Memoria de Calculo Rev.A

Líder de Disciplina: Elmer Aliaga Santillan

Jefe de Proyecto: Diego Lopez Miglio - Fremen

Cliente:

Revisión Hecho por: Fecha Revisado AprobadoA E. Aliaga Emitido para aprobacion del cliente 03/03/2014 E. Aliaga A. Salinas

COMENTARIOS DEL CLIENTE:

MEMORIA DE CALCULO

APROBADO POR:

Descripción

INGENIERIA BASICA

TANQUE PULMON

Pagina 1

Página.

1. ANTECEDENTES………………………………………..…………………………….……….….……………………………… 3

2. PROPOSITO…………………………………………………..…………….……….….………………………………………… 3

3. PARAMETROS DE DISEÑO………………………………………………….……….….……………………………………… 3

4. CONSIDERACIONES 3

5. CRITERIOS DE DISEÑO………………………………………………….……….….………………………………………… 3

6. RESULTADOS …………………….………………………………….……….….………………………………………….. 4

7. CONCLUSIONES…………………….………………………………….……….….………………………………………….. 4

8. REFERENCIAS…………………….………………………………….……….….………………………………………….. 4

9. DISEÑO DEL RECIPIENTE ACUMULADOR DE AIRE…………………….………………………………….……….….… 5

10. CALCULO DEL REFORZAMIENTO DE LOS NOZZLES………………………………………………….……….….……… 8

11. ANEXOS11.2 ANEXO N° 01: FIG. UG-37.1 - ASME VIII DIV. 1 - ED. 2010

Rev. A

INDICE

INGENIERIA BASICAMEMORIA DE CALCULO

RECIPIENTE ACUMULADOR

DE AIRE COMPRIMIDO

Proyecto FREMEN N° 002

Fecha: 03-03-14

Pagina 2

1. ANTECEDENTES

2. PROPOSITO

* Dimensionar el recipiente acumulador vertical para una capacidad de 6,000 litros* Calcular estructuralmente el tanque acumulador para la presión de 110 psi, de acuerdo a la norma ASME VIII Div. 1

3. PARAMETROS DE DISEÑO

3.1.0 Condiciones del lugar:

3.1.1 Elevación sobre el nivel del mar: m (a nivel del mar)

3.1.2 Temperatura ambiente anual promedio, máximo: ºC = 293 K

3.1.3 Temperatura ambiente anual promedio, mínimo: ºC = 288 K

3.1.4 Temperatura variación diaria: ºC = 273 K (sin variacion)

3.1.5 Temperatura de diseño máximo: ºC = 303 K

3.1.6 Temperatura de diseño mínimo: ºC = 273 K (pocas ocasiones)

3.1.7 Humedad relativa, máxima:

3.1.8 Humedad relativa, mínima:

3.1.9 Humedad relativa, promedio (RHW):

3.1.10 Presión atmosférica (PW): kPa @ 0 msnm

3.1.11 Densidad del aire : kg/m3 @ 0 msnm

4. CONSIDERACIONES4.1 Norma aplicada para el diseño = ASME VIII Div. 1 - Edición 20104.2 Volúmen del recipiente acumulador de aire = 6,000 l = 6 m34.3 Diámetro externo del recipiente = 1.60 m4.4 Altura total del recipiente = 3.22 m4.5 Material del recipiente = ASTM A - 131 - Grado A4.6 Presión de operación del recipiente = 110 psi4.7 Temperatura de Operación del recipiente = 20 °C = 68 °F4.8 Temperatura de Diseño del recipiente = 30 °C = 86 °F4.9 Esfuerzo de Fluencia del material = 17,000 psi (a la temperatura de diseño)4.10 Tolerancia de corrosión = 1/16 in

5. CRITERIOS DE DISEÑO

5.1 Los espesores calculados en este documento son los mínimos considerados de acuerdo a la norma AMSE VIII Div. 1

5.2 El espesor mínimo de plancha a utilizar en la fabricación del recipiente no será menor que 1/4".

5.3 El recipiente será del tipo vertical.

5.4 El soporte del recipiente será mediante tuberias segun ASTM A 53 Gr. B Sch 40, segun se indica en planos.

5.5 El diámetro mínimo de los pernos de anclaje a utilizar no será menor que 3/4"

5.6 Para el cálculo del espesor del cilindro por presión interna se considerará una eficiencia por soldadura de 1.0

5.7 Las tapas del recipiente superior e inferior serán del tipo torisférico. Para el cálculo de su espesor por presión interna se

considerará una eficiencia por soldadura de 1.0 (100% radiografiado).

5.8 Se calculará los reforzamientos para las boquillas mayores a 3" de acuerdo a lo exigido por la norma ASME VIII Div. 1.

5.9 Se considerará las siguientes conexiones al recipiente:

5.9.1 Entrada del producto de 3" (bridado)

30

15

0

20

Fremen requiere instalar un nuevo recipiente acumulador de aire , para uso considerado en el presente proyecto . La capacidad considerada para este acumulador es de 6,000 litros y será diseñado para una presión de 110 psi.

1.2256

0

0%

0%

0%

Rev. ADE AIRE COMPRIMIDO




Fecha: 03-03-14

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Rev. ADE AIRE COMPRIMIDO




Fecha: 03-03-14

5.9.2 Salida del producto de 3" (bridado)

5.9.3 Drenaje conexión roscada de 1"

5.9.4 Entrada de hombre de 532 mm de diametro

5.9.5 Conexión roscada para válvula de seguridad de 1"

5.9.6 Conexión roscada para manómetro de 1"

5.9.7 Boquilla opcional de 3" (bridado)

5.10 Las boquillas de ingreso y salida del producto en el recipiente estarán ubicadas a 180° uno de otro.

5.11 La estructura soporte se diseñara, segun el reglamento nacional de edificacion RNE 2006

6. RESULTADOS

6.1 Espesor del Cilindro = 3/8 in

6.2 Espesor de la tapas = 1/2 in

6.3 Espesor de refuerzo para las boquillas de = 3/8 iningreso, salida del producto y opcional

6.4 Espesor de refuerzo para Manhole = 3/8 in

7. CONCLUSIONES

* El recipiente acumulador deberá ser fabricado de acuerdo al ASME VIII Division 1. Edidion 2010* El recipiente acumulador deberá cumplir con las especificaciones técnicas de soldadura del ASME IX.* El recipiente acumulador deberá cumplir con las especificaciones técnicas de pintura del cliente* Se adjunta en el anexo N°01 el plano del recipiente acumulador con las dimensiones calculadas en el presente documento.

8. REFERENCIAS

* Norma ASME VIII División 1. Edición 2010* Norma ASME II, Parte D, Subparte 3 - Fig. G y CS2* Memoria de cálculo del sistema de aire comprimido, documento N° 01* American Institute of steel construction AISC 2005* Reglamento Nacional de Edificaciones 2006

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9.0 DISEÑO DEL RECIPIENTE ACUMULADOR DE AIRE9.1 DATOS DE ENTRADA

Altura de instalación del tanque : 0 m.s.n.mDe acuerdo al ASME VIII División 1, Edición 2010Altura Total H = 3.22 m = 126.8 in (ver nota 1)Altura de recipiente Hd = 2.641 m = 104.0 in (ver nota 1)

9.2 Calculo del VolumenDiámetro externo (D) : mAltura del cilindro (h) : mVolumen de F&D (V1) : = 0.3469 m3Volumen del Cilindro (V2) : = 5.31 m3Volúmen Total : = 6.0039 m3 (ver nota 1)

Nota 1: Dimensiones indicadas por el cliente

9.3 CÁLCULO POR PRESIÓN INTERNA

9.3.1 CALCULO DEL ESPESOR DE PLANCHA DE PARED DEL CILINDRO.

Se considerará los siguientes datos de entrada:

Material de cuerpo = ASTM A - 131 - Grado A

Presión atmosférica Po = kPa = psi

Presión de Operación Po = psi

Presión de diseño P = Po + PH + 30 psi

Temperatura de Operación To = ºC = ºF

Temperatura de diseño T = ºC = ºF

Esfuerzo de trabajo S = psi Material no esta en listado segun ASME II.

(se ha considerado 0.5 del esfuerzo de fluencia)

Eficiencia de soldadura E = Parte UW12

Diametro Exterior OD = m = in

Radio externo nuevo Rn in

Corrosión permisible c = in

Diametro interior del cilindro ID = in

Calculamos la Presión de diseñoP = P0 + PH + 30

P = psi Presión de diseñoP0 = psi Presión de operación

PH = psi Presión estáticaDebido a que el producto es aire, cuyo peso específico es menor que el agua.se considerará el peso específico del agua de: Pe = 0.036 Lb/in3

PH =H in altura del recipiente

Calculamos el espesor de pared del cilindro según ASME VIII DIV1, parte UG-27 (c) (1) y Apendice 1

tc = in Espesor mínimo calculado del cilindro

tc = in

tc = mm Espesor de plancha comercial

Por tanto el diametro interior del acumulador será igual a: ID = 62.24 in = mm

9.3.2 CALCULO DEL ESPESOR DE PLANCHA DE PARED DE LAS TAPAS. según ASME VIII DIV1, parte UG-27 (e) Pag. 70

9.5

1581

31.5

110144

68

86

110

3.76

103.98

OD - 2.tc

3/8

0.328


20

0.0625

1.6


DE AIRE COMPRIMIDOCALCULO ESTRUCTURAL DE TANQUE

1.62.641

63.0

Pe x H

1

30

17,000

101.3 14.70


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Rev. A

cPES

RPtC

40.0

30847.0 D

4

2 hD

212 VV

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Rev. A

Se considerará tapas torisféricas tanto la parte superior como la inferior. Según el Apéndice 1 (1-4)(d), tenemos:

tH = in

Donde:L = in Radio interior de la corona de la tapa, en in. Según ASME VIII DIV1, parte UG-32(j) no será mayor que ODr = in Radio interior de transición de la tapa. Según ASME VIII DIV1, parte UG-32(w) no será menor que el 6% de L

E = 1.00 Eficiencia de soldadura segun ASME VIII DIV1, parte UW-12Considerando:

L = OD = inr = 6%(L), entonces = in

tH = in

tH = in

tH = mm Espesor de plancha comercial

9.4 CÁLCULO POR PRESIÓN EXTERNA (VACÍO)9.4.1 CALCULO DEL CILINDRO.

De acuerdo a la norma ASME VIII DIV1, parte UG-28 calcularemos las relaciones Lc / OD y OD / tDonde:

h = 0.289 m, altura de la tapa ToriesféricaL1 = 2.641 m, distancia recta del cilindroLc = distancia entre las líneas de tangencia de las tapas del recipiente, Lc = L1+(2/3)hLc = 111.6 in

t = 0.375 in valor asumido igual al tc

Entonces:Lc/OD =

OD/t =

De la Figura G (GEOMETRIC CHART FOR COMPONENTS UNDER EXTERNAL OR COMPRESSIVE LOADINGS( FOR ALL MATERIALS), ubicado en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D

12.7

0.4718

3.78

167.981.77

0.885P.L.

63.0

S.E - 0.1P

1/2

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Rev. A

Determinamos el valor de A:A =

Luego teniendo en consideración que el material del tanque es ASTM A- 131 - Grado A. deducimos que para este material,su carta de presión externa es Tabla N° CS-02.

Usando el valor de "A", determinar el valor de "B"

De la Figura anterior determinamosB = psi

Con el valor de B, calculamos la máxima presión exterior de trabajo permitida por medio de la siguiente ecuación:

Pa =

Pa =

Ya que la presión atmosférica a las condiciones de trabajo es de : 14.7 psi , este recipiente puede soportar vacío totaly no es necesario instalar en su cuerpo anillos atiesadores.

9.4.2 CALCULO DE LAS TAPAS TORIESFÉRICAS De acuerdo a la norma ASME VIII DIV1, parte UG-28 (D) calcularemos el valor del factor A

A =

Donde: Ro = radio exterior de la corona de la tapa

Consideramos Ro = OD = 63.0 in y t = tH = 1/2 in

Entonces obtenemos lo siguiente:

A =De la Figura G ubicado en la Subparte 3 de la Sección II, Parte D, obtenemos el valor de B para el factor A calculado

psi

0.000992

0.125Ro / t

39.69

0.003500

3(OD / t)

5,000

4B

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Rev. A

E = psi (modulo de elasticidad)

Como se aprecia cae a la izquierda de la figura entonces se aplica la siguiente formula:Pa =

Pa = psi > 14.7 psi , De igual forma que el cilindro, las tapas soportarán vacío total

9.5 CÁLCULO POR PESO PROPIOEl peso del recipiente produce únicamente esfuerzos a compresión cuando no existen cargas excéntricas y la fuerza resultante coincidecon el eje del recipiente, este valor será usado para la combinación de esfuerzos a calcular más adelante.Las consideraciones para el cálculo será:9.5.1. Peso de erección.9.5.2. Peso de operación.9.5.3. Peso de prueba

9.5.1 PESO DE ERECCIÓN (We)Se estimará los pesos de cada parte del tanque, de acuerdo a la geometría y espesores de plancha calculados

Densidad del acero ASTM A- 131 - Grado A = 7850 Kg/m3

a. Peso del cuerpo del cilindro Wc = Kg.Altura del cilindro : 2.641 mDiámetro de Cilindro : 62.99 in 1.6 m

Espesor de Cilindro : 3/8 in 0.0095 m

b. Peso de tapas Wt = 462.80 Kg. (se consideran 2 tapas)Area de las tapas : = 2.3211 m2Diámetro de tapa : 62.99 in 1.58 mEspesor de tapa : 1/2 0.013 m

989.99

152.26

2AE

3(Do / te)

29000000

29286.0 DA

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Rev. A

c. Peso de boquillas Wb = 48.00 Kg.Nozzle N1Peso de brida 3" de diámetro : 4.5 Kg.Spool de tubería 3" de diámetro : 2.8 Kg.

Nozzle N2Peso de brida 3" de diámetro : 4.5 Kg.Spool de tubería 3" de diámetro : 2.8 Kg.






d. Peso de accesorios Wc = 57.00Peso de Manhole : 50.00 Kg.Peso de orejas de isaje : 2.00 Kg.Peso de pernos : 5.00 Kg.

e. Peso de estructura soporte Wc = 52.00 Kg. 52.00Peso por metro lineal : 20 Kg/mLongitud de columnas : 0.65 mNumero de columnas : 4 m

f. Peso de placas base Wa = 9.0 Kg.Densidad de material : 7850 Kg/m3Ancho : 300 mm 0.3 mLargo : 300 mm 0.3 mCantidad de placas : 4.00Espesor de anillo : 1/2 in 0.0127 m

g. 6% por soldadura Ws = 9.71 Kg.We = Kg.

9.5.2 PESO DE OPERACIÓN (Wo) = We + Peso adicionalPeso de la estructura : Kg.Peso adicional : 500 (plataformas, escaleras, tuberías, varios)

Wo = 2128.48 Kg.

9.5.3 PESO DE PRUEBA (Wp) = Wo + Peso del agua de la prueba hidrostáticaPeso del agua de P. H. : 6003.91 Kg.Densidad del agua : 1000 Kg/m3Volumen del Tanque : 6.00391 m3Volumen del cilindro : 5.31005 m3Volumen de tapas : = 0.35 m3Diámetro del tanque : 1.6 mAltura del Tanque : 2.641 m

1628.48

1628.48

30847.0 DV

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Rev. A

Wp = 8132.39 Kg.

9.6 CÁLCULO DEL ESFUERZO PRODUCIDO POR EL PESO PROPIO DEL RECIPIENTE (S)

S = 316.38 lb/pulg2

W Peso del recipiente : 8132.39 Kg. 17928.833 lb.C Perímetro de tanque : 3.85 m 151.51 pulg.t Espesor del tanque : 0.0095 m 0.37 pulg.

9.7 CÁLCULO POR PRESION DEL VIENTOH Altura del tanque : 3.22 m 10.564 piesHt Altura de soportes : 0.65 m 2.1325 piesVw Velocidad del viento : 75 Km/h (según condiciones del RNE articulo 12.4)C Factor de forma : 0.7 (Por ser superficie cilíndrica:Tabla 4 Factores de forma RNE)E Eficiencia por soldadura : 1

Pw Presión del viento : = 19.688 Kg/m2 4.0323 Lb/pie2De Diámetro del recipiente : 62.99 in 5.2493 piesR Radio del recipiente : 31.50 in 2.6247 pies

V Fuerza de corte debido al viento : = 223.614 Lb

M Momento producido por el viento : = 1181.16 Lb-pie

Mt Momento en la línea de tangencia del fondo : = 726.86 Lb-pie

= 8722.4 Lb-in.

Tw Espesor requerido por fuerza del viento : = 0.002 in

9.8 CÁLCULO DE ESFUERZOS

ESFUERZO PRODUCIDO POR EL VIENTO

= 89.5617 Lb/in2

Mt Momento en la línea de tangencia del fondo : 726.86413 Lb-pieR Radio del recipiente : 2.62 pies 31.496 int Espesor : 3/8 pulg 0.031 pie

ESFUERZO PRODUCIDO POR LA PRESIÓN INTERNA

= 6037 Lb/in2

P Presión Interna de Diseño : 144 Lb/in2

D Diámetro : 1.6 m 62.99 int Espesor : 3/8 in 0.38 in

Como:

316.4 Lb/in2 y 6037 Lb/in2 y 89.562 Lb/in2 < 17000 Lb/in2

Comprobamos que los esfuerzos son menores que el máximo esfuerzo del material multiplicado por la eficiencia de soldadura.

9.9 CÁLCULO POR SISMO

Cálculo del Coeficiente sísmico según RNE Norma E 0.30 Capítulo 01 Articulo 23C Coeficiente Sísmico = 0.36Z Factor de Zona : 0.4 (Zona 3, Tabla 1)

ct

WS

PwxDexHV VxHM

)5.0( TWTT DhPVHMM

SER

Mt T

w 212

2005.0 Ww VP

t

PDS p 4

tR

MTS w 2

12

1.. CUZC

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Rev. A

U Coeficiente de uso e importancia : 1.0 (Edificaciones comunes, tabla 3)C1 Coeficiente C1 : 0.9 (Para equipos, Tabla 9)

Cálculo de Cortante Total= 1689.30 Lb.

C Coeficiente Sísmico : 0.36W Peso total del tanque : 2128.5 Kg. Lb.

Cálculo del Momento máximo

= 11897.5 Lb-pie (Se asume que el cortante sísmico se aplica a 2/3 de la altuta del recipiente)

C Coeficiente Sísmico : 0.36W Peso total del recipiente : 2128.5 Kg. Lb.H Longitud del recipiente : 3.22 m 10.564 pie

Cálculo del Esfuerzo Máximo

= 1465.97 Lb/in2

M Momento máximo : 11897.48 Lb-pie (Tomamos el mayor entre los momentos de sismo y de viento)R Radio medio del recipiente : 31.50 in 2.6247 piest Espesor del tanque : 3/8 in 0.0312 piesE Eficiencia de soldadura : 1

9.10 CÁLCULO POR VIBRACIONES

Cálculo del valor Máximo del periodo permisible del tanque

= 0.76371

H Altura del recipiente : 10.56 piesV Cortante total : 1689.30 Lb.g Aceleración de la gravedad : 32.2 pies/seg2

Cálculo del periodo de vibración producido por sismo o viento

= 0.057235

y Deflexion maxima : 0.03 ing Aceleración de la gravedad : 386.0 in/seg2

Para asegurar que nuestro recipiente está bien diseñado para soportar vibraciones verificamos que el valor del periodo de vibraciónproducida por el viento o sismo es menor al valor máximo del periodo permisible del tanque.

0.7637137 > 0.05724

9.11 CÁLCULO DE LA DEFLEXION MÁXIMA

Deflexión máxima debido a la presión del viento

= 0.03 in

Wo Peso de operacion : 4692.5 Lb.N Numero de soportes : 4

E Módulo de elasticidad : 30000000 Lb/in2

Ht Altura de soprtes del tanque : 0.65 m 25.59 in

4692.5

4692.5

CWV

3

2CWHM

EtR

MS

...

122

g

yT ..2

Vg

WHT a .8.0

)(3

2 3

yx

to

IINE

xHWy

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Rev. A

Ix Momento de Inercia en eje x : 6.82 in4 Se ha considerado tubo de 4" Sch 40 para los soportesIy Momento de Inercia en eje y : 6.82 in4 en forma de patas

9.12 CÁLCULO DE ESFUERZOS COMBINADOSLos esfuerzos producidos por las cargas anteriormente calculadas, deberán analizarse en conjunto con el fin de definir claramenteel esfuerzo neto a que está sujeto un recipiente cilindrico vertical:

Ss Esfuerzo por sismo : 1465.965 Lb/pulg2Sw Esfuerzo por viento : 89.56165 Lb/pulg2Sp Esfuerzo por presión interna : 6036.995 Lb/pulg2S Esfuerzo por peso propio : 316.3825 Lb/pulg2

Combinación de Presión del viento (o sismo), Presión Interna y peso propio del recipiente.Esfuerzos Dominantes:En el lado del vientoEsfuerzo por sismo + Esfuerzo por presión Interna - Esfuerzo por peso propio. = 7186.58 Lb/pulg2 < SEn el lado contrario del vientoEsfuerzo por presión Interna -Esfuerzo por sismo - Esfuerzo por peso propio. = 4254.65 Lb/pulg2 < S

Combinación de Presión del viento (o sismo), Presión externa y peso propio del recipiente.Esfuerzos Dominantes:En el lado del vientoEsfuerzo por sismo - Esfuerzo por presión Externa - Esfuerzo por peso propio. = 1149.58 Lb/pulg2 < SEn el lado contrario del viento.-Esfuerzo por presión Externa -Esfuerzo por sismo - Esfuerzo por peso propio. = -1782.3 Lb/pulg2 < S

Los signos positivos indican que se trata de esfuerzo de tensión y los signos negativos nos indican que los esfuerzos que se presentan,son de compresión. La suma algebraica de los esfuerzos actuantes nos dará el esfuerzo gobernante.

10 CÁLCULO DEL REFORZAMIENTO DE NOZZLES DE 3 in

Pi Presión Interna de diseño : 144 psiT Temperatura de diseño : 68 F

RECIPIENTEO.D Diámetro externo : 63.0 in

t Espesor : 3/8 in 0.38 inSv Esfuerzo del material : 17,000 psiE Eficiencia de soldadura : 0.85

Ca Corrosión permisible : 0.125 in

Nozzle N1 y N2Tubería diámetro nominal 3", cédula 40O.D Diámetro externo : 3.500 in Para nozzle insertado en la pared del tanquetn Espesor : 0.216 inSn Esfuerzo admisible del nozzle : 12000 psiE Eficiencia de soldadura : 0.85

Ca Corrosión permisible : 0.125 in = 0.706Re Soldadura exterior del Nozzle : 1F Factor correción de Boquillas : 1h Distancia de nozzle desde la cara : 2 in = 0.70588

interior al final del nozzleti Espesor de la proyección interna : 0.216 in

del nozzle = 0.7059leg Weld leg 4.1 : 0.1 inleg Weld leg 4.2 : 0.1 inleg Weld leg 4.3 : 0.1 in = 1

v

nr S

Sf 1

v

nr S

Sf 2

v

pnr S

oSSmenorf

)(3

v

pr S

Sf 4

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Rev. A

ANILLO DE REFORZAMIENTODp Diámetro externo : 6 inte Espesor : 1/2 in 0.500Sp Esfuerzo del material : 17000 psiE Eficiencia de soldadura : 0.85

Ca Corrosión permisible : 0.125 inE1 Soldadura exterior del anillo : 1

= 31.25 in

= 1.66 in

= 3.318 in

= 0.25 in

= 0.091 in

= 0.27 in = 0.02 in

Con elemento de reforzamiento agregadoVer Anexo 1 - figura según ASME VIII DIV1, parte UG-37Cálculo del área requerida

= 0.90 in2

Cálculo del área disponible

= -0.05 in2

= -0.01 in2

Como -0.01 es mayor que -0.05, nos quedamos con: -0.01 in2 (usamos el área mayor)

Cálculo del área disponible en el nozzle proyectando hacia fuera

= 0.06 in2

= 0.07 in2

Como 0.07 es mayor que 0.06, nos quedamos con: 0.06263 in2 (usamos el área menor)

Cálculo del área disponible en el interior del nozzle

= 0.33 in2

= 0.16 in2 Usamos 0.16 in2 por ser el área mas pequeña

= 1.52 in2

nRd 2

aCtDO

R .2

2.

aCtDO

R nnn .

2

2.

Catt

Catt nn

PES

RPt

vr

60.01 PES

RPt

n

rnrn

60.01

)1)(..(2)..( 1111 rrnr ftFtEttFtEdA )1)(..(2)..)((2 1111 rrnrn ftFtEttFtEttA

22 )5.2)((2 renrnn fttttA tfttA rrnn .)(5 22

23 .5 rj fttA 23 .5 rjj fttA

23 .5 rj fthA

)1(22. 1rrnr fFtxtFdtA

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Rev. A

Cálculo del área disponible de soldadura hacia el exterior del nozzle

= 0.00706

Cálculo del área disponible de soldadura en exterior del nozzle

= 0.01

Cálculo del área disponible de soldadura hacia el interior del nozzle

= 0.00706

Cálculo del área disponible en el elemento

= 1.25

Entonces comprobamos que:

>

Por lo tanto el nozzle está adecuadamente reforzado.

Nozzle N8Tubería diámetro nominal 6", cédula 40O.D Diámetro externo : 6.625 in Para nozzle insertado en la pared del tanquetn Espesor : 0.280 inSn Esfuerzo admisible del nozzle : 12000 psiE Eficiencia de soldadura : 0.85

Ca Corrosión permisible : 0.125 in = 0.706Re Soldadura exterior del Nozzle : 1F Factor correción de Boquillas : 1h Distancia de nozzle desde la cara : 2 in = 0.70588

interior al final del nozzleti Espesor de la proyección interna : 0.279921 in

del nozzle = 0.7059leg Weld leg 4.1 : 0.1 inleg Weld leg 4.2 : 0.1 inleg Weld leg 4.3 : 0.1 in = 1

ANILLO DE REFORZAMIENTODp Diámetro externo : 12 inte Espesor : 1/2 in 0.500Sp Esfuerzo del material : 17000 psiE Eficiencia de soldadura : 0.85

Ca Corrosión permisible : 0.125 inE1 Soldadura exterior del anillo : 1

= 31.25 in

= 3.16 in

= 6.3151575 in

= 0.25 in

= 0.1549213 in

= 0.27 in = 0.0381 in

1.49 0.90

32

41 .)( rflegA

42

42 .)( rflegA

22

43 .)( rflegA

45 )..2( renp fttdDA

AAAAAAAA 5434241321

nRd 2

aCtDO

R .2

2.

aCtDO

R nnn .

2

2.

Catt

Catt nn

PES

RPt

vr

60.01 PES

RPt

n

rnrn

60.01

v

nr S

Sf 1

v

nr S

Sf 2

v

pnr S

oSSmenorf

)(3

v

pr S

Sf 4

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Fecha: 03-03-14

Rev. A

Con elemento de reforzamiento agregadoVer Anexo 1 - figura según ASME VIII DIV1, parte UG-37Cálculo del área requerida

= 1.70 in2

Cálculo del área disponible

= -0.10 in2

= -0.01 in2

Como -0.1 es mayor que -0.01, nos quedamos con: -0.01 in2 (usamos el área mayor)

Cálculo del área disponible en el nozzle proyectando hacia fuera

= 0.10 in2

= 0.15 in2

Como 0.15 es mayor que 0.10, nos quedamos con: 0.10308 in2 (usamos el área menor)

Cálculo del área disponible en el interior del nozzle

= 0.25 in2

= 0.28 in2 Usamos 0.25 in2 por ser el área mas pequeña

= 1.98 in2

Cálculo del área disponible de soldadura hacia el exterior del nozzle

= 0.00706

Cálculo del área disponible de soldadura en exterior del nozzle

= 0.01

Cálculo del área disponible de soldadura hacia el interior del nozzle

= 0.00706

Cálculo del área disponible en el elemento

= 2.69

Entonces comprobamos que:

>

Por lo tanto el nozzle está adecuadamente reforzado.

10 CÁLCULO DEL SOPORTE DEL TANQUE

Dimensiones del tanqueH Altura del tanque : 140.0 in = 3555 mmL Centro de gravedad : 75.6 in = 1920 mmls Altura libre de la pata : 23.6 in = 600 mm

3.05 1.70

)1(22. 1rrnr fFtxtFdtA

)1)(..(2)..( 1111 rrnr ftFtEttFtEdA )1)(..(2)..)((2 1111 rrnrn ftFtEttFtEttA

22 )5.2)((2 renrnn fttttA tfttA rrnn .)(5 22

23 .5 rj fttA 23 .5 rjj fttA

32

41 .)( rflegA

42

42 .)( rflegA

22

43 .)( rflegA

45 )..2( renp fttdDA

AAAAAAAA 5434241321

23 .5 rj fthA

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Rev. A

Do Diámetro exterior del tanque : 126.8 in = 3220 mmds Diámetro de paso de las patas : 126.8 in = 3220 mmt Espesor del casco corroido : 0.265 inWo Peso de operacion del tanque : 4683 lbs = 2128 kgPr Presión : 144 psi

Dimensiones de patasPerfil seleccionado : Tubo Ø4" SCH40

n Número de patas : 4Ix Momento de inercia para una pata : 6.82 inIy Momento de inercia para una pata : 6.82 inr Mínimo radio de giro : 1.51 inA Área de la sección del perfil : 2.97 in22cx Peralte del perfil : 4 in2cy Ancho del perfil : 4 inK1 Factor por tipo de anclaje : 0.8Fy : 36000 psi

Propiedades de los materialesSb Esfuerzo admisible de las columnas : 17,000 psiSa Esfuerzo admisible del tanque : 17,000 psi

Deflexión lateralE = psibc = 12 (condición de borde para una columna fija o apoyada)

y = 0.0065 in

Deflexión lateralV = 1,689 lb (Del punto 9.9 - Cálculo por sismo)

Periodo de Vibración

g = 386 lb-in/s2

T = 0.025787 s

Fuerza sísmica horizontal en la parte superior del tanqueFtmax = 0.25(V) = 422.32474 lbsFtp = 0.07(TxV) = 3.05 lbsFt = si(T<0.7,0,min(Ftp,Ftmax) = 0 lbs

Fuerza sísmica horizontal en el centro de gravedadFh = V - Ft = 1,689 lbs

Fuerza vertical en el centro de gravedadFv = W = 4,683 lbs

Momento de volteo en la base= 127,695 lbs-in

Momento de volteo en la línea tangente del fondo del tanque

= 87,790 lbs-in

Máxima carga excentrica

29,000,000

2

g

yT ..2

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Fecha: 03-03-14

Rev. A

= 1863 lbs

Carga Axial

= 2178 lbs

Carga en las columnas

= 422 lbs

= 422 lbs

Momento flector en las columnas

= 0.0 in

= 9,976 lbs.in

= 9,976 lbs.in

Esfuerzo de flexión en las colummas

= 21,250 psi

= 2,926 psi OK

= 2,926 psi OK

Esfuerzo axial en las columnas

Relacion de esbeltes = 12.51

Según AISC basado en K1*ls/r

= 35,704 psi

= 733 psi

Esfuerzo crítico de pandeo

= 1,827,413 psi

4

4

0.5

0.5

2

1.25

0.658

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Rev. A

Esfuerzo combinado

= 0.1479429 < 1 ok

= 0.1479429 < 1 ok

Diagrama de cuerpo libre del tanque

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11.0 Anexo N° 01: Fig. UG-37.1 - ASME VIII Div. 1 - Ed. 2010



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Rev. A

ANEXOS


DE AIRE COMPRIMIDO

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Documents

Memoria de Calculo Rev.A