Diseño de tanques de agua con capacidad hasta 1200 m3 con techo cónico bajo norma API 650 con Excel y SolidWorks

Abstract

En el presente estudio se realizó el diseño de tanques de almacenamiento de agua con techo cónico fijo bajo norma API 650 haciendo uso de Excel y Solidworks. El alcance que se logró con este trabajo, fue para diseñar tanques desde 12 hasta 1200 metros cúbicos de capacidad de almacenamiento de agua. Para dicho procedimiento, se utilizó la norma API 650, la cual es una guía para el diseño de tanques atmosféricos y se cita la norma E. 0.30 para algunas consideraciones de sismo-resistencia. En el primer capítulo se explica cómo se identificó la necesidad de contar con una secuencia de cálculo en Excel que permita el diseño de tanques bajo norma API 650 para luego exportar un esquema general en SolidWorks. Se requirió abordar tanques desde una capacidad de 12 m^3 hasta 1200 m^3, para lo cual se planteó definir el algoritmo de cálculo y programarlo en Excel, luego se procedió a dibujar en SolidWorks el modelo para luego vincularlo mediante una tabla de diseño al programa. El programa pudo determinar los espesores de cada nivel del tanque, del fondo y del techo, así mismo determina si es necesario anclaje mecánico o si se encuentra auto-anclado el tanque según los datos ingresados (capacidad de almacenamiento, temperatura de fluido, condiciones del terreno, altura del techo, etc.). El programa permite abrir desde Excel el diseño preliminar del tanque ya dimensionado de manera que se puede usar para acompañar la memoria de cálculo y/o la cotización como respuesta a la solicitud de algún cliente. Este diseño en SolidWorks si se desea se puede mejorar, pero guardando el archivo con nombre distinto y colocando todos los accesorios requeridos (boquillas, bridas, venteo, etc.). Se diseñó tanques de 12, 600 y 1200 m3 para comprobación del programa. Se seleccionó el diámetro de cada uno buscando que el diámetro sea mayor que la altura del tanque; así mismo, se optó por el acero ASTM A36 como material de las planchas seleccionadas para estos ejemplos; de este modo se obtuvo el número de anillos para cada capacidad, 1, 5 y 6 respectivamente. Los espesores varían según la profundidad, siendo mayor el espesor en los anillos más cercanos al fondo. El espesor del fondo se dimensionó a partir de la presión de prueba hidrostática, el espesor del anillo más cercano al fondo y una tabla de la norma API 650. El espesor de las planchas del techo, se definieron entre el espesor mínimo y máximo recomendados por la norma API 650, estos son 3/16’’ y 1/2’’. Se logró comprobar los resultados del programa en Excel mediante cálculo manual de 3 tanques de almacenamiento de capacidades 12, 600 y 1200 metros cúbicos de agua. El tiempo que lleva calcular un tanque, ya sea a mano o en Excel y luego diseñarlo en SolidWorks, es mayor que realizarlo en el programa que se propone en esta tesis.