Trabajos

FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

DISEÑO HIDRAULICO II

2011-01-10

TANQUE DE CARGA
EJEMPLO ILUSTRATIVO DEL DISEÑO Y CÁLCULO DE UN TANQUE
DE CARGA
PLANTEAMIENTO
Con la finalidad de hacer más claro y específico lo expuesto en los
capítulos anteriores, se calculará un tanque de almacenamiento para agua de
servicio, el cual seráinstalado en el Estado de Tlaxcala con una capacidad
nominal de 2,300 m3. Dicho tanque operará a presión atmosférica y temperatura
ambiente.
CÁLCULO DEL ESPESOR DEL TANQUE
Datos para el cálculo
Diámetro interior (D) =1,967.8 cm.
Altura (H) = 978.2 cm.
Corrosión permisible (C.A.) = 0.16 cm.
Material = A-283-C
Esfuerzo de diseño (Sd) = 1,410 Kg /cm2 .
Esfuerzo de prueba hidrostática (St) = 1,580Kg /cm2 .
Fluído = agua
Densidad relativa (G) = 1(1,000 Kg /cm3 ).
Dimensiones de las placas a usar:
Ancho: 182.9 cm.
Largo: 609.6 cm.
5.2.1 CÁLCULO DE LOS ESPESORES DEL CUERPO
El espesor mínimo especificado en la tabla 2.2 es de 6.35mm. (t min).
Utilizando el método de un pie, tendremos que la formula a emplear es:
( )
0.0005 30.48 C.A.
Sd
td D H G +
Cálculo del primer anillo
Espesorpor condiciones de diseño.
( )( )
0.16 0.754 .
1410
td 0.0005 1767.8 978.2 30.48 1 + = cm
Espesor por prueba hidrostática.
( )( )
0.53 .
1580
tt 0.0005 1767.8 978.2 30.48 = cm
Espesor de Placa a Utilizar tr = 9.52mm.
Cálculo del Segundo Anillo
Espesor por Condición de Diseño
( )( )
0.16 0.639 .
1410
td 0.000 1767.8 795.3 30.48 1 + = cm
Debido a que el cálculo de espesor porcondiciones de diseño es el que
rige y debido a que el fluído a almacenar es agua, podemos descartar el cálculo
por prueba hidrostática
Espesor de placa a utilizar tr = 7.94mm.
Cálculo del Tercer Anillo.
( )( ) td 0.16 0.525cm
1410
0.0005 1767.8 612.4 30.48 1 + =
Espesor de Placa a Utilizar tr =6.35mm.
Cálculo del Cuarto Anillo
( )( ) td 0.16 0.41cm
1410
0.0005 1767.8 429.5 30.48 1 + =Espesor de placa a utilizar tr = 6.35mm. (Por ser el mínimo permitido).
Cálculo del Quinto Anillo
( )( )
0.16 0.295 .
1410
td 0.0005 1767.8 246.6 30.48 + = cm
Espesor de placa a utilizar tr = 6.35mm. (por ser el mínimo permitido).
Cálculo del Sexto Anillo
( )( )
0.16 0.18 .
1410
td 0.0005 1767.8 63.7 30.48 1 + = cm
−
=
Espesor de placa a utilizar tr = 6.35mm. (por ser el mínimopermitido).
5.2.2. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL ESPESOR DEL FONDO
Espesor mínimo especificado en la tabla 2.1.
( )
t
Sh 0.0005D H − 30.48 G
=
( )( ) 1055 / 2
0.794
Sh 0.0005 1767.8 978.2 30.48 1 = Kg cm
Espesor nominal a usar en el fondo = 7.95mm. (5/16”)
5.3. CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LA ESTRUCTURA
Debido a que el tanque tiene un diámetro considerable, el techo que se le
colocará será cónicosoportado.
Por especificación, el techo soportado tendrá un espesor de 4.76mm.
(37.4 Kg /cm2 ) y una pendiente de 19:305 (3.6°). La estructura tendrá una
geometría de acuerdo a lo siguiente:
Proponiendo un radio para el círculo donde se circunscribirá el pentágono
de aproximadamente un tercio del radio nominal se determina el número de
largueros para cada caso.
Larguero interior
Datos
D =1,080cm.
N = 5
l = 167.6cm
( ) ( ) ( )
18.9
167.6
= 360/ 2 = 5 1080 Sen 36 =
l
n NDSen N
( ) ( ) ( )
158.7
20
= 360/ 2 = 5 1080 Sen 36 =
n
l NDSen N
Larguero exterior
Datos
D = 1,767.8cm.
N = 5
l = 191.5cm.
( ) ( ) ( )
27
191.5
= 360/ 2 = 5 1767.8 Sen 36 =
l
n NDSen N
( ) ( ) ( )
173.2
30
= 360/ 2 = 5 1767.8 Sen 36 =
n
l NDSen N
Se usarán 20 largueros del capitel alprimer polígono (pentágono) con una
separación de 158.7cm., y 30 largueros del polígono a la periferia del tanque con
una separación de 1,732mm.
5.3.1. CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS LARGUEROS
Largueros Exteriores
W'= 122 + 37.4 = 159.4Kg /cm2
W = (W')(Am)
W = 159.4(1.262) = 201Kg /m
( ) M Wl Kg m máx = = = 504.26 −
Z = Mmáx = = cm
Largueros Interiores
W = 159.4Kg /m
W = 159.4(0.8255) =...