Memoria de Cálculo s API 650

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Tanque para Almacenamiento de Crudo:

Pg. 1

RESUMENEl Anexo-A DISEO MECNICO , trata sobre los clculos mecnicos del tanque. Este anexo consta de doce captulos, en seis de los cuales se calculan las diversas partes individualizadas del tanque, como son espesores de la envolvente, rigidez de la envolvente frente al viento, espesor del fondo y de la viga anular perimetral del fondo, viga contraviento y la flotabilidad y rigidez del techo flotante y clculo de las patas del techo flotante y de los compartimentos estancos que lo componen... En otros cuatro captulos, los clculos y comprobaciones hacen referencia al conjunto del tanque, analizando su comportamiento frente a las acciones externas como son, las cargas sobre el fondo, el sistema de enfriamiento del tanque para caso de contingencia por fuego, el viento y el sismo. En el captulo once se relaciona el presupuesto correspondiente a las partes de diseo mecnico del tanque, sin incluir el de Obra Civil, ni el que corresponde a Seguridad, Salud y Medio Ambiente, los cuales se incluyen en los respectivos anexos. El ltimo capitulo, el doce es en el que hay una recopilacin de planos constructivos ms significativos en la construccin del tanque. En todos los captulos se procede a calcular y comprobar la bondad de los clculos, para asegurar la seguridad en cada elemento del tanque y en su conjunto, puesto que la seguridad es el primer objetivo en toda refinera. Las dos comprobaciones globales de estabilidad, implican el asegurar que no se produzca el vuelco del tanque ni la deformacin por alabeo d la pared del tanque por accin del sismo. Todos los clculos estn amparados por la solvencia que da el uso de formulas extradas del Cdigo (American Petroleum Institute) API -650, reconocido mundialmente en el diseo de tanques atmosfricos, al igual que en mtodos y normas que son aceptadas por los organismos oficiales.

Pg. 2

Anexo A.

Los clculos, tanto mecnicos como la exposicin del desarrollo de los trabajos de la Obra Civil y sus referencias pueden servir de gua, a otros estudiantes de prximos cursos, o bien a profesionales que puedan interesarse en el diseo de tanques con techos flotantes.

Tanque para Almacenamiento de Crudo:

Pg. 3

A. DISO MECNICO SumarioA.1. DETERMINACIN DE LOS ESPESORES DE LA ENVOLVENTE................................7. A.1.1. Caractersticas del tanque......................................................................................7. A.1.1.1. A.1.1.2. Datos de diseo del tanque...........................................................7. Datos sobre las virolas...................................................................7.

A.1.2. Mtodo utilizado para determinar el espesor de las virolas..................................8. A.1.3. Exposicin del mtodo de clculo..........................................................................8. A.1.4. Clculo de la 2 virola...........................................................................................12. A.1.5. Resumen de los espesores de las virolas...........................................................16. A.2. COMPROBACIN DE LA RIGIDEZ DE LA ENVOLVENTE POR VIENTO.................19. A.2.1. Datos de diseo...................................................................................................19. A.2.2. Clculo de la envolvente transformada...............................................................21. A.3. DISEO DEL FONDO Y DEL ANILLO PERIMETRAL DEL FONDO...........................23. A.3.1. Diseo del espesor del fondo...............................................................................23. A.3.2. Espesor y ancho del anillo perimetral del fondo..................................................23. A.3.2.1. A.3.2.2. A.4. Espesor del anillo perimetral del fondo.......................................23. Ancho del anillo perimetral del fondo..........................................24.

DISEO DE LA VIGA CONTRAVIENTO.......................................................................25. A.4.1. Mdulo de seccin necesario..............................................................................25.

A.5.

ACCIONES SOBRE EL FONDO DE TANQUE..............................................................27. A.5.1. Datos (tanque nuevo)...........................................................................................27. A.5.2. Acciones sobre el fondo (tanque nuevo).............................................................27.

Pg. 4

Anexo A.

A.5.3. Acciones perifricas (tanque nuevo)....................................................................28. A.5.4. Datos (tanque corrodo).......................................................................................28. A.5.5. Acciones sobre el fondo (tanque corrodo)..........................................................29. A.5.6. Acciones perifricas (tanque corrodo)................................................................29. A.5.7. Clculo de las cargas sobre la infraestructura de apoyo....................................30. A.5.8. Cuadro de cargas uniformes sobre la base.........................................................31. A.5.9. Cuadro de cargas puntuales sobre la base.........................................................31. A.6. TECHO FLOTANTE.........................................................................................................33. A.6.1. Bases generales...................................................................................................33. A.6.2. Clculo de la flotabilidad del techo Tipo Simple Pontn...................................34. A.6.2.1. Esquema......................................................................................34. A.6.3. Datos....................................................................................................................34. A.6.4. Clculos previos...................................................................................................35. A.6.5. Clculo del hundimiento.......................................................................................35. A.6.6. Clculo del margen de seguridad........................................................................35. A.6.7. Determinacin de la rigidez del pontn...............................................................36. A.6.8. Datos de partida...................................................................................................36. A.6.9. Tamao de las paredes del pontn.....................................................................36. A.6.10. Nmero y tamao de los angulares transversales rigidizadores........................37. A.6.11. rea mnima necesaria en el pontn...................................................................37. A.6.12. rea del pontn....................................................................................................37. A.6.13. Flecha de la membrana del techo por la columna de agua................................38. A.6.14. Volumen desplazado por la deformacin de la membrana................................38. A.6.15. Incremento del hundimiento por la carga de agua..............................................38. A.6.16. Tensiones en el borde interior del pontn...........................................................38. A.7. CLCULO DE LOS SOPORTES TUBULARES DEL TECHO FLOTANTE.................39. A.7.1. Datos del techo.....................................................................................................41. A.7.2. Datos de las patas................................................................................................42. A.7.3. Clculo del coeficiente de compresin................................................................43. A.7.4. Clculo de las tensiones admisibles a compresin en las patas........................43. A.7.5. Clculo de las tensiones de trabajo a compresin en las patas.........................44.

Tanque para Almacenamiento de Crudo:

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A.8.

EVALUACIN DEL CAUDAL DE AGUA PARA EL ENFRIAMIENTO.......................45. A.8.1. Datos....................................................................................................................45. A.8.2. Evaluacin del caudal de agua necesaria para el sistema.................................45. A.8.3. Caudal total de agua para el sistema de enfriamiento.........................................46

A.9.

ESTABILIDAD DEL TANQUE DEBIDO A LA ACCIN DEL VIENTO........................47. A.9.1. Datos....................................................................................................................47. A.9.2. Clculos................................................................................................................47.

A.10. ESTABILIDAD DEL TANQUE DEBIDO A LA ACCION DEL SISMO..........................49. A.10.1. Datos....................................................................................................................49. A.10.2. Calculo del periodo de oscilacin y de los coeficientes laterales de fuerza.......49. A.10.3. Determinacin de las fuerzas ssmicas y de los brazos de los momentos........50. A.10.4. Determinacin del momento ssmico de vuelco.................................................50. A.10.5. Clculo del peso de la porcin liquida que se opone al vuelco..........................50. A.10.6. Compresin en las paredes de la envolvente.....................................................51. A.10.7. Mxima fuerza de compresin admisible............................................................51. A.11. PRESUPUESTO..............................................................................................................53. A.11.1. Descripcin del presupuesto...............................................................................53. A.12. PLANOS............................................................