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CONSTRUCCION DE UN TANQUE DE COMBUSTIBLE

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Magali Loza Velasquez

on 30 August 2014

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CONSTRUCCION DE UN TANQUE DE COMBUSTIBLE
CARACTERISTICAS
RESTRICCIONES
Tolerancias de corrosión


El tanque no debe estar expuesto a altas
temperaturas


Costos elevados de mantenimieto



Lugar de localización del tanque

Justificación del Diseño del tanque
Forma geométrica
Disposición de lugar de ubicación
INTRODUCCION
El presente proyecto propone un diseño estructural para un tanque de almacenamiento de combustibles, con restricciones y limitaciones dadas por el cliente. A través de cálculos técnicos y normas se determinaron las dimensiones, los tipos de accesorios y la selección del diseño; lo cual permite que el presente diseño se encuentre acondicionado técnicamente

Para el cálculo de costos de fabricación del tanque se otorgaron los siguientes datos:
- Energía, 1 kW-h cuesta 0. 50 Bs.
- Mano de obra, 600 Bs/mes.
- Peso específico del electrodo 7.85 g/cm3
- Un kilogramo de electrodos cuesta 8. 4 Bs.
- Cada lámina de plancha cuesta 170 Bs.
- El equipo cuesta 800 Bs. y se deprecia en 5 años.
- Gastos generales son el 10 % del costo.
- Utilidad es el 65 % del costo.
Los detalles constructivos especificados requeridos:
- Entrada de hombre, de diámetro 60 cm.
- Niple de descarga, diámetro de 4 plg.
- Respiradero, diámetro 1 plg.

Los tanques de almacenamiento deben contar con:
-
Entrada de hombre:
Necesario para la inspección y limpieza interior del tanque, localizada en el lomo del tanque y la tapa se fijará herméticamente, además la misma debe ser de peso liviano para evitar lesiones al operario; también se tiene una medida máxima de 42 pulg.
-
Brida:
Necesario para el suministro del líquido, en este caso el gas GLP.
-
Respiradero:
Este permite el libre escape de los vapores generados, además de liberar el exceso de presión. Son instaladas generalmente en el lomo superior del tanque.

Norma
Para la fabricación de un tanque de almacenamiento es necesario basarse en normas establecidas internacionalmente.
La norma ASME es aplicable específicamente a tanques de presión, en la cuen la sección VIII, división 1 está referida al diseño, construcción, inspección y pruebas para este tipo de tanques.

Datos para el diseño de tanque

- Planchas de acero, con un espesor de 3/16 plg y dimensiones de 2 x 1 m.
- Bisel V con 50°
- Para primer pase con un electrodo de 1/8 plg de diámetro y 350 mm de longitud
- Para el restos de los pases un electrodo de 3/16 plg de diámetro y 450 mm de longitud.
- Rendimiento del electrodo 80%.
- Tipo de electrodo E6011

OBJETIVO
Elaborar un tanque de almacenamiento de combustible, cumpliendo con las especificaciones del cliente, en base a normas de diseño.

MATERIAL
La selección del material se basa principalmente en:
- Costo del material
- Facilidad y rapidez de la construcción
- Resistencia a la corrosión
- Compatibilidad con el material que se va almacenar
- Según la indicación de alguna norma
En base a los anteriores factores detallados el material del tanque elegido es el acero AS-516-70. Se trata de un acero al carbón, el cual es un material comercial .

REQUERIMIENTO DEL CLIENTE
Brindar calidad requerida para el almacenamiento de combustibles
Costos de fabricación mínimos

Tanque de almacenamiento de 6000 litros

Fluido a almacenar: Gas Licuado de Petróleo (GLP

Usar material disponible para la elaboración

Soldadura interna y externa del tanque

Presencia de una entrada de hombre

Implementación de niple de descarga y respiraderos en el tanque

JUSTIFICACION
En el diseño de los tanques de almacenamiento para líquidos se debe tomar en cuenta los siguientes factores:
-Esfuerzos a la tensión del material.
- Esfuerzos hidrostáticos a los que se encuentra sometido el tanque de almacenamiento.

Los sistemas de almacenamiento se clasifican en tanques subterráneos o superficiales para el almacenamiento de combustibles.
En forma general se utilizan tanques subterráneos para el cual antes de su implementación se debe realizar un estudio de mecánico de suelos, sin embargo en los siguientes casos se podría emplear tanques superficiales:
- Instalaciones marinas, carreteras
- Inestabilidad del subsuelos
- Por elevada dureza del subsuele que dificulte realizar la excavación
.

La forma del tanque será cilíndrica vertical de tapas planas, tanto en la base como en el techo. Este tipo de tanque es uno de los más usados por que permite el almacenamiento de grandes volúmenes de líquidos
.
Implementación de accesorios
Disposición del diseño del tanque y sus accesorios
Cuerpo del tanque
El cuerpo será construido a partir de una lámina de acero de 3,5 m de altura y 4,98 m de base.

Techo y base
Para el diseño del tanque se considerará techo plano y base plana.

Cantidad de placas a usar para el techo y base
# Placas: 6
Respiradera y entrada hombre
Estas dos boquillas se las adecuará en el techo del tanque, debido a que es el más conveniente para el diseño de tanque vertical.
Boquillas de entrada de fluido y salida de fluido
Las boquillas tanto para la entrada y salida del fluido, tendrán un diámetro igual a 1,5748 cm.
Bridas (Brida soldada deslizable)
Para el diseño del tanque se tomará en cuenta bridas soldadas deslizables.

Soldadura con arco de metal protegido (SMAW)
Es un proceso de soldadura que usa un electrodo consumible y consiste en una varilla de metal de relleno recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección.




JUSTIFICACION DE LA SOLDADURA
FUNCION FISICA
- Formación de escorias
La formación de escoria en el cordón permite disminuir la velocidad de enfriamiento del baño, mejorando las propiedades mecánicas y metalúrgicas del cordón resultante.
- Versatilidad en el proceso.
La presencia del revestimiento en el electrodo va a permitir ejecutar la soldadura en todas las posiciones.
- Concentración del arco.
Logrando una mayor concentración del arco se consigue mejor eficiencia en la soldadura



Revestimiento celulósico
Su composición química está formada básicamente por celulosa integrada con aleaciones ferrosas (magnesio y silicio).
Materiales de protección
Careta para soldar
Lentes de protección
Guantes de carnaza
Capucha de protección
Peto anti salpicaduras
Chamarra de seguridad
Mascarilla para soldador


CALCULOS ESTRUCTURALES
Calculo de espesor del material
Calculo de la presión manométrica del tanque
Esfuerzo normal en dirección circunferencial
Cálculo de refuerzo de aberturas de ventilación
Cálculo de refuerzo de aberturas de ventilación
Cálculo de refuerzo brida
Soldadura con arco de metal protegido (SMAW)
Es un proceso de soldadura que usa un electrodo consumible y consiste en una varilla de metal de relleno recubierta con materiales químicos que proporcionan un fundente y protección.

Soldadura en la base del tanque
Soldaduras verticales en el cuerpo del tanque
Calculo de costos
Costo total de la implementación del diseño del tanque
Costos generales
Maquinaria: 800 Bs
Electrodos: 10.88 Bs
Mano de obra: 3.75 Bs
• Gastos generales
Depreciación 0.018Bs

Costo por soldadura
Cálculo de la longitud total a soldar
Soldadura biselada
Soldaduras verticales internas y externas 35m
Soldadura horizontal central interna y externa 10m
Soldadura de tapa superior e inferior interna y externa 9.48m
Soldadura refuerzo entrada hombre interna y externa 0.2 m
Biselado externo de la base y tapa 10m
Soldadura por filete
Soldadura base y tapa interior 10m
Soldadura de niples 0.63m
Soldadura respiradero 0.079m
Soldadura entrada hombre 1.88m

Cálculo del volumen del material de relleno a utilizar
Biselado interno
Uniones verticales 18.95 〖cm〗^3
Unión horizontal 5.41〖cm〗^3
Uniones de tapas arriba y abajo 5.13 〖cm〗^3
Unión de refuerzos 0.1〖cm〗^3
Biselado externos
Uniones verticales 18.95 〖cm〗^3
Unión horizontal 16.24〖cm〗^3
Uniones tapas 5.13 〖cm〗^3
Refuerzo 0.1〖cm〗^3
Soldadura filete interna
Borde interno base 51.13 〖cm〗^3
Soldadura filete externa
Unión Niples 6.44〖cm〗^3
Unión respiradero 0.4〖cm〗^3
Unión entrada hombre 9.61〖cm〗^3

Cálculo del peso del material de relleno empleado
Peso de la soldadura interna:
w=vρ
w=80.72〖cm〗^3*7.85 g⁄〖cm〗^3
w=633.652g
Peso de la soldadura externa
w=vρ
w=56.87〖cm〗^3*7.85 g⁄〖cm〗^3
w=446.42g
w_total=1080.08g

Cálculo del costo por electrodos

costo electrodo=1.08Kg*1.2*(8.4 Bs)/1Kg
costo electrodo=10.88Bs

Cálculo del tiempo de soldadura
Se sabe que:
velocidad de recorrido=3 Kg⁄h
t_total=1.08Kg*1.2*1h/3Kg=0.43h

Cálculo del costo de mano de obra
Asumiendo un contrato a destajo se tiene:
600 Bs/mes*1mes/4semanas*1semana/5dias*1dia/8horas=3.75 Bs⁄h

Cálculo de la depreciación de la máquina
Se sabe que:
depreciacion de maquinaria=5 años
depreciacion maquinaria=((800-1))/5años*1año/365dias*1dia/24h=0.018 Bs⁄h

Cálculo del costo total
Maquinaria 800Bs
Electrodos 10.88Bs
Mano de obra 3.75 Bs
16 Planchas de acero: 2720 Bs
Brida soldada deslizable: 12 Bs
Gastos generales: 354.66 Bs
Costo total: 3546,65 Bs
Precio de venta: 5851.97 Bs.

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