Diseño sismo-resistente de tanques de acero soldados, para almacenamiento atmosférico a baja presión de líquidos

Abstract

El propósito del presente trabajo investigativo es consolidar los conceptos básicos, la práctica industrial y la relación teórica; mediante el desarrollo y la concatenación de modelos matemáticos simplificados útiles para el diseño de tanques verticales cilíndricos soldados, sobre superficie, para almacenamiento de agua, petróleo y derivados. El capítulo inicial establece la importancia del buen diseño de estos tanques, mediante un breve estudio de la realidad referente al sistema de almacenamiento utilizado, sus preferencias industriales y tendencias operativas. Se establecen los límites técnicos a considerarse y se plantean los objetivos que se proponen lograr. El segundo capítulo contiene los conceptos y fundamentos necesarios en la ingeniería de tanques de almacenamiento, conduce al lector desde la clasificación hasta la identificación de sus componentes primarios y secundarios, llegando a la descripción operativa, sus particularidades, ventajas y limitantes. Se incluyen temas de interacción suelo-estructura, los parámetros críticos que deben ser considerados y los métodos recomendados para lograr su buen funcionamiento. Además, se detallan criterios útiles para la correcta selección del tanque requerido, mediante una óptica de resistencia a la corrosión del material principal y sus métodos de prevención. El tercer capítulo inicia con el estudio sintetizado de los estándares internacionales referentes a tanques, encuentra los parámetros críticos para su diseño en base a las teorías de falla aplicables, y utiliza los principios estructurales y de resistencia de materiales para el desarrollo de los modelos matemáticos requeridos en el cálculo de cada uno de sus componentes principales. Encuentra un procedimiento recomendado para el diseño del componente, sus limitaciones y ventajas. Se hace especial énfasis en temas vitales para el buen funcionamiento del tanque frente a las solicitaciones especiales de carga (presión, vacio, alta o baja temperatura, sismo y viento), llegando a la determinación de las principales cargas que llegan a su fundación. El capítulo cuarto corresponde al desarrollo de una metodología de cálculo propuesta, que está totalmente basada en la información de los capítulos anteriores. Se plantean algoritmos matemáticos integrados en un programa de diseño, para ser comprobados posteriormente con ejemplos reales de diseño de tanques de almacenamiento construidos en nuestro país. Es decir, se llega a la validación de resultados para evaluar la confiabilidad del programa desarrollado como parte del alcance de la tesis. Finalmente se hace un estudio de esfuerzos actuantes y deformaciones en zonas críticas del tanque utilizando programas de elementos finitos, y se plantean recomendaciones para prevenir fallas estructurales frente a la presurización excesiva. El capítulo final concluye aspectos incidentes en el desarrollo del presente trabajo investigativo y recomienda acciones que a criterio personal son importantes para la obtención de resultados competitivos en la ingeniería y fabricación de tanques de almacenamiento sobre superficie.