ARA Ejemplo de Calculo de Estanques Segun API 650

 

ARZE, RECINÉ Y ASOCIADOS INGENIEROS CONSULTORES  

P R Á C  T I C A S

PLANILLA DE CÁLCULO DE ESTANQUES SEGÚN API 650   N° GP–CPA-013   REV. 1  

Marzo de 2000  

 

ARZE, RECINÉ Y ASOCIADOS INGENIEROS CONSULTORES

 

PLANILLA DE CÁLCULO DE ESTANQUES SEGÚN API 650   N° GP–CPA-013   REV. 1

 

Por : R.Valenzuela/R.Valledor Revisor : J. C Ca assis Aprobación : A. Santolaya Fecha : 30.11.1999

REV.

DESCRIPCIÓN

POR

REVISOR

FECHA

APROBADO

A

PRELIMINAR

R.V.P.

 

01.09.99

 

0

PARA APROBACIÓN

REVS

 

30.11.99

 

1

PARA DIFUSIÓN

REVS

J.C.

16.03.00

A.S.P.

 

 

  INDICE

 

0.0 INTR INTROD ODUCC UCCIÓ IÓN.. N..... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ......... ............ ............ ............ .......1 .1 1.0 AL ALCA CANC NCE E Y CA CAMP MPO OD DE E APL APLIC ICAC ACIÓ IÓN.. N..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... .....1 .1 2.0 REF REFERE ERENCIA NCIAS. S..... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ........1 ....1 3.0 DEF DEFINI INICIO CIONES NES... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......... .........1 ....1 4.0 4. 0 DE DESC SCRI RIPC PCIÓ IÓN N DE API65 API650. 0.XL XLS. S... ..... ..... .... .... ..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....2 .2 4.1 GEN GENERA ERAL.. L..... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ........ .......... ............ ............ ........... ........2 ...2 4.2 LIM LIMITA ITACIO CIONES NES... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......2 ..2   ANEXO I EJEMPLO DE APLICACIÓN APLICACIÓ N ....................................................................3 ....................................................................3

 

0.0  

INTRODUCCIÓN

El pres presen ente te do docu cume mento nto se ha elab elabor orad ado o pa para ra pres presen enta tarr la planilla de cálculo api650.xls.   api650.xls  es un una a pl plan anil illa la de cá cálc lcul ulo o de desa sarr rro ollad llada a pa para ra

entreg entr egar ar a los los in inge genie niero ross de Arze Arze,, Re Reci ciné né y Asoc Asociad iados os una una herramienta que facilite el cálculo de estanques de acero y sus anclajes, de acuerdo a las disposiciones de Welded Steel Tanks for Oil Storage, API Standard 650.   La planilla descrita en esta guía es de propiedad de Arze, Reciné y Asociados, Ingenieros Consultores S.A.   1.0 ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN 1.0ALCANCE   La planill planilla a api650.xls contiene toda la información necesaria para ser utilizada sin necesidad de recurrir a este documento, y se encuentra disponible en la red, en la carpeta de programas de estructuras.   Las actualizaciones debido a modificaciones del código, u otras razones, razon es, se realizarán directamen directamente te en la planilla api650.xls, modificando el número de revisión del archivo, sin necesidad de reem reemit itir ir el pres presen ente te doc docum umen ento to.. La prim primer era a ve vers rsió ión n es el archivo api650r1.xls, desarrollada en Excel 97.   Su duración es de carácter indefinido y su uso recomendado para los ingenieros de la especialidad Civil - Estructural.   2.0REFERENCIAS   • •  Welded Steel Tanks for Oil Storage, API Standard 650.   • •  L. E. Brownell, E. H. Young Process Equipment Design  J. Wiley Wiley & Sons. Sons.   3.0DEFINICIONES

  No hay.  

 

4.0DESCRIPCIÓN DE api650.xls  4.1

GENERAL  

El ar arch chivo ivo se ele elect ctró rónic nico o api650.xls es la una Excel, que encuentra disponible en red,planilla para elde usocálculo de los ingenieros de Arze y Reciné.   Ha sido desarrollada de manera que las futuras modificaciones sean realizadas mediante la emisión de nuevas revisiones de la planilla, sin necesidad de modificar el presente documento.   La planilla se ha dividido en diferentes hojas de cálculo con funciones específicas para cada una, como es el de señalar las bases bas es de cálcul cálculo, o, defini definirr la nomenc nomenclatu latura, ra, ing ingres reso o de dat datos, os, cálculo de espesores del manto o calculo de pernos de anclaje.  Las bases de cálculo y la forma de operar la planilla, están Las indicadas en la primera hoja, denominada bases de cálculo.

4.2LIMITACIONES   Las limitaciones de la planilla api650.xls son las siguientes:   • •  Diseño de estanques de acuerdo a API 650.   •

•

  Aplicable sólo a estanques con techos cónicos autosoportados.

  No verifica singularidades tales como boquillas o entradas de hombre.

•

• 

•

• 

  No verifica sillas de anclaje.

  No verifica el efecto combinado de tracción por presión ión hidrostátic ática a con el esfuerzo de la silla illa al

•

• 

traccionarse los pernos de anclaje.   • 

No calcula anclajes al corte. • •  Los pernos de anclaje se calculan a tracción, sin considerar interacción con corte. •

   

 

  ANEXO I Ejemplo de aplicación.   A co cont ntin inuac uació ión n se pres presen enta ta un ejemp ejemplo lo de aplic aplicac ació ión n de la planilla api650r0.xls.  

 

Nomenclatura

 

  D Dc p H

                           

Hs h r  Ht r  efondo θ

G Wr  Ws WT  Wtotal

: Diámetro del estanque : diámetro del círculo de pernos de anclaje : altura del nivel de líquido de diseño, según API 650 -3.6.3.2 : altura del manto : altura del techo : altura total del estanque (Hs + h r ) : revancha : espesor plancha de fondo : ángulo de inclinación del techo : gravedad específica del líquido :  peso del te techo cho :  peso del ma manto nto líquido uido :  peso del líq :  peso total

h r  r 

nivel de l 厲 uido u θ θ

ttramo 1 ttramo 2 ttramo 3

H t H H s H H H

ttramo 5

y G G

ttramo 6 ttramo 7 ttramo 8 ttramo 10

e f fondo f  D D D cc p

Estanque: Datos del estanque Diámetro

 Estanque  Estan que ddee Ácido Ácido   D

=

16 m

= =

11.2 0.8 m

= = =

12 m 3.00 m 20.56 °

 

  Altura de líquido H Revancha (valor estimado a corregir según altura de r ola)   Altura manto (H + r) H s    Altura techo h r    Ángulo techo ( 9.5° < θ < 37°; según API 650 θ 3.10.5.1)   Espesor fondo bajo el manto (mín. 6 mm, AP APII 650 - e fondo 3.4.1)   Gravedad específica G Tensión de fluencia del acero fy     Tensión de rotura del acero fu       Sobrecargas Sobrecarga de techo mínima según API 650   3.10.2.1 (122 kg/m2 ) Sobrecarga de techo especificada (boquillas, otros) Sobrecarga de techo de cálculo (máximo entre los valores anteriores) Porcentaje sobrecarga de techo para sismo   (normalmente cero)   Sobrecarga manto (boquillas, otros)

= = = =

6 mm 1 36 ksi 58 ksi

=

24.5 t

= =

24.5 t 24.5 t

=

0%

=

4t

 

Espesores de corrosión Corrosión techo

 

   C Coorrrroossiióónn m foanndtoo   Parámetros sísmicos Coeficiente de zona Coeficiente de importancia Factor de amplificación del sitio Coeficiente C1 Factor de amplificación sobre coeficientes sísmicos C1 y C2 (opcional)

Espesores Espesor mínimo techo según API650 - 3.10.5 (5 mm < e < 12 mm)   Espesor elegido   Pesos calculados con los datos ingresados: Peso planchas techo Peso techo para cargas sísmicas

=

2 mm

= =

22 m mm m

  Z I S C1  

= = = = =

0.40 1.00 1.20 0.6   1.00

   

=

11.5 mm

=

12 mm

  W r  W r 

= =

20.23 t 20.23 t

 

Cálculo espesores del manto

 

 

Espesores mínimos según API 650 - 3.6.1 Diámetro estanque ft (m)   D < 50 (15.24 ) 50 < D < 120 (36.5 ) 120 < D < 200 (61.0 ) D < 200

 

 

espesor inch (mm) 3/16 (5 ) 1/4 (6 ) 5/16 (8 ) 3/8 (10 )

Espesores ccalculados alculados según API 650 - 3.6.3

 

Espesores (mm)    

tramo

 

1

y m

td

2.00

2.4

API 650 tt mínimo de cálculo 0.4 2.4

   

comercial elegido

peso del manto Ws t

6

5.40

           

2 3 4 5 6 7

4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 12.00

3.4 4.4 5.4 6.4 7.3 7.3

1.3 2.2 3.2 4.1 5.0 5.0

3.4 4.4 5.4 6.4 7.3 7.3

6 6 6 8 8 8

10.80 16.21 21.61 28.59 35.57 35.57

      

89 10

1122..0000 77..33 12.00 7.3

55..00 5.0

7.3 7.3 7.3

88 8

3355..5577 35.57

Nota:

el espesor elegido debe ser mayor mayor o igual que el espesor espesor mínimo de cálculo y el mínimo de API 650 650 - 3.6.1

 

 

Cálculo sísmico DatosPedel so destanque el techo

W r 

 =

20.2 t

  Peso del manto Peso del líquido Peso total Altura total del estanque   Centro gravedad del manto   Parámetros API 650 - Apéndice E Figura E-2 Figura E-2 Figura E-3

Ws WT Wtotal Ht Xs

= = = = =

35.57 t 2251.9 t 2307.7   15.00 m 5.64 m

D/H W1/WT W2/WT X1/H

= = = =

1.43   0.683   0.321   0.375  

2 kX /H

= =

0.667 0.581   

 

Fiigguurraa E E--43 F

Peso masa impulsiva Peso masa convectiva Centro de gravedad peso W1   Centro de gravedad pe peso so W2   Período de la masa convectiva - API 650 - E.3.3.2   Coeficiente C2 Coeficiente C1 Altu Altura ra ol olaa (deb (debee se serr 30 cm me meno norr qu quee reva revanc ncha ha))   Solicitaciones sísmicas en la base

W1 W2 X1 X2 T C2 C1

Moorm   Co C teento volcante   Resistencia al volcamiento API 650 - E5.1   API 650 - E4.1   API 6650 50 - E5.1 2 M/(D (wt+wL))   Resistencia al deslizamiento Factor de seguridad (coeficiente de roce 0.5)

M V

Tensiones en el manto API 650 - E5.1(anclados), API 650 - E5.2 (sin anclajes) API 650 - E5.3  

= = = = = = =

1537.4 t 723.5 t 4.20 m 7.47 m 4.21 s 0.21   0.60   0.50 m

=

2133.1 444.3 t m

 

  wt wL

= =  =

1.110 t/m 3.194 t/m 1.9 anclar

  =

2.6  

 b

=

11.72  

f a GHD2/t2 Fa f a/Fa

= 0.20   = 1.9E+06   = 0.32 t/cm2 = 0.62  

FS  

Cálculo de pernos de anclaje según API 650

 

Datos del estanque

 

Diámetro círculo de pernos   Diámetro

D D cp

= =

mm 1610160 mm m

  Peso del manto Peso del techo Peso manto + techo

Ws Wr  W

= = =

35.57 t 20.23 t 55.79 t

 

Materiales Tensión de fluencia del acero

  Fy

=

2.53 tt//cm2

  Cantidad mínima de pernos Cantidad de pernos a usar

N° mínimo = N°  pernos =

Solicitaciones Momento sísmico

  = 2133.1 t m

M

  Tensiones según API 650 Anclaje necesario por unidad de circunsferencia (API 650 - E6.1)   Capacidad mínima necesaria por perno   Área de tracción requerida por perno

17   30

   =

9.50 t/m

= =

15.91 t 7.86 cm2

A perno

  (diámetro mínimo 1") usar 30 pernos de 1 1/2 "   

Cálculo de pernos de anclaje

 

Datos del estanque

 

Diámetro   Ancho anillo basal   Diámetro de pernos sugerido   Diámetro círculo de pernos   Peso del manto

  Peso del techo Peso manto + techo

Dcp Dcp Ws

= = = = =

16 m 200 mm 16100 mm 16100 mm mm 35.57 t

Wr  W

= =

20.23 t 55.79 t

D