CURSO API 650.pdf

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


� 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


� 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


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


� 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


� 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


� 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


� tt = 0.6416”

tt =2.6 D (H – 1)

St

tt =2.6 x 196.8 (38.62 – 1)

30,000

12


� 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


� tt = 0.4881”

tt =2.6 D (H – 1)

St

tt =2.6 x 196.8 (29.62 – 1)

30,000

13


� 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


� 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


� 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”


� Las fórmulas a emplear son:

2.6 D (H – 1)

St

2.6 D (H – 1) G

Sd+ CAtd =

tt =

18


� 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


� 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


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


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


� 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 -


� 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


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 = =


� 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


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 = =


(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


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 = =


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


(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


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


� 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 -


� 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


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 = =


� 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


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 = =


(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


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 = =


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


(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


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



35


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”


(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


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


(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


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”


(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


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


(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.


40



� 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”


� 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

[email protected]

enero del 2009

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