8/17/2019 Diseño de Tanque Introduccion
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
SCU LA ACAD MICO PROF SIONAL D
ING NI RIA M CANICA
FACULTAD D ING NI RIA M CANICA
“Fuerzas de presión sobre tanques
de combustible”
Curso : ¨MECANICA DE FLUID! I”
Docente : Luis Julca Verastegui
Ciclo : VI– “A”
Alumnos : Castañeda Benites Rony
Gutierrez Perez Alexis
Negron Monja Giancarlo
Pretel Rodriguez Carlos
Rabanal Ala Mario Rodriguez Rosario !ric"
#orres Aguilar Jean
Vera Juarez $aid
TRUJILLO – PERU
UNT
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2!"
GENERALIDADES:
INTRODUCCION:
Un tanque es un depósito construido con una forma materia! adecuado para
a!macenar o trasportar a!"#n f!uido ta!es como a"ua$ com%usti%!e$ productos qu&micos$
etc'
En particu!ar$ si e! f!uido es un com%usti%!e$ a sea !&quido o "as$ e! dise(o de! tanque
es de "ran importancia a que su función ser) a!macenar un *o!umen cr&tico de!
com%usti%!e soportar !as presiones internas "eneradas por e! f!uido muc+as *eces
comprimido' E! dise(o adecuado de! tanque permite conocer !os par)metros cr&ticos
+acer e! mantenimiento adecuado$ !o cua! puede e*itar muc+os accidentes'
En e! caso de un automó*i!$ se de%e dise(ar un tanque con e! *o!umen$ !a "eometr&a
e! espesor adecuado para a!macenar GL,$ GN-$ u otro com%usti%!e'
En este tra%a.o se presenta un estudio con !a fina!idad de comparar !os mode!os
desarro!!ados emp&ricamente en ta!!eres rudimentarios$ %as)ndonos en !as
+erramientas de !a mec)nica de f!uidos de !a resistencia de materia!es$ con !os
cue!es se o%tendr)n resu!tados que nos permitir)n identificar !os e/cesos en !os
mode!os que no cuentan con un dise(o in"enieri!'
O01ETI-OS
• O%.eti*o "enera!
Ana!i2ar !as fuer2as so%re !as paredes de un tanque de "as !icuado de petró!eo 3GL,4
• O%.eti*os espec&ficos
Representar e! tanque en sus p!anos 5D perspecti*a 6D$ con sus cotas
anotaciones respecti*as'
Ca!cu!ar !as fuer2as +ori2onta! *ertica! so%re !as paredes de! tanque sus !&neas de
acción e! punto que intersecta a !a fuer2a resu!tante$ considerando un ni*e! m)/imo
de com%usti%!e en e! tanque'
E*a!uar !os resu!tados anteriores para *arios ni*e!es de com%usti%!e en e! tanque'
Graficar !os resu!tados'
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"ALLAND LA #$E!IN DEL CM%U!&I%LE 'A!E!(
V e=4 π ( R3)
3
V e=2.20m3
L= 4V
π D2 . . . Donde V =25m
3
- V e
V= 25m3
−2.20m3
= 22.8 m3
L=4∗22.8
π ∗1.6122
POR TABLAS “ASTM”
Para un espesor de planchas e=11.94 la presión P=400MPa
V liquido=10.795m3
V gas=1.905m3
ρliquido=0.502m3
1.72 P ¿16.981atm
"ALLAND EL NUME$ DE MLE!(
PV = RT ηgas
ηgas= (16.981 )∗(1905 l)(0.08206)∗(333 k ) !. T=
50∘
C = """#
LA CM#!ICIN DEL 'L#) *+,- C
3 H
8
. /,-C
3 H
10
0
ηC 3 H
8
=1183.7∗0.7=828.66
Pmolecular=44
mC 3 H
8
=44∗828.66=36.46 Kg
ηC 4 H
10
=1183.8∗0.3=355.14
Pmolecular=58
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mC 3 H
8
=58∗355.14=20.60 Kg
"ALLAND LA MA!A &&AL DE MA!A DE( mC 3 H 8+mC 3 H 8
mC 3 H 8+mC 3 H 8=
57.06 Kg
ρGAS =mC
3 H
8
+mC 3 H
8
V GAS
ρGAS =57.06
1905=0.02995
Kg
m3
DA&! DEL &AN1UE A E2ALUA$$
ρGLP ( L )=0.502
g
cm3 L=%.&%'(
ρGLP ( G)=0.02995
g
cm3 g=9.81
m
s2
D=1.&12(
CALCULAND LA! FUE$3A! "$I3N&ALE! DE LA! &A#A!E!FE$ICA!(
H =¿ ρg hCG A ro!
" ¿
H =¿ # ∗(0.85hCG )∗0.85 A( ro!) " ¿
) # ∗(0.15∗hCG)∗0.15 A ( ro!)
" H = ρg(0.85∗ D
2) *'.8+ ,
π D2
4 ) ρg(
0.15∗ D2
) *'.1+* ,π D
2
4
" H =2*,+.8+* 103
N ) 1'.8*N
" H )44+546+7 N
CALCULAND LA FUE$3A! 2E$ICALE! DE LA! &A#A! E!FE$CIA!(
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V =¿ ρgV es$era " ¿
V =¿ (0.85 )∗# GLP ( L )∗V +(0.15 )∗# GLP (G )∗V "
¿
" V =
0.85∗π D3
6
ρGLP( L) g¿ )
0.15∗π D3
6
ρGLP(G )g¿
V =¿ " ¿ 8++965N
CALCULAND LA! FE$3A! "$I3N&ALE! #A$A EL CILIND$(
H =¿ ρg hCG A ro! " ¿
H =¿ # GLP( L)∗(0.85hCG)∗0.85 A( ro! ) " ¿
) # GLP(G )∗(0.15∗hCG)∗0.15 A ( ro!)
" H = ρGLP( L)g (0.85∗ D
2) *,'.8+*D*L ) ρGLP(G)g (
0.15∗ D2
) *,'.1+*D*L
" H =21%+'.'&N ) ".8+N
" H )547:868N
CALCULAND LA! FUE$3A! 2E$&ICALE! #A$A EL CILIND$(
V =¿ ρgV cili%dro " ¿
V =¿0.85∗ ρGLP( L ) g∗V cili%dro
" ¿ ) '.1+ ¿ ρGLP ( G) g∗V cili%dro
V =¿0.85∗ ρGLP ( L)∗g∗(π ∗ D2
4∗ L)
" ¿ ) 0.15∗ ρGLP (G )∗g∗(
π ∗ D2
4∗ L)
V =¿ " ¿ "&".7N ) %17."%N
V =¿ 40474.4 &
" ¿
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TENSION TRANASVERSAL$
= " A= " D∗ L
Ade(/0!!. =2 $
$ = ∗ D∗ L
2 =
2∗$ D∗ L
An34ndo 5e0306en3 de (6e53$
' =¿
"
A=
"
(2∗h∗ L)( ¿
Ree(4ndo 53(e5 e93:n de ;9e54$
' =¿ ∗ D∗ L2∗h∗ L( ¿
' =¿
∗ D2∗h
( ¿
Ree(4ndo$ = 2∗$ D∗ L en
' =¿ ∗ D
2∗h( ¿
Oo5 de “?” 5e5e0en6 e e0e0o de n? o 5@o de “L”
E n/3030 5 enon655 e e0e0o5 (n3(o de (6e53 50oo565 5e03:n 3n6e5n 0e 9ede 5e09(35 3@95 ;9e54 @ene5d
o5 5e03:n 3n6e5n e 3@95 ;9e54 0o336n6e 5 6en03:n de(6e53.
TENSION LONITUDINAL$
P5 enon655 6en03:n on@369d3n de (6e53 5od93do o5 5e03:n3n6e5n 5/63(en6e 0e 03@9e e (30(o 5oed3(3en6o n6e53o5 on d3;e5en3 de 9 e /5e de 5e33en6e 9e 0oo56 5e03:n e0 5e@3:n359n;e5en3 de o0 eF65e(o0 o5 on03@93en6e
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= "
A=
"
( π ∗ D2
4 )
Ade(/0$
" = ∗π ∗ D2
4
An34ndo 5e0306en3 de (6e53
( )= "
A=
"
π ∗t ∗ D
Ree(4ndo 53(e5
e93:n de ;9e54
( )= ∗
π ∗ D2
4
π ∗t ∗ D
( )= ∗ D4∗t
ESERA DE PARED DELADA SOMETIDA A PRESION INTERNA
E n/3030 de e06o0 5e33en6e0 e0 0e(en6e n/3030 de o0 5e33en6e03nd53o0 0o(e63do0 6en03one0 on@369d3ne0 en;634ndo 3@9dd 9e0e ?e 5e0e6o de 5e03:n de G93do H 5e0306en3 de (6e53.
De e06 (ne5 0e 9ede no65$
" = ∗ A ro!ectada= ∗π ∗ D2
4!,1
E e0;9e54o en 0 5ede0 de 5e33en6e e0;53o 0e5/$
( es$ = "
A ! de donde
" =( es$ ∗ A=( es$ ∗π ∗ D∗t !,2
I@9ndo ,1 H ,2
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( es$ = ∗ D4∗t =2
$ t = $ ∗ D( es$ ∗2
I. Discusión de Resultados
Se rea!i2ó un esquema ordenado comprensi*o para !a construcción de tanques de
este tipo$ en e! cua! se deta!!a un an)!isis materia!$ +erramientas procesos que se
uti!i2aron en e! desarro!!o de! proecto'
Los resu!tados o%tenidos ana!&ticamente se o%tu*ieron con %ase a !a est)tica de
f!uidos que se estudió pre*iamente en c!ase' Se uti!i2aron dedu.eron a!"unas
fórmu!as de !as fuer2as so%re superficies p!anas cur*as tam%i7n e! centro de
presiones 3C,4'
Los resu!tados que se o%tu*o de !as presiones de! espesor son contrasta%!es con !a
rea!idad para un tanque cisterna que transporta GL,
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Se o%tu*o resu!tados fa*ora%!es mediante !a simu!ación en SOLID8OR9S$ !a cua!
permitió un an)!isis comp!eto de !os materia!es$ fuer2as esfuer2os que estos i%an a
ser sometidos'
Normativa.
,ara e! c)!cu!o dimensionamiento de! tanque$ se uti!i2ar) !a norma A,I ;<
3American ,etro!eum Institute4 que esta%!ece !os criterios para tanques de
a!macenamiento de a"ua o com%usti%!e para tanques a presión atmosf7rica'
Adem)s$ !a norma A,I ;< cu%re !os criterios de dise(o para !os componentes a !os
que *a !i"ado e! tanque$ como por e.emp!o:
= So!dadura de componentes'
= Espesor de !os pane!es'
= Tu%er&as cone/iones a! tanque'
= ,intura mantenimiento'
= ,rotección catódica'
II. Conclusiones y Sugerencias
Este estudio que se presenta +a permitido desarro!!ar una metodo!o"&a para e! c)!cu!o
dise(o de tanques semiesf7ricos$ sometidos a a!tas presiones' Es as& que o%tu*imos
un %uen an)!isis de !as presiones fuer2as que act#an so%re un tanque GL,'
La t7cnica de c)!cu!o medición$ como fue demostrado en este tra%a.o$ nos %rinda
resu!tados con un "rado de e/actitud considera%!e !os cua!es permiten tomar
decisiones necesarias para nuestra pro%!em)tica' Como por e.emp!o e! tipo de materia!
a emp!ear !a cantidad m&nima necesaria de 7ste' De ta! manera que a+orremos en
materia'
E! materia! que uti!i2aremos en caso +ipot7tico de fa%ricación rea! de! tanque "!p$ que
satisface !os requerimientos e/i"idos por !a norma para e! esfuer2o de dise(o de!
ci!indro' Los cua!es de%en ser a!ta resistencia para un m&nimo de espeso$ as&
reducimos precios en e! materia! sin descuidar !a se"uridad de tanque'
Los ni*e!es de esfuer2o ca!cu!ados ana!&ticamente cu%ren amp!iamente !os
requerimientos de! dise(o'
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E! soft>are de simu!ación auda para o%tención de resu!tados fue SOLID8OR9S a
que permite definir an)!isis de estructuras con e! materia! que se desee tra%a.ar' En
este caso fue mu importante en este estudio por su a!ta precisión a! momento de
entre"ar resu!tados'
III. Bibliografía
• Mecánica de Fluidos' Autor: Robert L' Mott ' Edición: Se/ta' Editoria!: ,earson
?@??
• SBAES $ I' La mec)nica de !os f!uidos Ed' cGra> Bi!! 3 F??;4 pa" F@@
• 8BITE $ ' ec)nica de f!uidos Ed' cGra> Bi!! 3 5>>'repso!'comMesesM
• +ttp:MMrepositorio'espe'edu'ecM%itstreamM5F>e%Mup!oadsM,u%!icoMoroBidrocar%urosCusco
5
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Ta%!a F Requisitos e/i"idos a! propano %utano
Ta%!a 5 Constantes de !os "ases para !a fórmu!a de Antoine
Ta%!a 6 C!asificación de !os aceros se"#n !a norma AST
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Ta%!a )/imos esfuer2os permisi%!es a !a tensión
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