I.D.E.A. BLOG

Bienvenido al sitio de Juan Pablo Iriarte

entradas/entrada003.txte

VOLUMEN EN TANQUES HORIZONTALES

Cálculo en Ingeniería , enero, 2017

En el diseño de tanques y recipientes un parámetro importante estriba en la estimación de la cantidad de material que requiere la fabricación y para determinar este aspecto una de las variables fundamentales es la capacidad de almacenamiento del tanque, adicionalmente uno de los componentes principales es el cuerpo del equipo que normalmente tiene forma cilíndrica.

En determinar el volumen del cilindro que conforma el cuerpo es una tarea simple pero cuando se trata de tanques horizontales la tarea empieza a tornarse un poco más complicada, debido a que es una tarea recurrente conviene automatizar este tipo de cálculos.

CilHor1En principio cuando de tanques se trata hay tres volúmenes a considerar, el volumen total, el volumen útil y el volumen máximo de líquido en reposo —en otro Post trataré este tema, pero ahora sólo haré referencia a los volúmenes total y útil—. Calcular los volúmenes total y útil de un cilindro vertical es un tema simple de abordar pero cuando el equipo es horizontal, el cálculo del volumen útil resulta un poco más complejo pues en definitiva requiere calcular el volumen parcial de un cilindro en posición horizontal, por lo que comparto una automatización de cálculo y el desarrollo del procedimiento.

  mm  mm  mm

  mt3  mt3

  lts  lts

El procedimiento matemático —o mejor geométrico— toma como base un cilindro horizontal con tres datos conocido, que son el diámetro y la longitud del cilindro y la altura del volumen útil, como se muestra en la figura.

CilHor1

Entonces nuestro problema se resuelve obteniendo el área del segmento circular y al multiplicarlo por la altura del cilindro se obtiene el volumen buscado pero para ello es necesario determinar el ángulo central que lo abarca, como se conoce la altura “h” se puede determinar la distancia “d” y a partir del triangulo rectángulo resultante puede determinarse el semi-ángulo abarcado —o bien el ángulo que buscamos inicialmente— y utilizando la ley de senos se encuentra la relación entre las dimensiones requeridas para llegar a la fórmula del área en términos de los datos dados inicialmente, es decir como relación al radio del cilindro y la altura del volumen útil, una vez se dispone del área del sector circular se puede hallar fácilmente el volumen que dió origen al problema.

CilHor2

Ahora bien, la metodología explicada funciona muy bien cuando la altura de volumen útil se ubica en la mitad inferior del cilindro pero el problema es diferente cuando la altura supera medio cilindro.

CilHor1
En ingeniería es necesario considerar la mayor cantidad de posibilidades que pudiesen presentarse y en la problemática que nos ocupa la condición normal es que el volumen útil se encuentre en la mitad superior del cilindro —al fin y al cabo un tanque se construye para almacenar un producto— por lo que el problema debe abordarse de forma inversa.

 

 

CilHor3En este caso el cálculo es igual al inicialmente planteado con la salvedad que tendrá que calcularse adicionalmente el volumen total del cilindro —que realmente no es un problema— y restarle el volumen del sector calculado y de esta forma se obtiene el volumen útil del tanque.

Cuando se habla de ingeniería los problemas resueltos obedecen —en muchos casos— a la aplicación correcta de varios conceptos simples que en conjunto se transforman en la solución a los problemas planteados, en el diseño de tanques el cálculo de los volúmenes de los recipientes no es un problema menor, en concreto hallar el volumen de tapas y fondos requiere de un análisis mucho mayor que resulta bastanta complejo, en un Post posterior estaré abordando el tema del cálculo de tapas y fondos en detalle y estará publicado en el área de usuarios registrados.

Una aplicación recurrente para el cálculo de volúmenes parciales en cilindros horizontales es el llamado volumen remanente, donde es necesario calcular el volumen de producto que queda como resultado de drenar una tubería o desocupar un tanque horizontal —por ejemplo cuando se realiza una parada de planta— donde el incremento de la concentración de productos corrosivos puede ser un problema importante o en líneas de tubería muy largas la cantidad de producto remanente llega a ser considerable y puede resultar muy costoso, también es necesario cuando en un equipo horizontal se instalan conexiones de servicio puesto que si se instalan muy abajo reducen la capacidad útil del tanque o cuando se requiere instalar un rebose para limitar la cantidad de producto —como sucede en tanques pulmón— dentro de un sistema.

Si existen dudas o alguien requiere alguna explicación pueden contactar conmigo y estaré presto a responder cualquier aclaración.

Comentarios   0


entradas/sobremi.txtj

Sobre Mí

Mi nombre es Juan Pablo Iriarte, nací en Bogotá Colombia en el año de 1968, me gradué de bachiller en el Colegio Calazans de Bogotá, estudié Ingeniería Mecánica en la Universidad de América casi al mismo tiempo que inicie labores en Inoxidables de Colombia Ltda...


Entradas Populares

Etiquetas