HERRAMIENTA INFORMATICA PARA EL DISEÑO DE TANQUES DE ...

HERRAMIENTA INFORMATICA PARA EL DISEÑO DE TANQUES DE

ALMACENAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE BAJO LA NORMA ASME SECCION VIII

Y EL CÁLCULO DE LOS INSUMOS INVOLUCRADOS EN SU FABRICACION

MARIO ALEJANDRO ORJUELA PINEDA

EDWIN NORBERTO CHAVES JIMENEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD TECNOLOGICA

INGENIERIA MECANICA

2018

2

HERRAMIENTA INFORMATICA PARA EL DISEÑO DE TANQUES DE

ALMACENAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE BAJO LA NORMA ASME SECCION VIII

Y EL CÁLCULO DE LOS INSUMOS INVOLUCRADOS EN SU FABRICACION

AUTORES:

MARIO ALEJANDRO ORJUELA PINEDA

20142375084

EDWIN NORBERTO CHAVES JIMENEZ

20142375065

DIRECTOR DE PROYECTO:

JOHN ALEJANDRO FORERO

MODALIDAD:

MONOGRAFIA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD TECNOLOGICA

INGENIERIA MECANICA

2018

3

Nota de aceptación:

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

Ingeniero John Alejandro Forero

4

DEDICATORIA

Este proyecto lo dedicamos a Dios, ya que sin su constante e infinito amor sería imposible

llegar a este momento de nuestras vidas en donde se abren muchas oportunidades que

con la ayuda de él aprovecharemos al máximo, también dedicamos este proyecto a los

ingenieros de Colombia ya que estos aportes ayudan a construir empresas competitivas

dentro del mercado mundial.

5

TABLA DE CONTENIDO

1. NORMAS DEDICADAS AL DISEÑO DE TANQUES CON RESPECTO A LA ASME ... 15

1.1 Aplicado a tanques de almacenamiento ................................................................ 15

1.1.1 Api standard 620, 650, 653 ............................................................................. 15

1.1.2 Api specification 12d, 12f ................................................................................ 16

1.1.3 Asme boiler and pressure vessel code ........................................................... 16

1.1.4 Underwriters laboratories (ul) 142 ................................................................... 16

1.1.5 British standard (bs) 2594, 4994, 6374 ........................................................... 16

1.1.6 Astm d 3299, 4021, 4097: ................................................................................ 16

1.2 Aplicado A Recipientes A Presión ......................................................................... 16

1.2.1 ASME, Boiler and Pressure Vessel Code (edit 2001) ..................................... 17

1.2.2 British Standards Institution (BSI) ................................................................... 17

1.2.3 European Commitee for Standarization (CEN) ................................................. 17

2. CRITERIOS Y REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO DE TANQUES DE

ALMACENAMIENTO ...................................................................................................... 19

2.1 Criterios de diseño: ................................................................................................ 19

2.1.1 Presión de Diseño ...................................................................................... 19

2.1.2 Temperatura de Diseño ................................................................................... 19

2.1.3 Presión de vacío .............................................................................................. 19

2.1.4 Inestabilidad Elástica ....................................................................................... 20

2.1.5 Inestabilidad Plástica ....................................................................................... 20

2.1.6 Esfuerzo y ubicación ........................................................................................ 20

2.1.7 Corrosión ......................................................................................................... 20

2.2 Criterios de control ................................................................................................. 20

2.2.1 Control de Presión ........................................................................................... 20

2.2.2 Control de volumen .......................................................................................... 20

2.2.3 Control de temperatura .................................................................................... 20

2.2.4 Control de nivel ................................................................................................ 20

2.3 Criterios de seguridad ............................................................................................ 20

2.3.1 Protecciones .................................................................................................... 20

2.4 Criterio de espaciamiento entre equipos................................................................. 20

3. CÁLCULOS MECÁNICOS INVOLUCRADOS EN EL DISEÑO ................................. 21

3.1 Cálculos involucrados en el cuerpo: ....................................................................... 21

3.1.1 Volumen del tanque: ........................................................................................ 21

6

3.1.2 Presión de diseño en el cuerpo ........................................................................ 21

3.1.3 Presión Hidrostática ......................................................................................... 21

3.1.4 Espesor del cuerpo .......................................................................................... 21

3.1.5 Esfuerzo Admisible: ......................................................................................... 21

3.1.6 Perímetro del tanque ....................................................................................... 22

3.1.7 Área del desarrollo del tanque ......................................................................... 22

3.2 Cálculos involucrados en el fondo o tapa ............................................................... 23

3.2.1 Espesor del fondo o tapa semiesférico ............................................................ 23

3.2.2 Espesor del fondo o tapa elíptica ..................................................................... 23

3.2.3 Espesor fondo o tapa cónico ............................................................................ 23

3.2.4 Fondo o tapa abombada .................................................................................. 23

3.2.5 Rendimiento de la soldadura ........................................................................... 27

4. MODELAMIENTO DE LA HERRAMIENTA .................................................................. 28

4.1 Análisis de requisitos .............................................................................................. 29

4.1.1 Modelo de dominio ........................................................................................... 29

4.1.2 Modelo de casos de uso .................................................................................. 30

4.1.3 Prototipo rápido ............................................................................................... 30

4.2 Análisis y diseño preliminar .................................................................................... 31

4.2.1 Diagrama de robustez ...................................................................................... 31

4.2.2 Descripción de casos de uso ........................................................................... 31

4.3 Diseño ............................................................................................................... 32

4.3.1 Diagrama de secuencia ................................................................................... 32

4.4 Implementación ...................................................................................................... 33

4.4.1 Pruebas ........................................................................................................... 33

5. MANUAL DE USUARIO (ANEXO) ............................................................................ 36

6. DOCUMENTOS DE CONSULTA Y MATERIAL DE APOYO .................................... 37

7. VALIDACION DE LA HERRAMIENTA EN PROYECTOS YA COTIZADOS .............. 38

6.1 EJEMPLO 1 ........................................................................................................... 38

6.1.1 DATOS INICIALES .......................................................................................... 38

6.1.2 Resultados Ejemplo 1 ...................................................................................... 53

6.2 EJEMPLO 2 ........................................................................................................... 56

6.2.1 DATOS INICIALES .......................................................................................... 56

6.2.2 Resultados Ejemplo 2 ...................................................................................... 72

6.3 EJEMPLO 3 ........................................................................................................... 75

6.3.1 DATOS INICIALES .......................................................................................... 75

7

6.3.2 Resultados ejemplo 3 ...................................................................................... 88

6.4 EJEMPLO 4 ........................................................................................................... 91

6.4.1 DATOS INICIALES .......................................................................................... 91

6.4.2 Resultados ejemplo 4 .................................................................................... 104

6.5 EJEMPLO 5 ......................................................................................................... 107

6.5.1 DATOS INICIALES ........................................................................................ 107

6.5.2 Resultados ejemplo 5 .................................................................................... 124

8. CONCLUSIONES ................................................................................................... 128

9. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 129

8

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Tanque cilindro vertical ...................................................................................................... 19

Figura 2 Proceso ICONIX ................................................................................................................. 29

Figura 3 Modelo de dominio ............................................................................................................. 29

Figura 4 Modelo de casos de uso ...................................................................................................... 30

Figura 5 Prototipo rápido .................................................................................................................. 30

Figura 6 Diagrama de robustez ......................................................................................................... 31

Figura 7 Diagrama de secuencia ....................................................................................................... 32

Figura 8 Distribución de láminas en el cuerpo, Ejemplo 1 ............................................................... 42

Figura 9 Distribución de láminas para tapa semiesférica de 1840 mm ............................................. 46

Figura 10 Tapa o fondo elíptico 2:1 de 1840 mm ............................................................................. 48

Figura 11 Total insumos tanque ejemplo 1 usando la herramienta ................................................... 54

Figura 12 Continuación Figura 11 .................................................................................................... 55

Figura 13 Datos generales de diseño ejemplo 1 ................................................................................ 56

Figura 14 Distribución de lámina en el cuerpo, Ejemplo 2 ............................................................... 58

Figura 15 Distribución de láminas para tapa o fondo cónico 1340 mm, ejemplo 2 .......................... 62

Figura 16 Distribución de láminas para tapa o fondo cónico 1340 mm, ejemplo 2 .......................... 65


Figura 18 Continuación figura 17 ..................................................................................................... 74

Figura 19 Datos generales de diseño ejemplo 2 ................................................................................ 74

Figura 20 Distribución de lámina en el cuerpo, ejemplo 3 ............................................................... 77

Figura 21 Distribución de láminas tapa semiesférica de 1340 mm, ejemplo 3 ................................. 80

Figura 22 Distribución de lámina para tapa abombada 80:10 de 1340mm, ejemplo 3 ..................... 83


Figura 24 Continuación figura 23 ..................................................................................................... 90

Figura 25 Datos generales de diseño, ejemplo 3 ............................................................................... 90

Figura 26 Distribución de láminas en el cuerpo, ejemplo 4 .............................................................. 94

Figura 27 Distribución de láminas para fondo abombado 80:10 de 1740 mm, ejemplo 4 ................ 97

Figura 28 Distribución de láminas para tapa elíptica 2:1 de 1740 mm, ejemplo 4 ......................... 100

Figura 29 Total insumos tanque 4 usando la herramienta ............................................................... 105

Figura 30 Continuación figura 29 ................................................................................................... 106

Figura 31 Datos generales de diseño, ejemplo 4 ............................................................................. 107

Figura 32 Distribución de lámina en el cuerpo, ejemplo 5 ............................................................. 113

Figura 33 Distribución de tapa o fondo cónico, ejemplo 5 ............................................................. 117

Figura 34 Distribución de láminas para tapa abombada 80:10 de 1440 mm, ejemplo 5................. 120

Figura 35 Total insumos tanque ejemplo 5 usando la herramienta ................................................. 125

Figura 36 Continuación figura 35 .................................................................................................... 126

Figura 37 Datos generales de diseño, ejemplo 5 ............................................................................. 127

9

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Limitaciones ASME Vs API ................................................................................................ 18

Tabla 2 Esfuerzo admisible de los materiales ................................................................................... 22

Tabla 3 Tapa y fondo abombado ....................................................................................................... 24

Tabla 4 Tapa y fondo plano............................................................................................................... 24

Tabla 5 Tapa y fondo eliptico ........................................................................................................... 25

Tabla 6 Tapa y fondo semiesférico ................................................................................................... 25

Tabla 7 Tapa y fondo toricónico ....................................................................................................... 26

Tabla 8 Tapa y fondo cónico ............................................................................................................. 26

Tabla 9 Rendimiento de soldadura West arco ................................................................................... 27

Tabla 10 Descripción de casos de uso ............................................................................................... 31

Tabla 11 Datos iniciales de cálculo ................................................................................................... 33

Tabla 12 Resultados de diseño .......................................................................................................... 34

Tabla 13 Cantidades de insumos y costos ......................................................................................... 35

Tabla 14 Interpolación esfuerzo admisible, Ejemplo 1 ..................................................................... 39

Tabla 15 Total insumos tanque ejemplo 1 sin usar la herramienta ................................................... 53

Tabla 16 Interpolación esfuerzo admisible, ejemplo 2 ...................................................................... 57





Tabla 21 Total insumos tanque 4 sin usar la herramienta ............................................................... 104

Tabla 22 Interpolación esfuerzo admisible, ejemplo 5 .................................................................... 108

Tabla 23 Total insumos tanque ejemplo 5 sin usar la herramienta ................................................. 124

10

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1: Graficas de distribución de lámina para los diferentes tipos de tapas y

fondos

Anexo 2: Acerca de la Herramienta informática.

Anexo 3: Validaciones de la herramienta.

Anexo 4: Norma ASME sección VIII, división 1.

Anexo 5: Tablas de referencia de los cálculos.

Anexo 6: Manual de usuario.

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GLOSARIO

Abrasión: La separación del material de la superficie en cualquier solido mediante la fricción

de otro sólido, un sólido o un gas o una combinación de estos.

Corrosión: Erosión química causada por agentes con o sin movimiento. Es la destrucción

gradual de un metal o aleación debido a procesos químicos como la oxidación o a la acción

de un agente químico

Factor de seguridad: La relación de la carga que ocasionaría la falla de un miembro o

estructura a la carga que se le impone en servicio

Presión de diseño: La presión que se usa para determinar el espesor mínimo permitido o

las características físicas de las diferentes partes del depósito.

Presión de operación: La presión a la que está sometido normalmente un depósito y que se

localiza en la parte superior, no debe exceder de la presión máxima de trabajo permitida.

Temperatura de diseño: La temperatura media del metal(a través del espesor) que se

espera bajo las condiciones de trabajo para la parte bajo consideración.

12

INTRODUCCION

Recientemente, la industria colombiana se ha visto sometida a una enorme presión al buscar ser competitiva y ofrecer una entrega oportuna de productos de alta calidad iniciando la concepción de sistemas de gestión de calidad, entendido esto en principio, como un conjunto de requisitos a cumplir para que una empresa con base a la calidad de sus productos y la satisfacción del cliente sea competitiva a nivel nacional e internacional, sin embargo, en la implementación de estos sistemas de gestión de calidad, las empresas, pierden dinero y credibilidad en el sistema, al encontrarse con tareas arduas, inversión en personal y recursos que no refleja rentabilidad a corto plazo. Este nuevo entorno ha obligado a los gerentes y a los ingenieros a optimizar todos los sistemas que intervienen en el proceso de producción.

La empresa cuenta con 30 años de experiencia dentro de la industria del acero,

específicamente en la transformación del acero inoxidable 304 y 316 a nivel industrial,

cuenta con trabajadores calificados para los distintos procesos de elaboración de los

productos, una buena tecnología en maquinaria para el servicio pesado y el diseño,

fabricación y puesta en marcha de equipos de almacenamiento de productos para

sectores industriales, tales como; química, petroquímica, plantas de confitería, jugos,

salsas, alimentos chocolates, farmacéutica, cosméticos, , aceites, grasas, comestibles,

bebidas, lácteos y derivados

La empresa cuenta con el departamento de ingeniería; encargado del diseño y elaboración de planos de tanques de almacenamiento bajo consideraciones de la norma american society of Mechanical enginers – ASME Sección VIII ,división 1 “diseño de recipientes a presión” para lineamientos generales en cuanto a geometría, materiales y espesor de los mismos, a algunos de estos tanques se les realiza un proceso de pulimento mecánico para dar diferentes tipos de acabado superficial en acero inoxidable.

En este entorno de la gestión de calidad, de necesidad de competencia y herramientas adicionales que optimicen la productividad ha surgido la idea de realizar este trabajo no solo como medio de grado, sino como idea de desarrollo tecnológico aplicando lo aprendido ya que se ha podido observar que se hacen indispensables alternativas de innovación como factor de diferenciación que capture una fracción importante del mercado ya saturado de organizaciones dedicadas a desarrollar herramientas informáticas a la medida. Integrar una solución informática, al negocio de la metalmecánica, innovara la forma de realizar las cotizaciones y cálculos de un producto; como valor agregado permitirá que las empresas cuenten con un sistema de información que les permita tomar decisiones en su negocio.

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OBJETIVOS

Objetivo general

Desarrollar una herramienta informática para el diseño de tanques de almacenamiento en acero inoxidable, bajo la norma ASME sección VIII y el cálculo de los insumos involucrados en su fabricación.

Objetivos específicos

Conocer la teoría de diseño de tanques de almacenamiento basados en la norma ASME sección VIII.

Analizar los requerimientos de la norma citada y realizar un diseño adecuado con base a dichos requerimientos.

Elaborar los cálculos mecánicos para el diseño de tanques de almacenamiento.

Diseñar los formatos de interfaz de usuario.

Ingresar los documentos de consulta (procedimientos, instructivos, documentos de apoyo, especificaciones) al prototipo de herramienta informática.

Hacer pruebas a la herramienta informática determinando las cantidades de materia prima (laminas, soldadura, abrasivos, discos de corte, discos de pulir) en proyectos ya cotizados

14

DELIMITACION O ALCANCE

El Alcance que se le dará a la siguiente herramienta informática será la de dar las

cantidades y costos de insumos usados dentro de la fabricación de los tanques de

almacenamiento de acuerdo a los parámetros inherentes al proceso de cada cliente.

La herramienta estará diseñada para tanques cilíndricos verticales de almacenamiento en

acero inoxidable 304, 304L, 316 y 316 L con diámetros desde 20 pulgadas hasta 106

pulgadas por restricciones de transporte terrestre en Colombia, una altura máxima de 295

pulgadas de alto, sujetos a presión interna y a temperaturas superiores a 20 grados e

inferiores a 100 grados Celsius.

15

1. NORMAS DEDICADAS AL DISEÑO DE TANQUES RESPECTO A LA

ASME

Desde el desarrollo de la máquina a vapor durante la revolución industrial en 1779 hasta

nuestros días, el empleo de recipientes a presión tales como calderas o generadores de

vapor, ha sido muy común en la industria en general; como consecuencia de este cambio

hubo un gran desarrollo técnico que impulsó un gran crecimiento de las empresas a nivel

mundial.

Existen algunos códigos relacionados al diseño, construcción y representación de

recipientes, entre las organizaciones que describen dichos códigos se encuentra: La

(A.W.S.) Sociedad Americana de Soldadura, (A.S.M.E.) Sociedad Americana De

Ingenieros,(A.P.I) Instituto Americano de Petróleo, entre las normas que describen estos

procesos se encuentra el código ASME sección VIII y las normas API 620 A 650.

Mientras estos códigos proveen de fórmulas necesarias para calcular los espesores

requeridos y los esfuerzos correspondientes de la membrana de componentes básicos

debido a presiones interna y externa, la norma deja a criterio de diseñador el uso de

procedimiento analítico para calcular el esfuerzo debido a otras cargas.

Los estándares especifican los requerimientos para el diseño, construcción, inspección,

ensayos y verificación de cumplimiento de los recipientes a presión

1.1 Aplicado a tanques de almacenamiento

1Para el cálculo, diseño y construcción de tanques de almacenamiento existen varias Normas y Códigos, pero las más difundidas y empleadas en las industrias de procesos son las del American Petroleum Institute (API), siendo los estándares aplicables los siguientes:

1.1.1 Api standard 620, 650, 653

API Standard 620 (1990): es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, aéreos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 2.5 psig y a temperaturas no superiores a 93°C

API Standard 650 (1998): es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, aéreos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 1.5 psig y a temperaturas no superiores a 121°C

API Standard 653 (1991): es aplicable a la inspección, reparación, alteración desmontaje y reconstrucción de tanques horizontales o verticales, basándose en las recomendaciones del STD API 650. Recomienda también la aplicación de las técnicas de ensayos no destructivos aplicables.

1 La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, “Introducción a los códigos y normas de ASME” (Nueva

York: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, 2000). Fuente desconocida.

16

1.1.2 Api specification 12d, 12f

API Specification 12D: es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en el campo para almacenaje de líquidos de producción y con capacidades estandarizadas entre 75 y 1500 m3

API Specification 12F: es aplicable a tanques horizontales o verticales soldados en taller para almacenaje de líquidos de producción y con capacidades estandarizadas entre 13.5 y 75 m3

Estos estándares cubren el diseño, fabricación, inspección, montaje ensayos y mantenimiento de los mismos y fueron desarrollados para el almacenaje de productos de la industria petrolera y petroquímica, pero su aceptación ha sido aplicada al almacenaje de numerosos productos en otras industrias. Si bien estas normas cubren muchos aspectos, no todos están contemplados, razón por la que existen otras normas complementarias a las mismas. Existen además de los mencionados estándares otras normas que también son aplicables a estos casos, pero cubriendo no solo materiales constructivos metálicos sino también otros materiales (plásticos, fibra de vidrio), etc.

Estas normas son:

1.1.3 Asme boiler and pressure vessel code Es aplicable para el diseño de diferentes recipientes y tanques tanto cilíndricos, esféricos como de sección rectangular. Se trata de los estándares más reconocidos mundialmente en este campo de aplicación.

1.1.4 Underwriters laboratories (ul) 142 Es aplicable a tanques de acero de diferentes diseños soldados en taller para almacenaje de líquidos inflamables y combustibles

1.1.5 British standard (bs) 2594, 4994, 6374 British Standard (BS) 2594: es aplicable a tanques cilíndricos horizontales de acero al carbono soldado

BS 4994: comprende las especificaciones para el diseño y construcción de recipientes y tanques en plásticos reforzados

BS 6374: comprende las especificaciones para el recubrimiento de recipientes y tanques con materiales poliméricos

1.1.6 Astm d 3299, 4021, 4097: Comprende las especificaciones para tanques plásticos reforzados con fibra de vidrio

1.2 Aplicado A Recipientes A Presión

Para el cálculo, diseño y construcción de estos equipos son tres las Normas y Códigos más difundidos y aceptados internacionalmente:

17

1.2.1 ASME, Boiler and Pressure Vessel Code (edit 2001)

Secction VIII, Division 1 – Rules for construction of pressure vessels

Secction VIII, Division 2 – Alternatives Rules for construction of pressure vessels

Secction VIII, Division 3 – Alternatives Rules for high pressure vessels

Section X – Fiber Reinforced Plastic Pressure Vessels

1.2.2 British Standards Institution (BSI)

BS 5500 – Specification for unfired fusion welded pressure vessels

BS 5169 - Specification for fusion welded steel air receivers

1.2.3 European Commitee for Standarization (CEN)

EN 286: Part 1 – Specification for simple unfired pressure vessels designed to contain air or nitrogen

CODAP 95 – French Code for Construction of Unfired Pressure Vessels

Todos estas Normas y Códigos han sido a su vez reconocidos y aceptados en 1997 por el National Board of Boilers and Pressure Vessels Inspectors de USA.

2Durante estos primeros años del desarrollo industrial la fabricación de los recipientes era

muy caótica, en el sentido de que cada fabricante construían recipientes según sus propios

métodos de diseño o fabricación y sin seguir un patrón de seguridad que garantizara la

confiabilidad de estos equipos; dadas estas circunstancias era muy común que se

produjeran accidentes relacionados con calderas u otros recipientes poniendo en peligro

vidas humanas y afectando la operación del sistema dentro del cual funcionaban estos

aparatos.

No fue sino hasta 1911 que la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME, por

sus siglas en inglés) creó un comité con el propósito de formular reglas generales para el

diseño y construcción de los generadores de vapor, calderas y cualquier otro recipiente a

presión. La idea de estas reglas era crear un conjunto de normas estándar, a partir de la

experiencia práctica previa y del avance en el estudio de las capacidades mecánicas de los

materiales, que aseguraran la confiabilidad operacional de estas unidades y garantizaran

los márgenes de seguridad que permitieran disminuir el número de accidentes producto del

empleo de estos equipos.

Este conjunto de normas contenidas en el Código ASME han ido evolucionando en el

tiempo a la par de los avances técnicos y científicos que han permitido una mayor

comprensión del comportamiento y desempeño bajo las condiciones de operación, de los

materiales de construcción de estos recipientes y de los métodos de fabricación empleados.

2 Diseño mecánico de recipientes a presión bajo el código ASME sección VIII, división 1 (Sartenejas 2006)

Luis Javier Guzmán Carreño

18

El Código de Calderas y Recipientes a Presión de ASME (BPVC) es una norma que establece normas para el diseño, la fabricación y la inspección de las calderas y los recipientes a presión. Un componente a presión diseñado y fabricado de acuerdo con esta norma tendrá una larga vida de servicio útil que asegura la protección de la vida humana y la propiedad, tiene algunas limitaciones en la práctica, en la Tabla 1. Limitaciones ASME Vs API 650 se muestran algunas comparada con la norma API 650 que también es usada en Colombia. El BPVC está escrito por voluntarios, que son nombrados a sus comisiones en base a sus conocimientos técnicos y su capacidad para contribuir a la redacción, revisión, interpretación y administración del documento.

CAPACIDAD DE

ALMACENAMIENTO

RANGOS DE

PRESION

ESPESOR

MINIMOLIMITACIONES

Esta Norma se aplica sólo a tanques cuyo fondo es totalmente soportado uniformemente y a tanques de

servicio no refrigerado con una temperatura máxima de operación de 90ºC (200ºF)

La Norma API-650 se aplica en tanques verticales, cilíndricos, construidos sobre el nivel de piso,con techo

cerrado o cielo abierto.

ASME 120 GALONES 15-3000 2,38mm

No deberán tener elementos principales móviles, ya sean rotatorios o reciprocantes, razón por la cual se

excluyen del alcance del mismo las bombas, compresores, turbinas y cualquier equipo que tenga elementos

principales móviles.

Diametro minimo 6" debera ser estacionario

¼” (6mm),API 650 MAYORES A 1590m3 1-2.5 Psig

Tabla 1 Limitaciones ASME Vs API

19

2. CRITERIOS Y REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO DE TANQUES

DE ALMACENAMIENTO

Figura 1 Tanque cilindro vertical

3Entre los criterios más importantes para el diseño de tanques de almacenamiento como la Fig. 1 Tanque cilíndrico vertical, tenemos:

2.1 Criterios de diseño:

2.1.1 Presión de Diseño No debe ser menor que la presión de vapor del producto a almacenar a la máxima temperatura de diseño.

2.1.2 Temperatura de Diseño Se deben especificar las temperaturas mínimas y máximas de diseño.

2.1.3 Presión de vacío Cuando dicho recipiente no se diseña para condición de máximo vacío, se tienen algunas opciones:

Diseño de vacío parcial con una válvula de vacío y conexión para suministrar gas inerte.

Diseño de vacío parcial con una válvula de vacío y conexión para suministrar gas natural o cualquier otro hidrocarburo.

Diseño de vacío parcial con una válvula de vacío y conexión para emitir aire.

3 Diseño y cálculo de recipientes a presión (México 1994) Juan Manuel León Estrada

20

2.1.4 Inestabilidad Elástica Fenómeno asociado con las estructuras que tienen limitadas su rigidez.

2.1.5 Inestabilidad Plástica Es el criterio de mayor uso para el diseño de equipo, es aquel que mantiene los esfuerzos inducidos dentro de la región elástica del material de construcción.

2.1.6 Esfuerzo y ubicación El espacio y el terreno donde van a ser ubicados los tanques son importantes para el diseño del tanque. Es una de las mayores causas de fallas.

2.1.7 Corrosión Toma en cuenta las propiedades químicas de las sustancias y del medio ambiente para escoger los materiales de construcción.

2.2 Criterios de control

2.2.1 Control de Presión Protección por sobre presión. Causadas principalmente por vapores. Protección por vacío (baja presión).

2.2.2 Control de volumen Cuando se almacenan gases el volumen del este es el mismo del recipiente. En el caso de los líquidos muchas veces solo se controla la altura o nivel de la columna de líquido en el tanque ya que el área transversal de este es conocida.

2.2.3 Control de temperatura Cualquier desviación de temperatura dentro del tanque ser controlada variando la temperatura del líquido de la alimentación. Para detectar los cambios un arreglo de termocuplas es instalado para observar el perfil de temperatura a lo largo del tanque.

2.2.4 Control de nivel Es la distancia existente entre una línea de referencia y la superficie del fluido, generalmente dicha línea de referencia se toma como fondo del recipiente.

2.3 Criterios de seguridad

2.3.1 Protecciones

Los recipientes de presión deben constar de:

Válvulas de seguridad.

Válvulas rompe vacío (tanques presión).

Válvulas a control remoto.

Protecciones del cableado y válvulas asociadas.

Sistema de diluvio de agua para enfriamiento en uso de incendio.

2.4 Criterio de espaciamiento entre equipos

Establecen los criterios que deben aplicarse en la ubicación de las instalaciones y equipos de la industria Petrolera y Petroquímica. El objetivo es garantizar un nivel adecuado de protección a las personas y propiedades de terceros, así como el medio ambiente circundante, frente al riesgo potencial de eventos catastróficos por dispersión de material tóxico o peligroso, incendio o explosión.

21

3. CÁLCULOS MECÁNICOS INVOLUCRADOS EN EL DISEÑO

3.1 Cálculos involucrados en el cuerpo4:

3.1.1 Volumen del tanque:

𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

V: Volumen r: Radio [mm] h: Altura [mm]

3.1.2 Presión de diseño en el cuerpo 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑃𝑠𝑖] + 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎[𝑃𝑠𝑖]

Sobrepresión = 30[Psi]

3.1.3 Presión Hidrostática 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = ℎ ∗ 𝜌 ∗ 𝑔

h: Altura del anillo

𝜌: Densidad

g: Gravedad

3.1.4 Espesor del cuerpo

𝑡 =𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 + 𝑟

𝑆 ∗ 𝐸 − 0,6𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

r: Radio del tanque

S: Esfuerzo admisible del material

E: Eficiencia de la junta

3.1.5 Esfuerzo Admisible: El esfuerzo admisible varía con la temperatura, Tabla 2 Esfuerzo admisible de los materiales

4 Norma ASME sección VIII, división 1. Sociedad Americana De Ingenieros Mecánicos A.S.M.E.

22

Tabla 2 5Esfuerzo admisible de los materiales

3.1.6 Perímetro del tanque 𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋

b: Perímetro

3.1.7 Área del desarrollo del tanque 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝑏 ∗ ℎ

b: Base

h: Altura

5 Norma ASME sección VIII, división 1. Sociedad Americana De Ingenieros Mecánicos A.S.M.E.

23

3.2 Cálculos involucrados en el fondo o tapa

3.2.1 Espesor del fondo o tapa semiesférico

𝑡 =𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝑅

2𝑆𝐸 − 0,2𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

R: Radio

S: Esfuerzo admisible

E: Eficiencia de la soldadura

3.2.2 Espesor del fondo o tapa elíptica

𝑡 =𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐷


D: Diámetro


E: Eficiencia de la soldadura

3.2.3 Espesor fondo o tapa cónico


2cos𝛼(𝑆𝐸 − 0,6𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜)

Donde:

𝛼 =𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒

2≤ 30⁰

D: diámetro interior mayor

E: eficiencia de la soldadura

P: presión de diseño

S: esfuerzo máximo admisible

T: espesor mínimo

3.2.4 Fondo o tapa abombada

𝑡 =0,73 ∗ 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐷

𝑆𝐸 − 0,1𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

D: Diámetro


E: Eficiencia de la soldadura Las tablas 3 a 8 muestran en rangos de 100 mm las variaciones del diámetro del desarrollo, los milímetros de soldadura, el número de láminas a usar y los metros de corte plasma necesarios para todos los diámetros comprendidos entre 640mm y 2740mm, los desarrollos se encuentran en el Anexo 1

24

Tabla 3 Tapa y fondo abombado

Tabla 4 Tapa y fondo plano

DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA (m)

TAPA Y FONDO ABOMBADO

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 0 0,375 2,01

740 740 0 0,375 2,32

840 840 0 0,375 2,64

940 940 0 0,375 2,95

1040 1040 678 0,5 3,95

1140 1140 0 0,5 3,58

1240 1240 0 0,5 3,90

1340 1340 768 0,625 4,98

1440 1440 1038 0,75 5,56

1540 1540 1251 0,875 6,09

1640 1640 1433 1 6,59

1740 1740 1594 1 7,06

1840 1840 2300 1,25 6,34

1940 1940 1875 1,375 6,09

2040 2040 2001 1,5 6,41

2140 2140 2119 1,625 6,72

2240 2240 2231 1,75 7,04

2340 2340 2338 2 7,35

2440 2440 2438 2 7,67

2540 2540 4428 2,25 9,97

2640 2640 5242 2,25 11,09

2740 2740 5868 2,375 12,04

TAPA Y FONDO PLANO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA (m)

25

Tabla 5 Tapa y fondo elíptico

Tabla 6 Tapa y fondo semiesférico

DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

TAPA Y FONDO ELIPTICO2:1

CORTE EN

PLASMA (m)

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 5200 0,375 8,3

740 740 6000 0,5 9,6

840 840 6800 0,625 10,9

940 940 7600 0,75 12,2

1040 1040 8400 0,75 13,5

1140 1140 9200 1 14,8

1240 1240 10000 1,25 16,1

1340 1340 10900 1,375 17,4

1440 1440 11700 1,75 18,7

1540 1540 12500 1,75 20,0

1640 1640 13300 2,25 21,3

1740 1740 14100 2,375 22,6

1840 1840 14900 2,5 23,9

1940 1940 15700 3,25 25,1

2040 2040 16500 3,25 26,4

2140 2140 17300 4 27,7

2240 2240 18100 4 29,0

2340 2340 19000 4,5 30,3

2440 2440 19800 5 31,6

2540 2540 20600 5,375 32,9

2640 2640 21400 5,625 34,2

2740 2740 22200 6 35,5

TAPA Y FONDO SEMIESFERICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA (m)

26

Tabla 7 Tapa y fondo toricónico

Tabla 8 Tapa y fondo cónico

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 351 0,375 2,9

740 740 445 0,375 3,3

840 840 505 0,5 3,8

940 940 565 0,5 4,2

1040 1040 625 0,5 4,7

1140 1140 1341 0,625 5,7

1240 1240 1769 0,75 6,6

1340 1340 2092 0,875 7,3

1440 1440 1773 1 7,3

1540 1540 2441 1 8,4

1640 1640 2068 1,375 8,4

1740 1740 2185 1,625 8,9

1840 1840 2286 1,75 9,4

1940 1940 2374 1,75 9,9

2040 2040 2452 1,875 10,4

2140 2140 3724 2 9,6

2240 2240 4786 2,125 12,4

2340 2340 6607 2,375 13,3

2440 2440 6953 2,5 14,0

2540 2540 7205 3 14,6

2640 2640 7437 3 15,2

2740 2740 7650 3,25 15,8

TAPA Y FONDO TORICONICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA (m)

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 351 0,375 2,9

740 740 445 0,375 3,3

840 840 505 0,5 3,8

940 940 565 0,5 4,2

1040 1040 625 0,5 4,7

1140 1140 1341 0,625 5,7

1240 1240 1769 0,75 6,6

1340 1340 2092 0,875 7,3

1440 1440 1773 1 7,3

1540 1540 2441 1 8,4

1640 1640 2068 1,375 8,4

1740 1740 2185 1,625 8,9

1840 1840 2286 1,75 9,4

1940 1940 2374 1,75 9,9

2040 2040 2452 1,875 10,4

2140 2140 3724 2 9,6

2240 2240 4786 2,125 12,4

2340 2340 6607 2,375 13,3

2440 2440 6953 2,5 14,0

2540 2540 7205 3 14,6

2640 2640 7437 3 15,2

2740 2740 7650 3,25 15,8

TAPA Y FONDO CONICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA (m)

27

3.2.5 Rendimiento de la soldadura

En el proceso de soldadura es fundamental tener en cuenta diversos factores que incidirán

en la calidad y el tiempo en realizarla, por ende, la realización de todo el trabajo depende

de condiciones demográficas, montaje de la máquina, duración del proceso, cantidad de

operadores a cargo y la experticia del operador. Las condiciones de este proceso son

inherentes a cada fabricante y es por eso que tomando como base la Tabla 9. Rendimiento

de soldadura West Arco se unifican esas variables

Tabla 9 Rendimiento de soldadura West arco

t [in] t[mm] espesor comercial Soldadura [kg/m]

"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96

RENDIMIENTO DE LA SOLDADURA

28

4. MODELAMIENTO DE LA HERRAMIENTA

Esta herramienta informática está diseñada bajo un lenguaje de modelamiento ágil y de

calidad, el objetivo principal de este método es minimizar la documentación de desarrollo

empleándola fundamentalmente como vehículo de comprensión de problemas dentro de la

comunicación con el usuario.

Se consideró utilizar una Metodología semi-ágil (o ligera) ya que constituye un nuevo

enfoque en el desarrollo de software y es una de las más aceptadas por los desarrolladores

debido a la simplicidad de sus reglas y prácticas, su orientación a equipos de desarrollo de

pequeño tamaño, su flexibilidad ante los cambios y su ideología de colaboración específicamente, “ICONIX”.

6En este contexto el proceso ICONIX (Rosenberg & Scott, 1999) en la Fig 2. Se define

como “un proceso de desarrollo de software práctico”. ICONIX está entre la complejidad del

RUP (Rational Unified Processes) y la simplicidad y pragmatismo del XP (Extreme

Programming), sin eliminar las tareas de análisis y de diseño que XP no contempla. ICONIX

es un proceso simplificado en comparación con otros procesos más tradicionales, que

unifican un conjunto de métodos de orientación a objetos con el objetivo de abarcar todo el

ciclo de vida de un proyecto. Fue elaborado por Doug Rosenberg y Kendall Scott a partir

de una síntesis del proceso unificado de los “tres amigos” Booch, Rumbaugh y Jacobson y

que ha dado soporte y conocimiento a la metodología ICONIX desde 1993. Presenta

claramente las actividades de cada fase y exhibe una secuencia de pasos que deben ser

seguidos. Además ICONIX está adaptado a los patrones y ofrece el soporte de UML,

dirigido por casos de uso y es un proceso iterativo e incremental. Rosenberg y Scott

destacan las siguientes etapas: un análisis de requerimientos, un análisis y diseño

preliminar, un diseño y una implementación como las principales tareas. (De San Martín,

2005).

6

EcuRed. (s.f.). Recuperado el 14 de Febrero de 2014, de

http://www.ecured.cu/index.php/ICONIX#Car.C3.A1cter.C3.ADsticas_de_Iconix

29

Figura 2 Proceso ICONIX

4.1 Análisis de requisitos

En esta fase se deben analizar todos los requisitos que formaran parte del sistema y

con estos construir los diagramas, que representan las agrupaciones funcionales que

estructuraran el sistema en desarrollo.

4.1.1 Modelo de dominio Esto se refiere a identificar objetos y cosas del mundo real que intervienen con el

sistema. (Estático), ver figura 3.

Figura 3 Modelo de dominio

30

4.1.2 Modelo de casos de uso Describe las acciones o el comportamiento que un usuario realiza dentro del sistema.

Comprende de actores, casos de uso y el sistema, ver Figura 4.

Figura 4 Modelo de casos de uso

4.1.3 Prototipo rápido Implica la creación de un modelo o modelos operativos del trabajo de un sistema, en

el que analistas y clientes deben estar de acuerdo. (Dinámico/ los usuarios se hacen

participantes activos en el desarrollo Figura 5).

Figura 5 Prototipo rápido

31

4.2 Análisis y diseño preliminar

En esta fase a partir de cada caso de uso se obtendrán una ficha de caso de uso, está

formada por un nombre, una descripción, una precondición que debe cumplir antes de

iniciarse, una pos-condición que debe cumplir al terminar si termina correctamente.

4.2.1 Diagrama de robustez Es un híbrido entre un Diagrama de Clases y un Diagrama de Actividades, ver figura 6.

Es una herramienta que nos permite capturar el Que hacer y a partir de eso él Como

hacerlo. Facilita el reconocimiento de objetos y hace más sencilla la lectura del sistema.

Figura 6 Diagrama de robustez

4.2.2 Descripción de casos de uso

Tabla 10 Descripción de casos de uso

USUARIO PERFIL ROL

* Revisar datos del requerimiento

* Ingresar datos de acuerdo a las unidades que maneja la herramienta

* Ingresar los rendimientos de los insumos

* Ingresar los precios actualizados de los insumos

* Brindar soporte al diseñador acerca del uso y ventajas de usar la herramienta

* Actualizar periodicamente la herramienta basados en la necesidad del diseñador

* Mantener actualizada la herramienta según los cambios en la norma ASME

DISEÑADOR Ingeniero Mecanico

ADMINISTRADOR Ingeniero de sistemas

32

4.3 Diseño

En esta fase se registran todos los elementos que forman parte de nuestro sistema.

4.3.1 Diagrama de secuencia Muestra los métodos que llevaran las clases de nuestro sistema. Muestra todos los cursos

alternos que pueden tomar todos nuestros casos de uso. Se debe terminar el modelo

estático, añadiendo los detalles del diseño en el diagrama de clases y verificar si el diseño

satisface todos los requisitos identificados, ver figura 7.

Figura 7 Diagrama de secuencia

Ingresar

Usuario

Contraseña

Ingresar

Rendimientos

Ingresar

Precios

Ingresar

Cliente

Ingresar

Requerimiento

Almacena

Almacena

33

4.4 Implementación

4.4.1 Pruebas Dentro de la tabla 11 están los datos del requerimiento entrando en las unidades que

comúnmente trabajan los clientes y llevándolas a las de la norma ASME.

En la tabla 12 y 13 están todas las posibles combinaciones de cuerpo tapa y fondo, así como las

cantidades de insumos y rendimientos, en otra fase el sistema diferencia las que necesita el

usuario para incluirlas en el reporte final

Tabla 11 Datos iniciales de cálculo

34

Tabla 12 Resultados de diseño

35

Tabla 13 Cantidades de insumos y costos

36

5. MANUAL DE USUARIO (ANEXO)

El Manual de usuario incluye los aspectos fundamentales del uso de la herramienta

informática, en el encontrara las instrucciones necesarias para que el usuario pueda tener

acceso a todas las opciones que ofrece, además brindara asistencia en el momento que el

usuario se esté acoplando a su uso

En inicio el usuario tendrá dos opciones de usuario:

La primera en la cual tendrá todos los beneficios como administrador y estará en la

posibilidad de hacer cambios de fondo sobre la herramienta tales como cambiar cálculos y

espacios dentro del entorno gráfico.

La segunda en la cual solo tendrá acceso las opciones básicas de la herramienta pero

que serán de gran utilidad en la tarea de cálculo, es la sugerida para el cliente final

Nombre de Usuario: Diseño

Contraseña: d1s3ñ0

37

6. DOCUMENTOS DE CONSULTA Y MATERIAL DE APOYO

Este capítulo muestra los documentos de apoyo que presenta la herramienta informática

hacia el Usuario mediante vínculos en su pantalla principal

Anexo 2: Acerca de la Herramienta informática, en donde encontrara datos

generales de la herramienta

Anexo 3: Validaciones de la herramienta, donde encontrara verificaciones de los

cálculos y resultados de la herramienta informática de forma manual

Anexo 4: Norma ASME sección VIII, división 1

Anexo 5: Tablas de referencia de los cálculos, donde encontrara las tablas de

rendimientos y demás datos técnicos

Anexo 6: Manual de usuario, donde encontrara la ruta paso a paso del uso correcto

de la herramienta

38

7. VALIDACION DE LA HERRAMIENTA EN PROYECTOS YA

COTIZADOS

6.1 EJEMPLO 1

6.1.1 DATOS INICIALES

1) Diámetro 1829 mm 2) Altura 3048 mm 3) Volumen 0 4) Material SS304

5) Densidad del producto 1000 [𝐾𝑔

𝑚3⁄ ]

6) Eficiencia de la soldadura 0 7) Tapa Elíptico 2:1 8) Fondo Semiesférico 9) Presión de Trabajo 100 Psi 10) Temperatura 80⁰C 11) Factor de corrosión 0

CUERPO DEL TANQUE

Se halla el volumen del tanque, con 1) y 2) se obtiene 3)

𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 =3048 [𝑚𝑚] ∗ 𝜋 ∗ 914,52[𝑚𝑚]

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 = 8008,15 [𝐿𝑡] V: Volumen r: Radio h: Altura

3) ∴ 𝑉 = 8008,15 [𝐿𝑡]

Para hallar la presión de diseño 12) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑃𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑃𝑠𝑖] + 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎[𝑃𝑠𝑖]

Sobrepresión = 30[Psi] Se halla la Presión Hidrostática 13) 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = ℎ ∗ 𝜌 ∗ 𝑔

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 =3048

1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 29870,4[𝑃𝑎]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 29870,4[𝑃𝑎] ∗0,0001450[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 4,33[𝑃𝑠𝑖]

4) ∴ 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 4,33[𝑃𝑠𝑖] Reemplazando 13) en 12)

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑃𝑠𝑖] + 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎[𝑃𝑠𝑖]

39

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 100[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 4,33[𝑃𝑠𝑖] 12) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 134,4[𝑃𝑠𝑖]

12)∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 134,4[𝑃𝑠𝑖]

Se halla el espesor del cuerpo 14) t



r: Radio del tanque S: Esfuerzo admisible del material 6) E: Eficiencia de la junta El radio del tanque en pulgadas es:

𝑟 = 0,9145[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝑟 = 36[𝑖𝑛] El esfuerzo admisible 14) se toma de la tabla de materiales Asme 1ª, para hallarlo se hace la interpolación así:

℉ = (℃ ∗ 1.8) + 32

℉ = (80℃ ∗ 1.8) + 32 ℉ = 176

10)∴ 𝑇 = 176℉

Temperatura [°F] Esfuerzo admisible[Ksi]

20 to 100 18,8

176 X

200 16,7

Tabla 14 Interpolación esfuerzo admisible, Ejemplo 1

𝑦 = 𝑦0 +𝑦1 − 𝑦0

𝑥1 − 𝑥0

(𝑥 − 𝑥0)

𝑦 = 100 +16,7 − 18,8

200 − 100(176 − 100)

𝑦 = 18284[𝑃𝑠𝑖]

14)∴ 𝑆 = 18284[𝑃𝑠𝑖] Con el esfuerzo admisible 14) y la temperatura de trabajo 10) hallamos el espesor del tanque 15) en su primer anillo

𝑡 =𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 ∗ 𝑟


𝑡 =146[𝑃𝑠𝑖] ∗ 36[𝑖𝑛]

18284[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 134,3[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,38[𝑖𝑛] = 9,65[𝑚𝑚] 15) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 0,38[𝑖𝑛] = 9,65[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,

por lo cual se selecciona el espesor comercial siguiente y superior al que se halló. El

40

espesor de la lámina en el primer anillo será de 10mm, como vamos a revisar con láminas

del formato 4 * 8 pies entonces la siguiente altura será la altura de dicha lamina.

Anillo 2

Hallamos presión de diseño 18) para el segundo anillo, para ello se determina la altura

base 16) y la presión hidrostática 17) para este caso

ℎ2 = ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 − ℎ𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎

ℎ2 = 3048[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ2 = 1829[𝑚𝑚]

16) ∴ ℎ2 = 1829[𝑚𝑚] 𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = ℎ2 ∗ 𝜌 ∗ 𝑔

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 =1829

1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = 17942,5[𝑃𝑎]

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = 17942,5[𝑃𝑎] ∗0,000145[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = 2,6[𝑃𝑠𝑖]

17)∴ 𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = 2,6[𝑃𝑠𝑖]

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑃𝑠𝑖] + 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2[𝑃𝑠𝑖]

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 100[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 2,6[𝑃𝑠𝑖] 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 132,6[𝑃𝑠𝑖]

18) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 132,6[𝑃𝑠𝑖]

Se halla el espesor t para el segundo anillo así:

𝑡2 =𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 ∗ 𝑟

𝑆 ∗ 𝐸 − 0,6𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2

𝑡2 =132,6[𝑃𝑠𝑖] ∗ 36[𝑖𝑛]

18284[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 132,6[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,375[𝑖𝑛] = 9,53[𝑚𝑚] 19) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2 = 0,375[𝑖𝑛] = 9,53[𝑚𝑚]

Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el segundo anillo será de 10mm, como vamos a revisar con láminas


Anillo 3

ℎ3 = ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2

ℎ3 = 3048[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ3 = 610[𝑚𝑚]



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]

41

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎3 = 5978[𝑃𝑎]

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = 5978[𝑃𝑎] ∗0,000145[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]




𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 100[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 0,8668[𝑃𝑠𝑖] 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 130,8668[𝑃𝑠𝑖]

22) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 130,8668[𝑃𝑠𝑖]

Se halla el espesor t para el tercer anillo así:



𝑡3 =132,6[𝑃𝑠𝑖] ∗ 36[𝑖𝑛]

18284[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 132,6[𝑃𝑠𝑖])

𝑡3 = 0,37[𝑖𝑛] = 9,5[𝑚𝑚] 23) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜3 = 0,37[𝑖𝑛] = 9,5[𝑚𝑚]



espesor de la lámina en el tercer anillo será de 10mm.

En seguida se hace un boceto del desarrollo del cuerpo en donde se ubican las láminas

con sus medidas comerciales.

24) Perímetro del Tanque b

𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋 𝑏 = (1829[𝑚𝑚] + 10[𝑚𝑚])𝜋

𝑏 = 5777[𝑚𝑚] 24) ∴ 𝑏 = 5,77[𝑚]

42

Figura 8 Distribución de láminas en el cuerpo, Ejemplo 1

En la gráfica observamos:

2 cordones circunferenciales con el mismo rendimiento por ser lámina de 10

mm unida con lámina de 10 mm también y 3 cordones longitudinales con el

mismo rendimiento.

1 cordón circunferencial del fondo-cuerpo de 5777 mm que une los

espesores de 10 mm y 6 mm

1 cordón circunferencial de la tapa-cuerpo de 5777 mm que une los

espesores de 10 mm y 15 mm.

El Área total del desarrollo del tanque 25) será:

𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 𝑏 ∗ ℎ

𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 5,777[𝑚] ∗ 3,048[𝑚]

𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 17,608[𝑚2]

25) ∴ 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 17,608[𝑚2]

El número de láminas 26) a usar serán:

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 =𝐴𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝐴𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 =17,608[𝑚]

2,438[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 5,925 26) ∴ 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 5,925

De acuerdo al grafico hacemos el cálculo de cordones de soldadura, distancia y cantidad

de soldadura necesaria.

43

Distancia a soldar en anillo 1 (Sin contemplar el cordón de unión al fondo)

C: número de cordones de soldadura L: longitud del cordón de soldadura P: perímetro

𝐶 ∗ 𝐿 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1

3 ∗ 1219[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 3657[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1

27) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 3657[𝑚𝑚] Distancia a soldar en anillo 2

(𝐶 ∗ 𝐿) + 𝑃 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2

(3 ∗ 1219[𝑚𝑚]) + 5777[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 9434[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2


(Sin contemplar el cordón de unión a la tapa)

(𝐶 ∗ 𝐿) = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 (3 ∗ 610[𝑚𝑚]) = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3

1830[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3

29) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 = 1830[𝑚𝑚] La longitud total del cordón de soldadura en el cuerpo será:

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 3657[𝑚𝑚] + 9434[𝑚𝑚] + 1830[𝑚𝑚]

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 14,921[𝑚] 30) ∴ 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 14,921[𝑚] Se halla la cantidad de soldadura para el ensamble del cuerpo del tanque (se usa la tabla de rendimiento de soldadura)

Tabla 9. Rendimiento de la soldadura West Arco

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚] ∗ 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 14,921[𝑚] ∗ 1,04 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 15,52[𝐾𝑔]

31) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 15,52[𝐾𝑔]


"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


44

Se hallan los demás insumos derivados del proceso de acabado (Según la tabla de rendimiento de los insumos) así:

Disco de corte: CARBORUNDUM (Premier inox)

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =14,921[𝑚]

3[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 4,97

32) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 4,97

Fibrodisco Cerámico: 3M 985C Gr. 60

𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]


𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 =14,921[𝑚]

10[𝑚]

𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 1,49 33) ∴ 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 1,5

Metros de corte: Plasma

𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑡𝑞 + 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑡𝑞


𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =5,777[𝑚] + 3,048[𝑚]

1[𝑚]

𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 8,825 [𝑚] 34) ∴ 𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 8,825 [𝑚]

Disco de pulir:

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]


𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 =14,921[𝑚]

12[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 1,24 35) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 1,24

Disco de biselar:

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑠𝑒𝑙𝑎𝑟 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]


𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑠𝑒𝑙𝑎𝑟 =14,921[𝑚]

3[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑠𝑒𝑙𝑎𝑟 = 4,97

36) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑠𝑒𝑙𝑎𝑟 = 4,97

Disco FLAP-POLIFAN PFERD:

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]


𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 =14,921[𝑚]

50[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,3 37) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,3

Argón:

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝑚]


45

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =14,921[𝑚]

12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 1,25 38) ∴ 𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 1,25 Cilindros

FONDO SEMIESFERICO

Se halla el espesor de la lámina 39) para fabricar el fondo:



𝑡 =134,3[𝑃𝑠𝑖] ∗ 72[𝑖𝑛]

(2 ∗ 18284[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,2 ∗ 134,3[𝑃𝑠𝑖]

𝑡 = 0,189[𝑖𝑛] = 4,803[𝑚𝑚] 39) ∴ 𝑡 = 4,803[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el segundo anillo será de 6 mm.

Enseguida se hace la distribución de las láminas en el desarrollo de la tapa según la tabla

Distribución de láminas según el diámetro

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 5200 0,375 8,3

740 740 6000 0,5 9,6

840 840 6800 0,625 10,9

940 940 7600 0,75 12,2

1040 1040 8400 0,75 13,5

1140 1140 9200 1 14,8

1240 1240 10000 1,25 16,1

1340 1340 10900 1,375 17,4

1440 1440 11700 1,75 18,7

1540 1540 12500 1,75 20,0

1640 1640 13300 2,25 21,3

1740 1740 14100 2,375 22,6

1840 1840 14900 2,5 23,9

1940 1940 15700 3,25 25,1

2040 2040 16500 3,25 26,4

2140 2140 17300 4 27,7

2240 2240 18100 4 29,0

2340 2340 19000 4,5 30,3

2440 2440 19800 5 31,6

2540 2540 20600 5,375 32,9

2640 2640 21400 5,625 34,2

2740 2740 22200 6 35,5


DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

46

Figura 9 Distribución de láminas para tapa semiesférica de 1840 mm

De la tabla se concluye que:

Es necesario un total de 2 1

2 láminas de 4*8 [ft]

Se aplica un cordón de soldadura de 14,900 [m] para su ensamble Se hacen 23,9 metros de corte

Calculo de insumos al fabricar la tapa





3[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =4,96 40) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 4,96





10[𝑚]

𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 1,49

41) ∴ 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 1,49

Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,298

44) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,298

Argón:

47



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =14,9[𝑚]

12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 1,24

45) ∴ 𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 1,24 Cilindros

Cantidad de soldadura [Kg]



𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 14,9[𝑚] ∗ 0,685 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



TAPA ELIPTICA 2:1

Se halla el espesor de la lámina 47) para fabricar la tapa:



𝑡 =134,3[𝑃𝑠𝑖] ∗ 72[𝑖𝑛]

(2 ∗ 18284[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,2 ∗ 134,3[𝑃𝑠𝑖]




Enseguida se hace la distribución de las láminas en el desarrollo de la tapa según la tabla

Distribución de láminas según el diámetro


"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


48

Figura 10 Tapa o fondo elíptico 2:1 de 1840 mm










3[𝑚]



DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5


DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

49





10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 0,22

50) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 0,22

Disco de biselar:




3[𝑚]







50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]



50




𝑚⁄ ]


𝑚⁄ ]



Se cuantifican los insumos necesarios para unión de la tapa y el fondo al cuerpo sabiendo

que la longitud del cordón de soldadura será igual al perímetro del tanque.

Unión fondo-Cuerpo

𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 5,777 [𝑚]





10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]



Disco de biselar:




3[𝑚]


51






50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]






𝑚⁄ ]


𝑚⁄ ]


60) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 6,01[𝐾𝑔] Unión Tapa-Cuerpo






10[𝑚]



52

Disco de pulir:




12[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 0,48 62) ∴ 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 0,48

Disco de biselar:




3[𝑚]







50[𝑚]


64) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,1155

Argón:




12[𝑚]




53


𝑚⁄ ]


𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 6,01[𝐾𝑔] 66) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 6,01[𝐾𝑔]

6.1.2 Resultados Ejemplo 1

INSUMO REF CANT.

LAMINAS 4*8 [Ft] 9,925

SOLDADURA [kg] 308 40,52

DISCO CORTE 1/8” 10,31

FIBRODISCO CERAMICO

3M 985C Gr. 60 4,32

METROS DE CORTE PLASMA 38,925

DISCO PULIR 1/4” 3,64

DISCO BISELAR 4 mm 9,61

DISCO FLAP-POLIFAN PFERD

CO-COOL Gr. 40

0,879

ARGON 3,67

Tabla 15 Total insumos tanque ejemplo 1 sin usar la herramienta

54

Figura 11 Total insumos tanque ejemplo 1 usando la herramienta

27 12

1829 mm

3048 mm

8008 Lt

100 Psi

80 C

0 mm

INSUMO REF CANT. COSTO

LAMINAS 4*8 [Ft] 10,25 22.004.505,6$ SOLDADURA [kg] 308 40,51 2.633.162,6$ DISCO CORTE 1/8" 10,83 63.884,0$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 4,40 83.672,5$ METROS DE CORTE PLASMA 39,84 63.739,2$ DISCO PULIR 1/4" 3,67 28.624,8$ DISCO BISELAR 4 mm 9,71 68.960,3$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,88 36.992,1$ ARGON 3,67 85.629,8$

25.069.170,9$

C

O

N

S

O

L

I

D

A

D

O

FORMATO DE INSUMOS

Cliente

Contacto

Telefono

Correo Electronico

Fecha

MATERIAL

VOLUMEN

PRESION DE TRABAJO

TEMPERATURA DE TRABAJO

UDFJC

Francisco

3239300

[email protected]

DENSIDAD

FACTOR DE CORROSION

DATOS GENERALES DEL TANQUE

CONDICIONES DE OPERACIÓN

1000

ELIPTICO 2:1

SEMIESFERICO

SS304

img16tk

COSTO INSUMOS TANQUE

DIAMETRO

ALTURA

TIPO DE TAPA

TIPO DE FONDO

55

Figura 12 Continuación Figura 11

INSUMO REF CANT. COSTOLAMINAS 4*8 [Ft] 1,50 3.143.501$

SOLDADURA [kg] 308 2,77 179.951$

DISCO CORTE 1/8" 0,89 5.235$

FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 0,27 5.058$

METROS DE CORTE PLASMA 6,19 9.896$

DISCO PULIR 1/4" 0,22 1.730$

DISCO BISELAR 4 mm 0,89 6.300$

DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,05 42.000$

ARGON 0,22 5.176$

SOLDADURA [kg] 308 2,77 179.951$

DISCO PULIR 1/4" 0,22 1.730$ DISCO BISELAR 4 mm 0,89 6.300$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 0,27 5.058$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,05 2.236$

3.591.887$


SOLDADURA [kg] 308 10,21 663.423$

DISCO CORTE 1/8" 4,97 29.303$



DISCO PULIR 1/4" 1,24 9.685$

DISCO BISELAR 4 mm NA -$


ARGON 1,24 28.972$

SOLDADURA [kg] 308 10,21 663.423$

DISCO PULIR 1/4" 1,24 9.685$ DISCO BISELAR 4 mm NA -$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 1,49 28.310$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,30 12.516$

4.655.367$


SOLDADURA [kg] 308 3,80 247.254$

DISCO CORTE 1/8" 1,22 7.193$


DISCO PULIR 1/4" 0,30 2.377$



ARGON 0,30 7.112$

5.516.784$


SOLDADURA [kg] 308 9,81 637.805$

DISCO CORTE 1/8" 3,14 18.555$


DISCO PULIR 1/4" 0,79 6.133$



ARGON 0,79 18.346$

5.952.213$


SOLDADURA [kg] 308 1,90 123.627$

DISCO CORTE 1/8" 0,61 3.597$


DISCO PULIR 1/4" 0,15 1.189$



ARGON 0,15 3.556$

5.388.703$

COSTO INSUMOS TAPA

T

A

P

A UNION TAPA - CUERPO

UNION FONDO - CUERPO

A

N

I

L

L

O

1

COSTO INSUMOS TAPA

F

O

N

D

O

COSTOS INSUMOS ANILLO 2

A

N

I

L

L

O

2


A

N

I

L

L

O

3

COSTO INSUMOS ANILLO 1

DATOS ESPECIFICOS DEL TANQUE

56

Figura 13 Datos generales de diseño ejemplo 1

6.2 EJEMPLO 2



16) Densidad del producto 1000 [𝑔

𝑚3⁄ ]

17) Eficiencia de la soldadura Spots 18) Tapa Cónico 19) Fondo Cónico 20) Presión de Trabajo 14,7 Psi 21) Temperatura 40⁰C 22) Factor de corrosión 0

CUERPO DEL TANQUE


𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 =1219 [𝑚𝑚] ∗ 𝜋 ∗ 6262[𝑚𝑚]

1000000[𝐿𝑡]


3) ∴ 𝑉 = 1500,72 [𝐿𝑡]


mm pulg Ph psi P diseño t plg t calc t min t selec

TAPA 3362 132,3 4,8 134,8 0,4 9,6 9,6 10,0

FONDO 3362 132,349 4,8 134,8 0,2 4,8 4,8 6,0

ANILLO 1 3048 120 4,33 134,33 0,38 9,66 9,66 10

ANILLO 2 1829 72 2,60 132,60 0,38 9,53 9,53 10

ANILLO 3 610 24 0,87 130,87 0,37 9,41 9,41 10

ANILLO 4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

ANILLO 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

COMPONENTEPRESION ESPESOR LAMINA 4*8 FTALTURA

DATOS GENERALES DE DISEÑO

57



Se halla la Presión Hidrostática 13) 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]


13) ∴ 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 1,732[𝑃𝑠𝑖]

Reemplazando 13) en 12) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛[𝑃𝑠𝑖] + 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎[𝑃𝑠𝑖]

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 14,7[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 1,732[𝑃𝑠𝑖] 12) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 46,43[𝑃𝑠𝑖]






𝑟 = 0,626[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝑟 = 24,65[𝑖𝑛]

El esfuerzo admisible 14) se toma de la tabla de materiales Asme 1ª, para hallarlo se hace la interpolación así:

℉ = (℃ ∗ 1.8) + 32 ℉ = (40℃ ∗ 1.8) + 32

℉ = 104

10)∴ 𝑇 = 176℉


20 to 100 20

104 X

200 17,3

Tabla 16 Interpolación esfuerzo admisible, ejemplo 2

58

𝑦 = 𝑦0 +𝑦1 − 𝑦0

𝑥1 − 𝑥0

(𝑥 − 𝑥0)

𝑦 = 100 +17,3 − 20

200 − 100(104 − 100)

𝑦 = 19890[𝑃𝑠𝑖]

14)∴ 𝑆 = 19,890[𝑃𝑠𝑖] Con el esfuerzo admisible 14) y la temperatura de trabajo 10) hallamos el espesor del tanque 15) en su primer anillo



𝑡 =46,43[𝑃𝑠𝑖] ∗ 24,65[𝑖𝑛]

19890[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85 − (0,6 ∗ 46,43[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,067[𝑖𝑛] = 1,72[𝑚𝑚]

15) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 0,067[𝑖𝑛] = 1,72[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el primer anillo será de 2mm, como vamos a revisar con láminas



𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋 𝑏 = (1252[𝑚𝑚] + 2[𝑚𝑚])𝜋

𝑏 = 3939,6[𝑚𝑚] 16) ∴ 𝑏 = 3,93[𝑚]

Figura 14 Distribución de lámina en el cuerpo, Ejemplo 2


2 cordones longitudinales con el mismo rendimiento por ser lámina de 2 mm unida

con lámina de 2 mm.

59

1 cordón circunferencial del fondo-cuerpo de 3939,6 mm que une los espesores del

fondo y el cuerpo

1 cordón circunferencial de la tapa-cuerpo de 3939,6 mm que une los espesores de

la tapa y el cuerpo



𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 3,940[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]


17) ∴ 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 4,802[𝑚2]



𝐴𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎∗ 𝐹𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜


2,438[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 1,62 18) ∴ 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 1,62







19) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 2438[𝑚𝑚]

La longitud total del cordón de soldadura en el cuerpo será:

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 2438[𝑚]

20) ∴ 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 2,438[𝑚] Se halla la cantidad de soldadura para el ensamble del cuerpo del tanque (se usa la tabla de rendimiento de soldadura)

60



𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 2,438[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


21) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 0,763[𝐾𝑔] Se hallan los demás insumos derivados del proceso de acabado (Según la tabla de rendimiento de los insumos) así:





3[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 0,813 22) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 0,8





10[𝑚]



𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑡𝑞


𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =1,219[𝑚]

1[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]



"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


61






50[𝑚]


26) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,048

Argón:




12[𝑚]


FONDO CONICO




Donde:


2≤ 30⁰

D: diámetro interior mayor E: eficiencia de la soldadura P: presión de diseño S: esfuerzo máximo admisible T: espesor mínimo El diámetro del tanque en pulgadas será:

𝐷 = 1,252[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝐷 = 49,3[𝑖𝑛] 28) ∴ 𝐷 = 49,3[𝑖𝑛]


2≤ 30⁰

𝛼 =600

2

𝛼 = 30⁰ 29) ∴ 𝛼 = 30⁰

62



𝑡 =46,43[𝑃𝑠𝑖] ∗ 49,3[𝑖𝑛]

2 ∗ cos30⁰(19890[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85 − (0,6 ∗ 46,43[𝑃𝑠𝑖]))

𝑡 = 0,078 [𝑖𝑛] = 1,98[𝑚𝑚]

30) ∴ 𝑡 = 1,98[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,



Se hace la distribución de las láminas en el desarrollo de la tapa según la tabla Distribución

de láminas según el diámetro

Figura 15 Distribución de láminas para tapa o fondo cónico 1340 mm, ejemplo 2


Es necesario un total de 7

8 de lámina de 4*8 [ft]

Se aplica un cordón de soldadura de 2,092 [m] para su ensamble

DESARROLLO

4"x 8"

640 640 351 0,375 2,9

740 740 445 0,375 3,3

840 840 505 0,5 3,8

940 940 565 0,5 4,2

1040 1040 625 0,5 4,7

1140 1140 1341 0,625 5,7

1240 1240 1769 0,75 6,6

1340 1340 2092 0,875 7,3

1440 1440 1773 1 7,3

1540 1540 2441 1 8,4

1640 1640 2068 1,375 8,4

1740 1740 2185 1,625 8,9

1840 1840 2286 1,75 9,4

1940 1940 2374 1,75 9,9

2040 2040 2452 1,875 10,4

2140 2140 3724 2 9,6

2240 2240 4786 2,125 12,4

2340 2340 6607 2,375 13,3

2440 2440 6953 2,5 14,0

2540 2540 7205 3 14,6

2640 2640 7437 3 15,2

2740 2740 7650 3,25 15,8

TAPA Y FONDO CONICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

63

Se hacen 7,3 metros de corte Calculo de insumos al fabricar la tapa





3[𝑚]






10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


34) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,042

Argón:




12[𝑚]


64




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 2,092[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 0.654[𝐾𝑔]

36) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 0,654[𝐾𝑔] TAPA CONICA




Donde:


2≤ 30⁰


𝐷 = 1,252[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝐷 = 49,3[𝑖𝑛] 37) ∴ 𝐷 = 49,3[𝑖𝑛]


2≤ 30⁰

𝛼 =600

2

𝛼 = 30⁰ 38) ∴ 𝛼 = 30⁰




"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


65

𝑡 =46,43[𝑃𝑠𝑖] ∗ 49,3[𝑖𝑛]

2 ∗ cos30⁰(19890[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85 − (0,6 ∗ 46,43[𝑃𝑠𝑖]))

𝑡 = 0,078 [𝑖𝑛] = 1,98[𝑚𝑚] 39) ∴ 𝑡 = 1,98[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,





Figura 16 Distribución de láminas para tapa o fondo cónico 1340 mm, ejemplo 2



8 de lámina de 4*8 [ft]


DESARROLLO

4"x 8"

640 640 351 0,375 2,9

740 740 445 0,375 3,3

840 840 505 0,5 3,8

940 940 565 0,5 4,2

1040 1040 625 0,5 4,7

1140 1140 1341 0,625 5,7

1240 1240 1769 0,75 6,6

1340 1340 2092 0,875 7,3

1440 1440 1773 1 7,3

1540 1540 2441 1 8,4

1640 1640 2068 1,375 8,4

1740 1740 2185 1,625 8,9

1840 1840 2286 1,75 9,4

1940 1940 2374 1,75 9,9

2040 2040 2452 1,875 10,4

2140 2140 3724 2 9,6

2240 2240 4786 2,125 12,4

2340 2340 6607 2,375 13,3

2440 2440 6953 2,5 14,0

2540 2540 7205 3 14,6

2640 2640 7437 3 15,2

2740 2740 7650 3,25 15,8

TAPA Y FONDO CONICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

66






3[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =0,697






10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]







50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 0,174


67




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 2,092[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 0.654[𝐾𝑔]




Unión fondo-Cuerpo





𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 =3,940 [𝑚]

10[𝑚]


Disco de pulir:



𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 =3,940 [𝑚]

12[𝑚]






𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 =3,940 [𝑚]

50[𝑚]



"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


68

48) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,0788

Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,940 [𝑚]

12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 0,328





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,940 [𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


Unión Tapa-Cuerpo






10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]


69






50[𝑚]


53) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,0788

Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,940 [𝑚]

12[𝑚]





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,940 [𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


55) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 1,233[𝐾𝑔] Unión tapa-Cuerpo






10[𝑚]


70

Disco de pulir:




12[𝑚]

𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑖𝑟 = 0,328 57) ∴ 𝐹𝑖𝑏𝑟𝑜𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 = 0,328





50[𝑚]


58) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,0788

Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,940 [𝑚]

12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 0,328





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,940 [𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]




71





10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]







50[𝑚]


Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,940 [𝑚]

12[𝑚]





𝑚⁄ ]

72

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,940 [𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


6.2.2 Resultados Ejemplo 2

INSUMO REF CANT.



DISCO CORTE 1/8" 2,194

FIBRODISCO CERAMICO

3M 985C Gr. 60

1,446

METROS DE CORTE PLASMA 15.819

DISCO PULIR 1/4" 1,204

DISCO BISELAR 4 mm N/A


CO-COOL Gr. 40

0,2896

ARGON 1,204


73


27 12

1252 mm

1219 mm

1501 Lt

14,7 Psi

40 C

0 mm


LAMINAS 4*8 [Ft] 3,50 1.650.337,9$ SOLDADURA [kg] 308 4,54 295.025,2$ DISCO CORTE 1/8" 2,21 13.023,3$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 1,45 27.552,1$ METROS DE CORTE PLASMA 15,78 25.246,4$ DISCO PULIR 1/4" 1,21 9.425,7$ DISCO BISELAR 4 mm NA -$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,29 12.180,9$ ARGON 1,21 28.196,6$

2.060.988,1$

C

O

N

S

O

L

I

D

A

D

O

FORMATO DE INSUMOS

Cliente

Contacto

Telefono

Correo Electronico

Fecha

MATERIAL

VOLUMEN

PRESION DE TRABAJO


UDFJC

Francisco

3239300

[email protected]

DENSIDAD

FACTOR DE CORROSION



1000

CONICO

CONICO

SS316

#N/A


DIAMETRO

ALTURA

TIPO DE TAPA

TIPO DE FONDO

74

Figura 18 Continuación figura 17

Figura 19 Datos generales de diseño ejemplo 2

INSUMO REF CANT. COSTOLAMINAS 4*8 [Ft] 0,88 458.427$

SOLDADURA [kg] 308 0,65 42.562$

DISCO CORTE 1/8" 0,70 4.114$



DISCO PULIR 1/4" 0,17 1.360$



ARGON 0,17 4.068$

SOLDADURA [kg] 308 0,65 42.562$


616.050$


SOLDADURA [kg] 308 0,65 42.562$

DISCO CORTE 1/8" 0,70 4.114$



DISCO PULIR 1/4" 0,17 1.360$



ARGON 0,17 4.068$

SOLDADURA [kg] 308 0,65 42.562$


575.807$


SOLDADURA [kg] 308 0,76 49.601$

DISCO CORTE 1/8" 0,81 4.795$


DISCO PULIR 1/4" 0,20 1.585$



ARGON 0,20 4.741$

798.203$

COSTO INSUMOS TAPA

T

A

P



A

N

I

L

L

O

1

COSTO INSUMOS TAPA

F

O

N

D

O




TAPA 1434 90,7 3,3 48,0 0,1 2,2 2,2 2,5

FONDO 1434 90,6797 3,3 48,0 0,1 2,2 2,2 2,5

ANILLO 1 1219 48 1,73 46,43 0,07 1,82 1,82 2

ANILLO 2 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

ANILLO 3 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

ANILLO 4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

ANILLO 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00



75

6.3 EJEMPLO 3




𝑚3⁄ ]

28) Eficiencia de la soldadura Spots 29) Tapa Abombado 30) Fondo Semiesférico 31) Presión de Trabajo 130 Psi 32) Temperatura 100⁰C 33) Factor de corrosión 1

CUERPO DEL TANQUE


𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 =600 [𝑚𝑚] ∗ 𝜋 ∗ 6502[𝑚𝑚]

1000000[𝐿𝑡]


3) ∴ 𝑉 = 796,4[𝐿𝑡]







1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 5880[𝑃𝑎]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 5880[𝑃𝑎] ∗0,0001450[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]




76

𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 130[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 0,8526[𝑃𝑠𝑖] 12) 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 160,86[𝑃𝑠𝑖]

12)∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 160,86[𝑃𝑠𝑖]





𝑟 = 0,650[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝑟 = 25,6[𝑖𝑛] El esfuerzo admisible 14) se toma de la tabla de materiales Asme 1ª, para hallarlo se hace la interpolación así:

℉ = (℃ ∗ 1.8) + 32 ℉ = (100℃ ∗ 1.8) + 32

℉ = 212 10)∴ 𝑇 = 212℉


200 17,3

212 X

300 15,6


𝑦 = 𝑦0 +𝑦1 − 𝑦0

𝑥1 − 𝑥0

(𝑥 − 𝑥0)

𝑦 = 200 +15,6 − 17,3

300 − 200(212 − 200)

𝑦 = 17096[𝑃𝑠𝑖] 14)∴ 𝑆 = 17096[𝑃𝑠𝑖] Con el esfuerzo admisible 14) y la temperatura de trabajo 10) hallamos el espesor del tanque 15) en su primer anillo



𝑡 =160,86[𝑃𝑠𝑖] ∗ 25,6[𝑖𝑛]

17096[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85 − (0,6 ∗ 160,86[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,28[𝑖𝑛] = 7,24[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11)

𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 7,24[𝑚𝑚] + 𝐹𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 7,24[𝑚𝑚] + 1[𝑚𝑚]

77

𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 7,58[𝑚𝑚] 15) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 8,24[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el primer anillo será de 9 mm, como vamos a revisar con láminas



𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋 𝑏 = (1300[𝑚𝑚] + 9[𝑚𝑚])𝜋

𝑏 = 4112[𝑚𝑚] 16) ∴ 𝑏 = 4,112[𝑚]

Figura 20 Distribución de lámina en el cuerpo, ejemplo 3


2 cordones longitudinales con el mismo rendimiento por ser lámina de 8 mm unida con

lámina de 8 mm también



𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 4,112[𝑚] ∗ 0,6[𝑚]


17) ∴ 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 2,4672[𝑚2]




𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 =2,4672[𝑚2]

2,438[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 0,8301 18) ∴ 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 0,83



Distancia a soldar en anillo 1

78

(Sin contemplar el cordón de unión al fondo) C: número de cordones de soldadura L: longitud del cordón de soldadura P: perímetro



19) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 1200[𝑚𝑚]


𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 1200[𝑚𝑚]]

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 1,2[𝑚] 20) ∴ 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 1,2[𝑚] Se halla la cantidad de soldadura para el ensamble del cuerpo del tanque (se usa la tabla de rendimiento de soldadura)



𝑚⁄ ]


𝑚⁄ ]







3[𝑚]




"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


79




10[𝑚]






𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =4,112[𝑚] + 600[𝑚]

1[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]


Disco de biselar:




3[𝑚]







50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]



FONDO SEMIESFERICO Se halla el espesor de la lámina 39) para fabricar el fondo:



80

𝑡 =160,85[𝑃𝑠𝑖] ∗ 25,6[𝑖𝑛]

(2 ∗ 17096[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85) − (0,2 ∗ 160,85[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,142[𝑖𝑛] = 3,6[𝑚𝑚]

Se suma el factor de corrosión 11) 𝑡 = 3,6[𝑚𝑚] + 𝐹𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛

𝑡 = 3,6[𝑚𝑚] + 1[𝑚𝑚] 𝑡 = 4,6[𝑚𝑚]

29) ∴ 𝑡 = 4,6[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,





Figura 21 Distribución de láminas tapa semiesférica de 1340 mm, ejemplo 3






DESARROLLO

4"x 8"

640 640 5200 0,375 8,3

740 740 6000 0,5 9,6

840 840 6800 0,625 10,9

940 940 7600 0,75 12,2

1040 1040 8400 0,75 13,5

1140 1140 9200 1 14,8

1240 1240 10000 1,25 16,1

1340 1340 10900 1,375 17,4

1440 1440 11700 1,75 18,7

1540 1540 12500 1,75 20,0

1640 1640 13300 2,25 21,3

1740 1740 14100 2,375 22,6

1840 1840 14900 2,5 23,9

1940 1940 15700 3,25 25,1

2040 2040 16500 3,25 26,4

2140 2140 17300 4 27,7

2240 2240 18100 4 29,0

2340 2340 19000 4,5 30,3

2440 2440 19800 5 31,6

2540 2540 20600 5,375 32,9

2640 2640 21400 5,625 34,2

2740 2740 22200 6 35,5


DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

81





3[𝑚]






10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


33) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,218

Argón:




12[𝑚]


82




𝑚⁄ ]


𝑚⁄ ]



TAPA ABOMBADA 80:10




𝑡 =0,73 ∗ 160,86[𝑃𝑠𝑖] ∗ 51,2[𝑖𝑛]

(17096[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,85) − (0,1 ∗ 160,86[𝑃𝑠𝑖]


𝑡 = 10,46[𝑚𝑚] + 𝐹𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑡 = 10,46[𝑚𝑚] + 1[𝑚𝑚]

𝑡 = 11,46[𝑚𝑚] 36) ∴ 𝑡 = 11,46[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,






"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


83

Figura 22 Distribución de lámina para tapa abombada 80:10 de 1340mm, ejemplo 3










3[𝑚]



DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)


84





10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]



Disco de biselar:




3[𝑚]







50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 0,085


85




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 1,023[𝑚] ∗ 1,714 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


43) ∴ 𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 1,753[𝐾𝑔] Se cuantifican los insumos necesarios para unión de la tapa y el fondo al cuerpo sabiendo


Unión fondo-Cuerpo






10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]



Disco de biselar:




3[𝑚]


86






50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 4,112[𝑚] ∗ 0,685 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 4,112[𝑚]





10[𝑚]



87

Disco de pulir:




12[𝑚]



Disco de biselar:




3[𝑚]







50[𝑚]


53) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,0822

Argón:




12[𝑚]

𝐴𝑟𝑔ó𝑛 = 0,342





𝑚⁄ ]

88


𝑚⁄ ]


6.3.2 Resultados ejemplo 3

INSUMO REF CANT.




FIBRODISCO CERAMICO

3M 985C Gr. 60 2,132



DISCO BISELAR 4 mm 3,48


CO-COOL Gr. 40

0,43

ARGON 1,77


89


27 12

1300 mm

600 mm

796 Lt

130 Psi

100 C

1 mm


LAMINAS 4*8 [Ft] 2,99 6.915.701,8$ SOLDADURA [kg] 308 19,02 1.236.403,9$ DISCO CORTE 1/8" 4,37 25.808,6$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 2,13 40.560,6$ METROS DE CORTE PLASMA 28,41 45.460,5$ DISCO PULIR 1/4" 1,78 13.876,0$ DISCO BISELAR 4 mm 3,48 24.726,2$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,43 17.932,1$ ARGON 1,78 41.509,4$

8.361.979,0$

C

O

N

S

O

L

I

D

A

D

O

FORMATO DE INSUMOS

Cliente

Contacto

Telefono

Correo Electronico

Fecha

MATERIAL

VOLUMEN

PRESION DE TRABAJO


UDFJC

Francisco

3239300

[email protected]

DENSIDAD

FACTOR DE CORROSION



1000

80-10

SEMIESFERICO

SS316

img13tk


DIAMETRO

ALTURA

TIPO DE TAPA

TIPO DE FONDO

90


Figura 25 Datos generales de diseño, ejemplo 3


SOLDADURA [kg] 308 1,75 113.972$

DISCO CORTE 1/8" 0,34 2.012$



DISCO PULIR 1/4" 0,09 665$



ARGON 0,09 1.989$

SOLDADURA [kg] 308 1,75 113.972$

DISCO PULIR 1/4" 0,09 665$ DISCO BISELAR 4 mm 0,34 2.421$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 0,10 1.944$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,02 859$

2.178.950$


SOLDADURA [kg] 308 7,47 485.323$

DISCO CORTE 1/8" 3,63 21.437$



DISCO PULIR 1/4" 0,91 7.085$



ARGON 0,91 21.194$

SOLDADURA [kg] 308 7,47 485.323$


2.834.788$


SOLDADURA [kg] 308 1,25 81.120$

DISCO CORTE 1/8" 0,40 2.360$


DISCO PULIR 1/4" 0,10 780$



ARGON 0,10 2.333$

3.399.894$

COSTO INSUMOS TAPA

T

A

P



A

N

I

L

L

O

1

COSTO INSUMOS TAPA

F

O

N

D

O




TAPA 823 32,4 1,2 161,2 0,4 10,8 11,8 12,0

FONDO 823 32,3996 1,2 161,2 0,1 3,7 4,7 6,0

ANILLO 1 600 24 0,85 160,85 0,29 7,42 8,42 9

ANILLO 2 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

ANILLO 3 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

ANILLO 4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

ANILLO 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00



91

6.4 EJEMPLO 4




𝑚3⁄ ]

39) Eficiencia de la soldadura 0 40) Tapa Elíptico 2:1 41) Fondo Abombado 80:10 42) Presión de Trabajo 14,7 Psi 43) Temperatura 80⁰C 44) Factor de corrosión 0

CUERPO DEL TANQUE


𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 =2258 [𝑚𝑚] ∗ 𝜋 ∗ 8352[𝑚𝑚]

1000000[𝐿𝑡]


3) ∴ 𝑉 = 4945,9 [𝐿𝑡]







1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]




92







𝑟 = 0,835[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]


℉ = (℃ ∗ 1.8) + 32 ℉ = (80℃ ∗ 1.8) + 32

℉ = 176 13)∴ 𝑇 = 212℉


100 20

176 X

200 17,3


𝑦 = 𝑦0 +𝑦1 − 𝑦0

𝑥1 − 𝑥0

(𝑥 − 𝑥0)

𝑦 = 100 +17,3 − 20

200 − 100(176 − 100)

𝑦 = 17948[𝑃𝑠𝑖]

14)∴ 𝑆 = 17948[𝑃𝑠𝑖] Con el esfuerzo admisible 14) y la temperatura de trabajo 10) hallamos el espesor del tanque 15) en su primer anillo



𝑡 =47,9[𝑃𝑠𝑖] ∗ 32,87[𝑖𝑛]

17948[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 47,9[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,125[𝑖𝑛] = 3,19[𝑚𝑚]

15) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 0,125[𝑖𝑛] = 3,19[𝑚𝑚]

93



espesor de la lámina en el primer anillo será de 3,5 mm, como vamos a revisar con láminas


Anillo 2




ℎ2 = 2258[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ2 = 1039[𝑚𝑚]



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]




𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 14,7[𝑃𝑠𝑖] + 30[𝑃𝑠𝑖] + 1,48[𝑃𝑠𝑖] 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 46,2[𝑃𝑠𝑖]

18) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 46,2[𝑃𝑠𝑖]




𝑡2 =46,2[𝑃𝑠𝑖] ∗ 32,87[𝑖𝑛]

17948[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 46,2[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,121[𝑖𝑛] = 3,07[𝑚𝑚] 19) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2 = 0,121[𝑖𝑛] = 3,07[𝑚𝑚]



espesor de la lámina en el segundo anillo será de 3,5 mm, como vamos a revisar con

láminas del formato 4 * 8 pies entonces la siguiente altura será la altura de dicha lamina.


𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋 𝑏 = (1670[𝑚𝑚] + 3,5[𝑚𝑚])𝜋

𝑏 = 5253[𝑚𝑚] 21) ∴ 𝑏 = 5,253[𝑚]

94

Figura 26 Distribución de láminas en el cuerpo, ejemplo 4


1 cordón circunferencial y 3 cordones longitudinales con el mismo rendimiento.

2 cordones que unirán el cuerpo con el fondo y la tapa



𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 5,253[𝑚] ∗ 2,258[𝑚]


22) ∴ 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 11,86[𝑚2]





2,438[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 4 23) ∴ 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 4







24) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 3657[𝑚𝑚]

95

Distancia a soldar en anillo 2 (Sin contemplar el cordón de unión a la tapa)




25) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 3117[𝑚𝑚]


𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 3657[𝑚𝑚] + 3117[𝑚𝑚] 𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 6774[𝑚]




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 6,774[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]







3[𝑚]



"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


96





10[𝑚]







1[𝑚]

𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 7,51 [𝑚] 30) ∴ 𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 = 7,5[𝑚]

Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


Argón:




12[𝑚]


FONDO ABOMBADO 80:10


𝑡 =0,73𝑃𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜𝐷


𝑡 =0,73 ∗ 47,9[𝑃𝑠𝑖] ∗ 65,74[𝑚𝑚]

(17948[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,1 ∗ 47,9[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,183[𝑖𝑛] = 4,64[𝑚𝑚] 34) ∴ 𝑡 = 4,64[𝑚𝑚]

97






Figura 27 Distribución de láminas para fondo abombado 80:10 de 1740 mm, ejemplo 4







DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)


98



𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =3,027 [𝑚]

3[𝑚]







10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]







50[𝑚]


Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,027 [𝑚]

12[𝑚]



99




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,027 [𝑚] ∗ 0,685 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



TAPA ELIPTICA 2:1




𝑡 =47,9[𝑃𝑠𝑖] ∗ 65,74[𝑖𝑛]

(2 ∗ 17948[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,2 ∗ 47,9[𝑃𝑠𝑖])



espesor de la lámina en el segundo anillo será de 3,5 mm.




"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


100

Figura 28 Distribución de láminas para tapa elíptica 2:1 de 1740 mm, ejemplo 4









𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =3,027 [𝑚]

3[𝑚]




DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5


DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

101




10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


45) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,06

Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =3,027 [𝑚]

12[𝑚]





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 3,027[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



102



Unión fondo-Cuerpo






10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


50) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,105

Argón:




12[𝑚]


103




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 5,246[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 5,246[𝑚]





10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


55) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,105

104

Argón:




12[𝑚]





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 5,246[𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]




INSUMO REF CANT.




FIBRODISCO CERAMICO

3M 985C Gr. 60 2,32



DISCO BISELAR 4 mm NA


CO-COOL Gr. 40

0,46

ARGON 1,94

Tabla 21 Total insumos tanque 4 sin usar la herramienta

105

Figura 29 Total insumos tanque 4 usando la herramienta

27 12

1670 mm

2258 mm

4946 Lt

14,7 Psi

80 C

0 mm


LAMINAS 4*8 [Ft] 6,42 5.540.420,2$ SOLDADURA [kg] 308 8,43 548.104,4$ DISCO CORTE 1/8" 4,28 25.228,4$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 2,33 44.351,5$ METROS DE CORTE PLASMA 24,32 38.910,8$ DISCO PULIR 1/4" 1,95 15.172,9$ DISCO BISELAR 4 mm NA -$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,47 19.608,0$ ARGON 1,95 45.389,0$

6.277.185,2$

C

O

N

S

O

L

I

D

A

D

O

FORMATO DE INSUMOS

Cliente

Contacto

Telefono

Correo Electronico

Fecha

MATERIAL

VOLUMEN

PRESION DE TRABAJO


UDFJC

Francisco

3239300

[email protected]

DENSIDAD

FACTOR DE CORROSION



1000

ELIPTICO 2:1

80-10

SS316

img04tk


DIAMETRO

ALTURA

TIPO DE TAPA

TIPO DE FONDO

106



SOLDADURA [kg] 308 0,95 61.584$

DISCO CORTE 1/8" 1,01 5.953$



DISCO PULIR 1/4" 0,25 1.968$



ARGON 0,25 5.886$

SOLDADURA [kg] 308 0,95 61.584$


1.030.731$


SOLDADURA [kg] 308 2,07 134.777$

DISCO CORTE 1/8" 1,01 5.953$



DISCO PULIR 1/4" 0,25 1.968$



ARGON 0,25 5.886$

SOLDADURA [kg] 308 2,07 134.777$


1.727.066$


SOLDADURA [kg] 308 1,14 74.414$

DISCO CORTE 1/8" 1,22 7.193$


DISCO PULIR 1/4" 0,30 2.377$



ARGON 0,30 7.112$

1.746.457$


SOLDADURA [kg] 308 0,98 63.403$

DISCO CORTE 1/8" 1,04 6.129$


DISCO PULIR 1/4" 0,26 2.026$



ARGON 0,26 6.060$

1.741.300$

COSTO INSUMOS TAPA

T

A

P



A

N

I

L

L

O

1

COSTO INSUMOS TAPA

F

O

N

D

O


A

N

I

L

L

O

2



107


6.5 EJEMPLO 5




𝑚3⁄ ]

50) Eficiencia de la soldadura 0% 51) Tapa Abombado 80:10 52) Fondo Cónico 53) Presión de Trabajo 14,7 Psi (atmosférica) 54) Temperatura 100⁰C 55) Factor de corrosión 1

CUERPO DEL TANQUE


𝑉 =ℎ ∗ 𝜋 ∗ 𝑟2

1000000[𝐿𝑡]

𝑉 =6095 [𝑚𝑚] ∗ 𝜋 ∗ 7002[𝑚𝑚]

1000000[𝐿𝑡]


3) ∴ 𝑉 = 9382,53 [𝐿𝑡]



Sobrepresión = 30[Psi] Se halla la Presión Hidrostática 13) 𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎


TAPA 2544 100,2 3,6 48,3 0,1 3,3 3,3 3,5

FONDO 2544 100,173 3,6 48,3 0,2 4,8 4,8 6,0

ANILLO 1 2258 89 3,21 47,91 0,13 3,23 3,23 4

ANILLO 2 1039 41 1,48 46,18 0,12 3,12 3,12 4

ANILLO 3 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0

ANILLO 4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

ANILLO 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00



108



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 59731[𝑃𝑎]

𝑃𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 59731[𝑃𝑎] ∗0,0001450[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]










𝑟 = 0,7[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]


℉ = (℃ ∗ 1.8) + 32

℉ = (100℃ ∗ 1.8) + 32 ℉ = 212

15)∴ 𝑇 = 212℉


200 16,7

212 X

300 15


𝑦 = 𝑦0 +𝑦1 − 𝑦0

𝑥1 − 𝑥0

(𝑥 − 𝑥0)

𝑦 = 200 +15 − 16,7

300 − 200(212 − 200)

𝑦 = 16496[𝑃𝑠𝑖]

16)∴ 𝑆 = 16496[𝑃𝑠𝑖]

109

Con el esfuerzo admisible 14) y la temperatura de trabajo 10) hallamos el espesor del tanque 15) en su primer anillo



𝑡 =53,36[𝑃𝑠𝑖] ∗ 27,56[𝑖𝑛]

16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 53,36[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,127[𝑖𝑛] = 3,24[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11) 17) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 = 4,24[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el primer anillo será de 4,5 mm, como vamos a revisar con láminas


Anillo 2




ℎ2 = 6095[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ2 = 4876[𝑚𝑚]

18) ∴ ℎ2 = 4876[𝑚𝑚]

𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎2 = ℎ2 ∗ 𝜌 ∗ 𝑔


1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]





20) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜2 = 51,6[𝑃𝑠𝑖]




𝑡2 =51,6[𝑃𝑠𝑖] ∗ 27,56[𝑖𝑛]

16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 51,6[𝑃𝑠𝑖])

𝑡 = 0,123[𝑖𝑛] = 3,13[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11) 21) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2 = 4,13[𝑚𝑚]

110



espesor de la lámina en el segundo anillo será de 4,5 mm, como vamos a revisar con

láminas del formato 4 * 8 pies entonces la siguiente altura será la altura de dicha lamina.

Anillo 3

ℎ3 = ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2

ℎ3 = 6095[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ3 = 3657[𝑚𝑚]

22) ∴ ℎ3 = 3657[𝑚𝑚]



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]


𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎3 = 5978[𝑃𝑎] ∗0,000145[𝑃𝑠𝑖]

1[𝑃𝑎]




𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 14,7 + 30[𝑃𝑠𝑖] + 5,2[𝑃𝑠𝑖] 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 130,8668[𝑃𝑠𝑖]

24) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜3 = 49,89[𝑃𝑠𝑖]




𝑡3 =49,89[𝑃𝑠𝑖] ∗ 27,56[𝑖𝑛]

16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 49,89[𝑃𝑠𝑖])

𝑡3 = 0,119[𝑖𝑛] = 3[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11) 25) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜3 = 4[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,


espesor de la lámina en el segundo anillo será de 4 mm, como vamos a revisar con láminas


Anillo 4

ℎ4 = ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜3

ℎ4 = 6095[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ4 = 2438[𝑚𝑚]

26) ∴ ℎ4 = 2438[𝑚𝑚]

111



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]




𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜4 = 14,7 + 30[𝑃𝑠𝑖] + 3,46[𝑃𝑠𝑖] 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜4 = 48,16[𝑃𝑠𝑖]

28) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜4 = 48,16[𝑃𝑠𝑖]




𝑡4 =48,16[𝑃𝑠𝑖] ∗ 27,56[𝑖𝑛]

16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 48,16[𝑃𝑠𝑖])

𝑡4 = 0,115[𝑖𝑛] = 2,92[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11) 29) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜4 = 3,92[𝑚𝑚]



espesor de la lámina en el tercer anillo será de 4 mm.

Anillo 5

ℎ5 = ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜1 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜2 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜3 − ℎ𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜4

ℎ5 = 6095[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] − 1219[𝑚𝑚] ℎ5 = 1219[𝑚𝑚]

30) ∴ ℎ5 = 1219[𝑚𝑚]



1000[𝑚𝑚] ∗ 1000

𝑔𝐿𝑡⁄ ∗ 9,8[𝑚

𝑠2⁄ ]



1[𝑃𝑎]



112



32) ∴ 𝑃𝐷𝑖𝑠𝑒ñ𝑜5 = 46,43[𝑃𝑠𝑖]




𝑡3 =46,43[𝑃𝑠𝑖] ∗ 27,56[𝑖𝑛]

16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7 − (0,6 ∗ 46,43[𝑃𝑠𝑖])

𝑡5 = 0,111[𝑖𝑛] = 2,82[𝑚𝑚] Se suma el factor de corrosión 11) 33) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜5 = 3,82[𝑚𝑚]



espesor de la lámina en el tercer anillo será de 4 mm.

En seguida se hace un boceto del desarrollo del cuerpo en donde se ubican las láminas

con sus medidas comerciales.


𝑏 = (∅𝑖𝑛𝑡 + 𝑡)𝜋 𝑏 = (1400[𝑚𝑚] + 3[𝑚𝑚])𝜋

𝑏 = 4405[𝑚𝑚] 34) ∴ 𝑏 = 4,405[𝑚]

113

Figura 32 Distribución de lámina en el cuerpo, ejemplo 5


4 cordones circunferenciales con el mismo rendimiento por ser lámina de 3 mm unida con

lámina de 3 mm también y 2 cordones longitudinales con el mismo rendimiento.



𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 4,405[𝑚] ∗ 6,095[𝑚]


35) ∴ 𝐴𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 26,84[𝑚2]



𝐴𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎


2,438[𝑚] ∗ 1,219[𝑚]

𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 9,03

36) ∴ 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑠 = 9,034

114







37) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 = 2438[𝑚𝑚]


(𝐶 ∗ 𝐿) + 𝑃 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 (2 ∗ 1219[𝑚𝑚]) + 4405[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2


38) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 = 6843[𝑚𝑚]


(𝐶 ∗ 𝐿) + 𝑃 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 (2 ∗ 1219[𝑚𝑚]) + 4405[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3



(𝐶 ∗ 𝐿) + 𝑃 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙4

(2 ∗ 1219[𝑚𝑚]) + 4405[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙4



(𝐶 ∗ 𝐿) = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5

(2 ∗ 1219[𝑚𝑚]) = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5 2438[𝑚𝑚] = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5

41) ∴ 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5 = 2438[𝑚𝑚] La longitud total del cordón de soldadura en el cuerpo será:

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙1 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙3 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙4 + 𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 2438[𝑚𝑚] + 6843[𝑚𝑚] + 6843[𝑚𝑚] + 6843[𝑚𝑚] + 2438[𝑚𝑚]

𝐷𝑠𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 = 25,405[𝑚]


115



𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 25,405[𝑚] ∗ 0,536 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


Se hallan los demás insumos derivados del proceso de acabado (Según la tabla de rendimiento de los insumos) así:





3[𝑚]






10[𝑚]






1[𝑚]


Disco de pulir:




"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,373

"5/16" 7,938 8 0,685

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


116


12[𝑚]






50[𝑚]


48) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,5

Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =25,405[𝑚]

12[𝑚]


FONDO CONICO




Donde:


2≤ 30⁰


𝐷 = 1,4[𝑚] ∗39,37[𝑖𝑛]

1[𝑚]

𝐷 = 55,118[𝑖𝑛] 50) ∴ 𝐷 = 55,118[𝑖𝑛]


2≤ 30⁰

𝛼 =600

2

𝛼 = 30⁰ 51) ∴ 𝛼 = 30⁰

117



𝑡 =53,36[𝑃𝑠𝑖] ∗ 55,118[𝑖𝑛]

2 ∗ cos30⁰((16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,6 ∗ 53,36[𝑃𝑠𝑖]))

𝑡 = 0,147 [𝑖𝑛] = 3,74[𝑚𝑚]

Se suma el factor de corrosión 11) 52) ∴ 𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜5 = 4,74[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,





Figura 33 Distribución de tapa o fondo cónico, ejemplo 5


DESARROLLO

4"x 8"

640 640 351 0,375 2,9

740 740 445 0,375 3,3

840 840 505 0,5 3,8

940 940 565 0,5 4,2

1040 1040 625 0,5 4,7

1140 1140 1341 0,625 5,7

1240 1240 1769 0,75 6,6

1340 1340 2092 0,875 7,3

1440 1440 1773 1 7,3

1540 1540 2441 1 8,4

1640 1640 2068 1,375 8,4

1740 1740 2185 1,625 8,9

1840 1840 2286 1,75 9,4

1940 1940 2374 1,75 9,9

2040 2040 2452 1,875 10,4

2140 2140 3724 2 9,6

2240 2240 4786 2,125 12,4

2340 2340 6607 2,375 13,3

2440 2440 6953 2,5 14,0

2540 2540 7205 3 14,6

2640 2640 7437 3 15,2

2740 2740 7650 3,25 15,8

TAPA Y FONDO CONICO

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)

118

Es necesario un total de 1 de lámina de 4*8 [ft] Se aplica un cordón de soldadura de 1,773 [m] para su ensamble Se hacen 7,3 metros de corte






3[𝑚]






10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


56) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,035

Argón:




12[𝑚]


119




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 1,773[𝑚] ∗ 0,685 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


TAPA ABOMBADA 80:10




𝑡 =0,73 ∗ 53,36[𝑃𝑠𝑖] ∗ 55,118[𝑖𝑛]

(16496[𝑃𝑠𝑖] ∗ 0,7) − (0,1 ∗ 53,36[𝑃𝑠𝑖])


𝑡 = 4,76[𝑚𝑚] + 𝐹𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑡 = 4,76[𝑚𝑚] + 1[𝑚𝑚]

𝑡 = 5,76[𝑚𝑚] 59) ∴ 𝑡 = 5,76[𝑚𝑚] Este es el espesor mínimo a usar, comercialmente no se encuentra lámina de ese espesor,






"1/8" 3,175 4 0,313

"3/16" 4,763 5 0,536

"1/4" 6,350 6 0,685

"5/16" 7,938 8 0,789

"3/8" 9,525 10 1,04

"1/2" 12,700 12 1,714

"5/8" 15,875 15 2,5

"3/4" 19,050 19 3,5

"1" 25,400 25 5,96


120

Figura 34 Distribución de láminas para tapa abombada 80:10 de 1440 mm, ejemplo 5










3[𝑚]




DESARROLLO

4"x 8"

640 685 0 0,375 2,2

740 792 0 0,375 2,5

840 899 0 0,375 2,8

940 1006 0 0,5 3,2

1040 1113 0 0,5 3,5

1140 1220 0 0,5 3,8

1240 1327 725 0,625 4,9

1340 1434 1023 0,75 5,5

1440 1541 1253 0,875 6,1

1540 1648 1709 0,875 6,6

1640 1755 2055 1 7,1

1740 1862 3027 1,125 8,2

1840 1969 2662 1,5 6,2

1940 2076 2901 1,625 6,5

2040 2183 2168 1,75 6,9

2140 2290 2285 2 7,2

2240 2397 2397 2 7,5

2340 2504 3172 2,125 7,9

2440 2611 5012 2,25 9,5

2540 2718 5570 2,625 11,7

2640 2825 6264 2,625 12,7

2740 2932 6750 2,75 13,5

DIAMETRO [mm]

DIAM

DESARROLLO

[mm]

MILIMETROS

DE

SOLDADURA

CORTE EN

PLASMA

(m)


121




10[𝑚]



Disco de pulir:




12[𝑚]






50[𝑚]


63) ∴ 𝐷𝑖𝑠𝑐𝑜 𝐹𝐿𝐴𝑃 = 0,25

Argón:




12[𝑚]





𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 1,253[𝑚] ∗ 0,685 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



122



Unión fondo-Cuerpo






10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]







50[𝑚]


Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =4,405 [𝑚]

12[𝑚]





123


𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 4,405 [𝑚] ∗ 0,536 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]


Unión Tapa-Cuerpo






10[𝑚]


Disco de pulir:




12[𝑚]







50[𝑚]


Argón:



𝐴𝑟𝑔ó𝑛 =4,405 [𝑚]

12[𝑚]



124




𝑚⁄ ]

𝑆𝑜𝑙𝑑𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎[𝐾𝑔] = 4,405 [𝑚] ∗ 0,313 [𝐾𝑔

𝑚⁄ ]



INSUMO REF CANT.

LAMINAS 4*8 [Ft] 10,875



FIBRODISCO CERAMICO

3M 985C Gr. 60 3,718



DISCO BISELAR 4 mm NA


CO-COOL Gr. 40

0,961

ARGON 3,53


125


27 12

1400 mm

6095 mm

9383 Lt

14,7 Psi

100 C

1 mm


LAMINAS 4*8 [Ft] 11,87 11.159.427,8$ SOLDADURA [kg] 308 15,85 1.030.126,0$ DISCO CORTE 1/8" 9,48 55.951,6$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 3,73 70.821,9$ METROS DE CORTE PLASMA 19,54 31.259,9$ DISCO PULIR 1/4" 3,11 24.228,6$ DISCO BISELAR 4 mm NA -$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,75 31.310,7$ ARGON 3,11 72.478,6$

12.475.605,2$

C

O

N

S

O

L

I

D

A

D

O

FORMATO DE INSUMOS

Cliente

Contacto

Telefono

Correo Electronico

Fecha

MATERIAL

VOLUMEN

PRESION DE TRABAJO


UDFJC

Francisco

3239300

[email protected]

DENSIDAD

FACTOR DE CORROSION



1000

80-10

CONICO

SS304

#N/A


DIAMETRO

ALTURA

TIPO DE TAPA

TIPO DE FONDO

126



SOLDADURA [kg] 308 0,86 55.790$

DISCO CORTE 1/8" 0,42 2.464$



DISCO PULIR 1/4" 0,10 814$



ARGON 0,10 2.436$

SOLDADURA [kg] 308 0,86 55.790$

DISCO PULIR 1/4" 0,10 814$ DISCO BISELAR 4 mm NA -$ FIBRODISCO CERAMICO 3M 985C Gr. 60 0,13 2.381$ DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,03 1.053$

1.274.845$


SOLDADURA [kg] 308 1,21 78.943$

DISCO CORTE 1/8" 0,59 3.487$



DISCO PULIR 1/4" 0,15 1.152$



ARGON 0,15 3.448$

SOLDADURA [kg] 308 1,21 78.943$


1.444.510$


SOLDADURA [kg] 308 1,31 84.954$

DISCO CORTE 1/8" 0,81 4.796$

METROS DE CORTE PLASMA 0,00 -$

DISCO PULIR 1/4" 0,20 1.585$



ARGON 0,20 4.741$

1.984.224$


SOLDADURA [kg] 308 3,67 238.681$

DISCO CORTE 1/8" 2,28 13.473$


DISCO PULIR 1/4" 0,57 4.453$



ARGON 0,57 13.321$

2.161.783$

COSTO INSUMOS TAPA

T

A

P



A

N

I

L

L

O

1

COSTO INSUMOS TAPA

F

O

N

D

O


A

N

I

L

L

O

2



127



SOLDADURA [kg] 308 2,14 139.347$

DISCO CORTE 1/8" 2,28 13.470$


DISCO PULIR 1/4" 0,57 4.452$



ARGON 0,57 13.318$

1.852.874$

INSUMO REF CANT. COSTOLAMINAS 4*8 [Ft] 2,00 1.676.533,76$

SOLDADURA [kg] 308 2,14 139.346,89$

DISCO CORTE 1/8" 2,28 13.470,09$


DISCO PULIR 1/4" 0,57 4.451,98$


DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,14 5.753,32$

ARGON 0,57 13.317,88$

1.852.873,92$

INSUMO REF CANT. COSTOLAMINAS 4*8 [Ft] 2,00 1.676.533,76$

SOLDADURA [kg] 308 0,76 49.568,56$

DISCO CORTE 1/8" 0,81 4.791,59$

METROS DE CORTE PLASMA 6,10 9.752,00$

DISCO PULIR 1/4" 0,20 1.583,66$


DISCO FLAP-POLIFAN PFERD CO-COOL Gr. 40 0,05 2.046,58$

ARGON 0,20 4.737,44$

1.749.013,59$



A

N

I

L

L

O

4

A

N

I

L

L

O

5


A

N

I

L

L

O

3


TAPA 6335 249,4 9,0 53,7 0,2 4,7 5,7 6,0

FONDO 6335 287,694 10,4 55,1 0,2 3,8 4,8 6,0

ANILLO 1 6095 240 8,66 53,36 0,13 3,20 4,20 5

ANILLO 2 4876 192 6,93 51,63 0,12 3,10 4,10 5

ANILLO 3 3657 144 5,20 49,90 0,12 3,00 4,00 4

ANILLO 4 2437,40 95,96 3,46 48,16 0,11 2,89 3,89 4,00

ANILLO 5 1218,20 47,96 1,73 46,43 0,11 2,79 3,79 4,00



128

8. CONCLUSIONES

1. La construcción de herramientas ofimáticas en la empresa permite optimizar los

procesos manuales, el porcentaje de error sobre los cálculos manuales después de

validarla en algunos proyectos ya realizados esta por el orden del 11%, que no es alto

comparado con el aumento en la demanda de los equipos gracias a la rapidez y

efectividad que gana el departamento comercial.

2. La implementación de la herramienta informática permite realizar caculos de manera

automática, disminuye los tiempos de procesamiento y mitigan los riesgos de calidad

del producto final.

3. La herramienta permite que los cálculos que se realicen sean mucho más confiables

y oportunos para así reducir el tiempo de respuesta y las no conformidades de parte del

departamento comercial

4. El 92% del costo total de un tanque de almacenamiento promedio está directamente

relacionado con la fabricación del cuerpo, la tapa y el fondo, es por esta razón que

pusimos especial empeño en automatizar los cálculos de diseño de estos y mantener

bajo el margen de error en su cálculo.

5. Hacer el cálculo manual de un tanque de almacenamiento desde la requisición del

departamento comercial llevaba alrededor de 3 horas ya que además del cálculo se

verificaba la disponibilidad de los materiales dentro de la planta y telefónicamente al

proveedor, la herramienta informática nos permite agilizar ese proceso llevándolo así a

un tiempo de 10 minutos contemplando la verificación de los insumos y sus precios al

proveedor

6. Ayudado por la herramienta informática el diseñador está en la capacidad de sugerir

dimensiones, tapas, fondos y materiales al cliente sin tardar más de los 10 minutos en

promedio, impactando positivamente la imagen de la empresa y la relación con el

cliente.

7. Se entendió ICONIX como una metodología que utiliza un modelo de trabajo basado

en procesos, lo cual permite una mayor velocidad en el desarrollo del proyecto, con la

seguridad y solidez que este permite al utilizarlo de manera adecuada.

8. ICONIX permite tener proyectos de calidad, en un tiempo corto y que permiten a los

usuarios o clientes a estar al pendiente y tener más conocimientos acerca del proyecto

que requieren, esto para que el proyecto se valla generando tal y como el cliente lo

necesita, esta metodología no se utiliza en proyectos que requieran mucho tiempo

129

9. BIBLIOGRAFIA

La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, “Introducción a los códigos y normas de ASME” (Nueva York: Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, 2000). Fuente desconocida. Diseño mecánico de recipientes a presión bajo el código ASME sección VIII, división 1

(Sartenejas 2006) Luis Javier Guzmán Carreño

Diseño y cálculo de recipientes a presión (México 1994) Juan Manuel León Estrada

Norma ASME sección VIII, división 1. Sociedad Americana De Ingenieros Mecánicos A.S.M.E. Pressure Vessel Design Manual, Elsevier Inc; 4 Edición 2013,Dennis R. Moss

Pressure Vessel Handbook; PV Publishing Inc 14 Edición 2008, Eugene F. Megyesy

EcuRed. (s.f.). Recuperado el 14 de Febrero de 2014, de

http://www.ecured.cu/index.php/ICONIX#Car.C3.A1cter.C3.ADsticas_de_Iconix

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HERRAMIENTA INFORMATICA PARA EL DISEÑO DE TANQUES DE ...

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