Diseño de Tanque Introduccion

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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Documents

Diseño de Tanque Introduccion