 = 1.0754
K0.5(K-1) (1.0754)(0.1564)
1+K1.5 1 + 1.2435
= 0.0750
C = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
(rtu)0.5 = [(1818)(1.4305)]0.5 = 50.9966
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(50.9966)+3.84(0.075)(57.62)
=31.1079+16.5946
= 47.7025
x2 = 12CH = 12(0.075)(57.62) = 51.8580
x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(50.9966)=62.2159
x = min (x1,x2,x3) = 47.7025
24
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
x/12 = 3.9752
2.6D(H-x/12) 2.6(303)(57.62-3.9752)
St 30,000
= 1.4087 plg.
Con este valor se inicia el tercer sondeo
ttx = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
tu = ttx del anterior sondeo = 1.4087”
tL = 1.6542 “
K = tL/tu = 1.6542/1.4087 = 1.1743
K0.5 = 1.0836
K0.5(K-1) (1.0836)(0.1743)
1+K1.5 1 + 1.2725
= 0.0831
C = =
25
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
(rtu)0.5 = [(1818)(1.4087)]0.5 = 50.6065
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(50.6065)+3.84(0.0831)(57.62)
=30.8700+18.3868
= 49.2567
x2 = 12CH = 12(0.0831)(57.62) = 57.4587
x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(50.6065)=61.7399
x = min (x1,x2,x3) = 49.2567
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
x/12 = 4.1047
2.6D(H-x/12) 2.6(303)(57.62-4.1047)
St 30,000
= 1.4053 plg. = t2a
Con este valor se calcula t2
ttx = =
26
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� h1
1.25(rt1)0.5
96
1.25[(1818)(1.6542)]0.5
= 1.4053 + (0.2489)(2.1 – 1.4005)
= 1.4053 + (0.2489)(0.6995)
= 1.4053 + 0.1741 = 1.5794 plg.
t2 = t2a + (t1 – t2a) 2.1 -
t2 =1.4053 + (0.2489) 2.1 -
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� Tercer anillo, H = 49.62 ft.
2.6D(H-1) 2.6(303)(48.62)
St 30,000
= 1.2768” = tu
tL = 1.5794”
K = tL/tu = 1.5794/1.2768 = 1.2370
K0.5 = 1.1122
ttx = =
27
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
K0.5(K-1) (1.1122)(0.2370)
1+K1.5 1 + 1.3758
= 0.1109
(rtu)0.5 = [(1818)(1.2768)]0.5 = 48.1791
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(48.1791)+3.84(0.1109)(49.62)
=29.3892 +21.1310
= 50.5202
C = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
� x2 = 12CH = 12(0.1109)(49.62) = 66.0343
� x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(48.1791) = 58.7785
� x = min (x1,x2,x3)= 50.5202
� x/12 = 4.2100
2.6D(H – x/12) 2.6(303)(49.62 – 4.2100)
St 30,000
ttx = 1.1925”
Con este valor inicia el segundo intento
ttx = =
28
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
tu = ttx del primer sondeo = 1.1925”
tL = 1.5794”
K = tL/tu = 1.5794/1.1925 = 1.3245
K0.5 = 1.1509
K0.5(K-1) (1.1509)(0.3245)
1+K1.5 1 + 1.5243
= 0.1479
C = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
(rtu)0.5 = [(1818)(1.1925)]0.5 = 46.5614
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(46.5614)+3.84(0.1479)(49.62)
=28.4025+28.1810
= 56.5834
x2 = 12CH = 12(0.1479)(49.62) = 88.0656
x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(46.5614)=56.8049
x = min (x1,x2,x3) = 56.5834
29
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
x/12 = 4.7153
2.6D(H-x/12) 2.6(303)(49.62-4.7153)
St 30,000
= 1.1792 plg.
Con este valor de ttx se inicia el tercer sondeo
ttx = =
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
tu = ttx del segundo sondeo = 1.1792”
tL = 1.5794 “
K = tL/tu = 1.5794/1.1792 = 1.3394
K0.5 = 1.1573
K0.5(K-1) (1.1573)(0.3394)
1+K1.5 1 + 1.5501
= 0.1540
C = =
30
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
(rtu)0.5 = [(1818)(1.1792)]0.5 = 46.3010
x1 = 0.61(rtu)0.5 + 3.84 CH
= 0.61(46.3010)+3.84(0.1540)(49.62)
=28.2436+29.3433
= 57.5869
x2 = 12CH = 12(0.1540)(49.62) = 91.6978
x3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22(46.3010)=56.4872
x = min (x1,x2,x3) = 56.4872
ESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPOESPESOR DE PLANCHAS DE CUERPO
x/12 = 4.7073
2.6D(H-x/12) 2.6(303)(49.62-4.7073)
St 30,000
= 1.1794 plg. = t3a
este valor se usa en el tercer anillo
ttx = =
31
32
33
Presión de Diseño de Tanques
� La siguiente fórmula aplica a los tanques construidos o diseñados:
(30,800)(A)(tanθ)
D2
P = presión interna de diseño (plg de agua)
A = área que resiste la presión (plg2)
θ = ángulo entre el techo y la horizontal en la junta.
tan θ = pendiente del techo, como decimal
D = Diámetro del tanque (ft)
th = espesor nominal del techo (plg)
P = + 8th
34
Presión de Diseño de Tanques
Presión de Diseño de Tanques
35
Presión de Diseño de Tanques
Si el ángulo del
techo es 12º, y el
espesor es ¼ “,
calcule la presión
interior máxima que
puede contener este
tanque.
Utilice el detalle d
como referencia de
unión del ángulo de
tope, con un perfil
de 2”x2”x ¼ “.
El espesor del
ultimo anillo es
también de ¼”
Presión de Diseño de Tanques
(30,800)(A)(tanθ)
D2
Wh = 0.3(R2tn)0.5 ó 12” el que sea menor
R2 = Rc/sen θ
Wc = 0.6(Rcts)0.5
Rc = 204.7244 plg.
R2 = 204.7244/sen 12º = 204.7244/0.2079
R2 = 984.67 plg.
P = + 8th
36
Presión de Diseño de Tanques
Wh = 0.3(984.67 x 0.25)0.5 = 4.7069 plg.
Wc = 0.6(204.7244 x 0.25)0.5 = 4.2925 plg.
A1 = Whth = 4.7069 x 0.25 = 1.1767 plg2
A2 = (Wc – 2”)tc = 2.2925 x 0.25
A2 = 0.5731 plg2
A3 = 2(2”x0.25”) = 1 plg2
Area participante = Σ A
1.1767+0.5731+1 = 2.7498 plg2
Presión de Diseño de Tanques
(30,800)(2.7498)(0.2126)
(34.12)2
P = 15.4637 + 2
P = 17.4637 plg H2O ≅ 10.10 onzas/plg2
P ≅ 0.652 psi.
P = + 8th
37
Presión de Diseño de Tanques
Si el ángulo del
techo es 12º, y el
espesor es ¼ “,
calcule la presión
interior máxima que
puede contener este
tanque.
Utilice el detalle b
como referencia de
unión del ángulo de
tope, con un perfil
de 2”x2”x ¼ “.
El espesor del
ultimo anillo es
también de ¼”
Presión de Diseño de Tanques
(30,800)(A)(tanθ)
D2
Wh = 0.3(R2th)0.5 ó 12” el que sea menor
R2 = Rc/sen θ
Wc = 0.6(Rcts)0.5
Rc = 204.7244 plg.
R2 = 204.7244/sen 12º = 204.7244/0.2079
R2 = 984.67 plg.
P = + 8th
38
Presión de Diseño de Tanques
Wh = 0.3(984.67 x 0.25)0.5 = 4.7069 plg.
Wc = 0.6(204.7244 x 0.25)0.5 = 4.2925 plg.
A1 = Whth = 4.7069 x 0.25 = 1.1767 plg2
A2 = Wc tc = 4.2925 x 0.25
A2 = 1.0731 plg2
A3 = 2(2”x0.25”) = 1 plg2
Area participante = Σ A
1.1767+1.0731+1 = 3.2498 plg2
Presión de Diseño de Tanques
(30,800)(3.2498)(0.2126)
(34.12)2
P = 18.2753 + 2
P = 20.2753 plg H2O ≅ 11.73 onzas/plg2
P ≅ 0.7570 psi.
P = + 8th
39
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO
� En un tanque de 4,800 barriles, y con 9 m de
diámetro, determinar el mejor espesor del
techo, si se lo construye como techo cónico.
� Calcular con las pendientes de 9.5º, 12º, y 37º
� Comparar y analizar los resultados.
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO
40
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO
� El espesor mínimo se calcula con la fórmula:
D
400 sen θ
37º ≥ θ ≥ 9.5º
3/16” < e < ½”
emin =
41
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO� Al espesor mínimo se lo incrementa con el
siguiente factor, dependiendo de las cargas
determinadas:
T
45
� La expresión, queda:
D T
400 sen θ 45√emin =
√
≥ 3/16”
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO
� Calculamos el espesor mínimo básico:
29.5276 ft
400 sen 9.5º (12º, 37º)
= 0.4473 (0.3550, 0.1227)
= 7/16”, 3/8”, 1/8”
emin =
42
DISEÑO DE TECHODISEÑO DE TECHO� A este espesor se debe añadir el espesor de
corrosión.
� Los espesores finales comerciales serían:
1/2”, 7/16”, 1/4”
Problema de Tanque Químico
� Diseñar un tanque de 75 ft de diámetro x
48 ft de altura.
� Opera con un vacío de 0.6 psig.
� Velocidad de viento de 100 mph
43
Problema de Tanque Químico
Espesor cuerpo = 0.395 plg
Cuatro refuerzos medios
Un ángulo de tope
Use ángulos de refuerzo
Techo de domo soldado a tope
Espesor de techo = 0.529 plg
Radio del disco de techo = 60 ft.
!Gracias por su atención !
Estoy a sus órdenes:
Ing. Fernando Dávila T., MBA
enero del 2009