Oleoaje en tanques

ISSN 0188-7297

CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL OLEAJE EN TANQUES

José Antonio Romero Navarrete Oswualdo Ramírez Cano Jesús Mateo Fortanell Romero Robert Hildebrand Miguel Martínez Madrid Publicación Técnica No. 219 Sanfandila, Qro, 2003

SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE

Caracterización experimental del oleaje en tanques

PublicaciónTécnica No. 219 Sanfandila, Qro, 2003

Presentación

El presente estudio se ubica en el contexto de un conjunto de investigaciones llevadas a cabo en la Coordinación de Equipamiento, las cuales tienen como objetivo analizar la seguridad carretera de los vehículos tipo autotanque. En el desarrollo experimental de esta investigación se contó con el apoyo de José Ricardo Hernández Jiménez, DavidVázquez Vega, Guadalupe Lomelí y Manuel de Jesús Fabela. En cuanto a la redacción se consideraron los comentarios de Alejandro Lozano Guzmán, Manuel de Jesús Fabela y David Vázquez Vega. El documento fue revisado por el Dr. Miguel Martínez Madrid, coordinador de equipamiento para el transporte.

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Índice

Resumen Abstract Resumenejecutivo Definiciones Capítulo1. 1.1 1.2 1.3 1.4 Introducción Frecuencias naturales de oscilación del fluido Variación de la posición del centro de gravedad de la masa del líquido Incidencia de accidentes de los autotanques Objetivos y alcances

IX XI XIII XV 1 1 2 8 10 13 13 20 23 23 23 27 30 31 33 33 43 51 60 61 65 67 67 70 75 78

Capitulo 2. Revisión de la literatura 2.1 2.2 Aproximacionesexperimentales Análisis comparativo de los esquemas experimentales

Capitulo 3. Equipo de prueba e instrumentación 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Definición del principio experimental a ser empleado Diseño conceptual del equipo Descripción del equipo resultante Método de prueba Matriz de pruebas

Capitulo 4. Resultados experimentales 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Recipiente cilíndrico Recipiente elípticoRecipiente genérico Análisis comparativo de las fuerzas de oleaje Resultados para el 98% de llenado Discusión

Capítulo 5. Aproximación teórica para las frecuencias naturales 5.1 5.2 5.3 5.4 Descripción de la metodología de las ondas gravitacionales Aplicaciones Validación Discusión

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Capítulo 6. Conclusiones Referencias

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VIIIResumen

Se presenta una aproximación experimental al estudio del oleaje en tanques, la cual tuvo por objeto determinar como una función de la forma del tanque, tanto las frecuencias de oscilación libre de los líquidos contenidos como las fuerzas de oleaje desarrolladas. Complementariamente a este enfoque experimental se propone una aproximación teórica para determinación de las frecuenciasnaturales de oscilación, cuyos resultados correlacionaron satisfactoriamente con los resultados experimentales. La instalación experimental consistió en un excitador electroneumático armónico, que trabajando en posición horizontal impulsó un soporte móvil del tanque ensayado. El soporte se desplazó sobre tres rodamientos a lo largo de guías de aluminio. Aparte de transductores para la verificación dela frecuencia de excitación, la instrumentación consistió de un transductor de fuerza, instalado en serie entre el excitador y el soporte móvil del tanque. El procedimiento de prueba fue medir las fuerzas residuales, posteriores a un estado de excitación permanente. El diseño experimental fue multifactorial, incluyendo tres formas de secciones transversales para los tanques (cilíndrico, elíptico ygenérico (triangular redondeado)), siete niveles de llenado y diversas frecuencias de excitación. Los resultados mostraron una alta repetibilidad respecto a las frecuencias naturales de la oscilación del fluido, con desviaciones estándar relativas menores al 2%. El recipiente que mayor sensibilidad mostró al nivel de llenado fue el denominado genérico, el cual también exhibió frecuencias de...