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MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
2 DISE O DEL TANQUE TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA AGUA CONTRAINCENDIOS 2.1 DATOS DE ENTRADA h
α
A 516 Grado
Seleccionar Acero ASTM Diametro Interior Altura Total Total H
D= H= Hd =
Nivel del liuido d H
γ
l
c= &1 =
Den"idad del material
1!5 ' = 6!$ v= 13$ &= $!6 α = 11!3$--3 ρ" = 785$
"#uer4o de luencia %ara di"eo
σE
M9nimo "#uer4o de luencia Gravedad e"%eci#ica #luido
'E =
(elocidad del viento Altura de Tec&o Tec&o An,ulo de tec&o
I
II III
1$$$ ,*m 3 1!6 mm
l
Dimen"ione" de %lanc&a
D
6!5 m
γ =
Den"idad del #luido Tolerancia %or corro"ion
-
6 m 7 m
m m )m*& m . /an,o 00-!5. 37. ),*m3 Ma
N*A
(olumen de Tanue
N*A Ma γ = 1 (T = 1-7!m3
(olumen de A,ua N:mero de anillo" ;ona S9"mica
(= 183!8 N= 5 ZONA III
(API 650 - Table 3-2)
m3
2.2 CALCULO DEL ESPESOR DE PLANCHA DE PARED DEL TANQUE Método Recipientes de Paredes Delgadas
Ten"iFn Normal circun#erencial en el #ondo
σt
1-5!$$ * 0tc 0),*cm 2
Delgadas - Resistencia de Materiales
Ten"iFn Normal meridional con"tante
σm
-7!5$ * 0tc 0),*cm 2
ntonce" "e tiene
t=
Método -!oot (D " 60 #$)
t d =
Se,un Norma AI 65$ 3!6!3
4 . 9 D
( H d −0 . 3 ) γ σ y
σ ma * σ E c td =
+c
t=
N*A
N*A
mm
Método %ariable-Design-Point %ariable-Design-Point
L
ara el u"o de e"te m@todo "e de'e cum%lir ue
Se,un Norma AI 65$ 3!6!+
05$$ Dt 1$!5
Siendo ? = Donde
t 1=
(
1.06
−
0.0696
H d
mm
H d
1000 ≤
6
en mm
√ ) ( H d ∗γ
)
∗ H d Dγ
4.9
σ y
σ y
>alculando "e tiene ue ? * H d =
+c
t1 =
N*A
### 1$$$ * 6 0=166!67
#N/A #N/A
##
#N/A
#N/A ## # ## ### #N/A
t2 = t1 A&ora calculamo" el #actor #actor
% B= 1!375
t 2= t 2 a −c +( t 1 −t 2 a )
% = &1 * 0r0t1c$!5
t2 = t2a
h1 1.25
( r∗(t 1− c ))0 .5
% C 2!625
calculando "e "e titiene % = ntonce"
(
−
2. 1
t2 =
N*A
mm
N*A
mm
)
1!375 B % B= 2!625
mm
# de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
t
&spesor planc'a de anillo pri#ario
t 2
&spesor planc'a de anillo secndario
t *
&spesor planc'a de anillos speriores
ara el cJlculo del e"%e"or de %lanc&a de lo" anillo" "u%eriore" "eleccionamo" el menor valor de en 1 = $!61 0rtu$!5 32$>Hd 0m 2 = 1$$$ >Hd
0m
3 = 1!22 0rtu$!5
0m
Siendo > = L$!5 0 1*01 1!5 = t? * tu tu = e"%e"or %reliminar del anillo "u%erior a la Kunta cirun#erencial 0mm 0= td t? = e"%e"or del anillo in#erior a la Kunta cirun#erencial 0mm x ?ue,o ) γ 4 . 9 D ( H − d
t x =
ntonce" "e tiene ue
1000
σ y
+c
Ta'la 2!1 ANI??<
t? 0mm
tu 0mm
>
1 0m
2 0m
3 0m
t 0mm
1 2 3 + 5
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A
N*A N*A N*A N*A N*A
AI 65$ recomienda
Diam! >ilindro B 15 m 15 36 m 36 6$ m C 6$ m
"%e"or Minimo lanc&a +!76 mm 6!35 mm 7!-+ mm -!53 mm
Ta'la 2! 2
)1 * )2 * )0 * ) * )5 *
"tandari4ando "e tiene ue
#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
mm mm mm mm mm
, s !s"$ , s !s"$ , s !s"$ , s !s"$ , s !s"$
#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
%!&'( %!&'( %!&'( %!&'( %!&'(
)*
#N/A
2.3 CALCULO DE ESPESOR DE PLANCHA DE FONDO DEL TANQUE (API 650 - 3$6$$) AI 65$ no" entre,a la "i,uiente ta'la re"%ecto a e"%e"ore" m9nimo" de Nominal late HEdro"tatic Te"t Stre"" in #ir"t S&ell >our"e %lanc&a" de #ondo ecluEendo cualuier 0M%a T&ic)ne"" o# #ir"t tolerancia %or corro"ion! B=1-$ B=21$ B=23$ "&ell cour"e 0in "te calculo "e &ace en relacion a la t B= 1* + 1* + 5*16 3*8 %lanc&a del %rimer anillo E del e"#uer4o 3*8 B t B= 1 1* + 5*16 3* 8 de %rue'a &idro"tatica en el mi"mo! B t B= 1 1*+ 1* + 3* 8 1* 2 1
mm
B=25$ 3* 8 7*16 -*16
1 1*+ B t B= 1 1*2
5 *16
7*16
-*16
11*16
1 1*2 B t B= 1 3*+
3* 8
1* 2
5* 8
3* +
Ta'la 2!3
Del AI 65$ 3!6!3!2 "e o'tiene el e"#uer4o de %rue'a &idro"tJtica 0St Donde
S t =
4 . 9 D
( H d −0 . 3 )
LM%a
reem%la4ando dato" "e tiene St =
N*A
mm
or lo tanto "e u"arJ
2.4 CALCULO DE ESPESOR DE PLANCHA DE TECHO DEL TANQUE
T+h C.+ A!)s%)"d
Ti%o de Tec&o T r
M%a
t 1
E de la Ta'la 2!3 "e o'tiene ue t# = N*A c ntonce" t# =
"%e"or m9nimo
N*A
=
D
4.8
∗sen α
Lmm
) *
#N/A
(API 650 - 3$0$5)
0D B 18!3 m
el cual de'e "er como m9nimo 5 mm! E mJimo 12!5 mm
%!&'
$ de 9 Fecha: Página: Revisión:
T r
=
D
MEMORIA DE CALCULO
TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
∗sen α
4.8
>alculando "e tiene
Tr =
6!37
mm
% de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
+argas #ertas
>alculamo"
Tr =
Normali4ando "e tiene ue e"o de %lanc&a de tec&o e"o de 'aranda" e"o de %lata#orma" e"o ManaE
= = = = =
5*16 17-6!65 3$5!36 $!$$ 112!$$ 7$!$$
>mr = "uma de car,a" * Area %roEectada del tec&o
%ul,! ), ), ), ), ),
>mr =
8$!78$277 ),*m2
+argas ,i,as
>alculamo"
>ar,a del viento = 730v * 16$ 2
=
+8!1-
),*m 2
>ar,a de nieve
=
6$!$$
),*m
e"o de %er"ona"
=
+$
),*m 2
>vr = "uma de car,a"
>vr =
√
C v + C m
?ue,o el valor de T r aumentarJ en Dado ue > vr >mr =
tr
Se tiene ue
)
or lo tanto "e u"arJ 2.5 CALCULO DE L ANILLO DE CORONAMIENTO
1+8!1-
* *
7!3-
5/16
mm
%!&'
(API 650 - 3$0$5$2)
A = D2 * 0+3!2"en α) [cm2]
Area tran"ver"al del %er#il
),*m2
en el ca"o de ue > vr >mr C 22$ ),*m 2
220
228!-7 3
(API 650 - 3$$)
2
A=
+!25
cm2
A =
$!66
in2
Se,:n Norma AI 65$ el %er#il m9nimo a u"ar en tanue" e" el 2 1*2O 2 1*2O 1*+O in2 el cual %o"ee una "ecciFn de AP = 1!1C vr + C mr
?ue,o el valor de A aumentarJ en
en el ca"o de ue > vr >mr C 22$ ),*m 2
Lcm2
220
Dado ue > vr >mr =
228!-7 3
Aac =
Aac 4 >om%arando AP Se u"arJ como anillo de >oronamiento
$!82$
in2
2 1/2 2 1/2 1/ %!&'(
2.6 ANALISIS DE ESFUERZOS 2.6.1- Esf!"$ %! T!&s'(& "!s)*+%$ %! )+ P"!s'(& I&*!"&+ %!) T+&,! a! ?a Ten"iFn Normal circun#erencial
σ t = 0 .1 σt=
γ ∗ D∗ H d
Donde
∗( t − c )
2
N*A
'! ?a Ten"iFn Normal meridional
σ m= 0 . 1 σm=
L),*cm2
t c
Lmm
),*cm2
γ ∗ D ∗ H d
L),*cm2
4∗( t − c )
N*A
D Hd Lm
Donde
D Hd Lm t c
Lmm
2
),*cm
2.6.2- Esf!"$ %! C$"!s'(& +s+%$ $" )+s +"0+s !"*+s
σ 2!1 = ρ" H
a! >ar,a de la %ared "o're lo" %unto" de car,a '! >ar,a muerta del l9uido
γ ∗ σ 2 . 2=
D
σ 2!1 =
),*cm2
2
∗ H d 4
D m ∗( t − c )
Donde D m = D t
σ 2!2 = c! >ar,a" adicionale"
5!+-5
DiJmetro medio N*A
),*cm2
& de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A !UA POTA"LE Tec&o = 6+7+!$2 So%orte de a,itador = $!$$ = lata#orma" o %i"o" elevado" $!$$ A,itador = 2$$!$$ "calera" E %a"adi4o" = 1+137!17
), ), ), ), ), ),
' de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
ntonce"
σ 2!3 =
0"uma car,a" muerta" * π Dm 0t c
σ d =
σ 2!1 σ 2!2
σ 2!3
σ 2!3 =
σ d =
N*A
N*A
2.6.3- Esf!"$s %! T!&s'(& C$"!s'(& +s+%$ $" )+s +"0+s %! '!&*$
Mv =
l Momento de (olteo
),*cm2 (API 650 - 3$$2)
% = 880v * 16$ 2 730v * 16$ 2
?a %re"iFn del viento "o're la %ared del tanue
),*cm2
%DmaH2
= Mv =
),*m 2
1$6!2N*A
),!m
2
=
σ w
ntonce"
M v
σ =
∗ 2 ∗( t − c )
π r m
N*A
),*cm2
A&ora anali4aremo" la nece"idad de anclaKe de tanue Mv B= Mr Donde ara ue un tanue no nece"ite anclaKe el momento de volteo de'e cum%lir ue Siendo Q = e"o m uerto del tanue di"%oni'le %ara re"i"tir el levantamiento 0,! en condicion de vac9o 2 Q= Q "&ell >mr πD *+ car,a" adicionale" Q=
N*A
M r =
2 3
(∗) W D 2
), Mr =
ntonce" al reem%la4ar "e tiene ue
N*A
),!m
## 2.6.4- Esf!"$s %!'%$ + )+ C+"0+ Ss'+ (API 650 - &$3$) l momento de volteo de'erJ determinar"e mediante la "i,uiente e%re"iFn M = ; I 0> 1Q "R" >1Q r Ht >1Q 1R1 >2Q 2R2 Donde M = Momento de volteo 0N!m ; = >oe#iciente "9"mico I = actor de im%ortancia = 1 %ara todo" lo" tanue" ece%to cuando un incremento en e"te #actor e" e"%eci#icado %or el u"uario! Se recomienda ue e"te #actor no eceda de 1!25 ue e" el mJimo valor ue "e %uede a%licar! >1 >2 = >oe#iciente de #uer4a lateral "9"mica! Q "= e"o total del cuer%o del tanue 0N! R" = Altura de"de el #ondo del cuer%o del tanue al centro de ,ravedad de e"te 0m!! Q r = e"o total del tec&o del tanue mJ" una car,a viva e"%eci#icada %or el u"uario 0N Ht = Altura total del cuer%o del tanue 0m! Q 1= e"o de la ma"a e#ectiva contenida en el tanue ue "e mueve al un9"ono con el cuer%o del tanue 0N R1 = Altura de"de el #ondo del cuer%o del tanue al centroide de la #uer4a
lateral "9"mica a%licada a Q1 0m!! Q 2= e"o e#ectivo de la ma"a contenida %or el tanue ue "e mueve enel %rimer oleaKe 0N R2= Altura de"de el #ondo del tanue al centroide de la #uer4a "9"mica lateral a%licada a Q2 0m!! De donde "e tiene ue
; = I = >1=
$!+ 1 $!6 (API 650 - 3$3$) %ara el calculo de > 2 = $!75 0S * T "iendo S = 1!2 0%ara nue"tro territorio T = 1!81)0D$!5 donde ) "e calcula en 'a"e a la relacion
Gra#! 2!1
E del ,ra#ico 2!1 "e o'tiene )= ntonce" T= ?ue,o reem%la4ando "e tiene > 2 = Q "= 9.81*ρ"πDm
=
N*A
N
D*H d=
$!58 2!571+7+ " $!3+---+
$!-2
( de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
R" =
H*2
Q r =
6351$!15
Ht = Gra#! 2!2
=
3!5 m N
7 m ara calcular Q1 E Q 2 "e calcula en 'a"e a la relacion D*H d E del ,ra#ico 2!2 "e tiene ue
) de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA POTA"LE
Q 1 * Q T =
$!82
Q 2 * Q T =
$!22
Siendo Q T = e"o total del #luido del liuido =
18$2-13 N
Q 1= 1+728+1!15+ N Q 2= +$2188!2623 N ara calcular R 1 E R2 "e calcula en 'a"e a la relacion D*H d
ntonce"
E del ,ra#ico 2!3 "e tiene ue
ntonce"
R1 * Hd =
$!+2
R2 * Hd =
$!75
R1 =
2!715 m
R2 =
+!865 m
Al reem%la4ar todo" e"to" valore" "e o'tiene
Gra#! 2!3
M=
N*A
N!m
2.6.4.1 A&+)'s's %! R!s's*!&'+ +) $)*!$
(API &$$)
Se de'e cum%lir ue Q ? B= 1-6 γ HdD Siendo Q ? =
--t'0'Eγ Hd$!5 Donde
t'
LN*m e"o lineal maimo del liuido contenido en el tanue = e"%e"or de %lanc&a 'a"e 0mm t ' B= ma 0t 1c 6mm E t ' B= 0t# c
t' = or lo ue 6 mm F'E = minimo e"#uer4o de #luencia de %lanc&a de #ondo del tanue 0M%a Hd = Maimo nivel del liuido 0m Q? =
/eem%la4ando dato" "e tiene >om%arando Q? =
N*A N*m 1-6 H γ dD = 76++ ###
N*A
## 2.6.4.2 A&+)'s's %! A&)+! %!) T+&,!
(API &$5$)
ara ue un tanue no nece"ite anclaKe de'e cum%lir"e ue M *LD2 0Q t Q ? B 1!57 F
'*01$$$0t1c B a
Siendo
Gra#! 2!+
' = maimo e"#uer4o de com%re"ion lon,itudinal en el #ondo del tanue 0N*m ara
' = Q t 1!273M*D 2
2 %ara M *LD 0Q t Q ? B= $!785 2 %ara $!785 B M *LD 0Q t Q ? B 1!5
' "e calcula de acuerdo al ,ra#ico 2!+ 0' Q ?*0QtQ? = 1!+- *L10$!637M*0D 20Q tQ ?$!5
2 %ara 1!5 B M *LD 0Q t Q ? B 1!57
Q t =
" el %e"o lineal de la %ared del tanue ma" la %orcion del tec&o "o%ortada %or la %ared del tanue Q t = -!810Q r Q"*πD ntonce" = N*A N*m 2 >alculando "e tiene ue M *LD 0Q tQ ? = N*A ### ## $!785 ntonce"
Se,:n condiciFn dada calculamo"
'=
N*A
N*m
a = Maimo e"#uer4o de com%re"ion lon,itudinal di"%oni'le en la %ared del tanue 0Ma ara
γ HdD2*0t1c2 C ++
a = 830t 1c* D
γ HdD2*0t1c2 B ++
a = 830t 1c*02!5D 7!50 γ Hd$!5
or lo ue al calcular <'tenemo"
a=
γ HdD2*0t1c2 =
N*A
## ++
Ma
E al com%arar en "e,unda condicion #N/A
N*A
'*1$$$0t1c
N*A
#N/A a
#N/A
9 de 9 Fecha: Página: Revisión:
MEMORIA DE CALCULO TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE A!UA P OTA"LE
2.6.5 M78'$ Esf!"$ %! T!&s'(&
σ t! ma = σ"i" Donde
σ sis
σm
=
σ d =
N*A
),*cm2
σ"i" =
M
N*A
),*cm2
∗ ∗ 2∗( t −c )
9.81 π r
/ecordar ue
σ E=
Notamo" ue
σ t! ma
N*A
),*cm2
### σ E
###
2.6.6 M78'$ Esf!"$ %! C$"!s'(&
σ c! ma = σ"i"
Notamo" ue
σ d
σm σc! ma
=
N*A
### σ E
),*cm2
###
2.6.9 Esf!"$ %! C$"!s'(& +"+ )+ !s*+')'%+% !)7s*'+
σ c!allo = 1!51$6t*r Notamo" ue
σ c!allo =
0%"i
σ c!allo
### σ E * 3
###
N*A
),*cm2
