parte de soldadura

Integrantes:

Carlos BasurtoLoida EspinozaKarla CaicedoAlexis GarcíaAngel Macas

Diseño de un tanque de almacenamiento de agua para sistema contraincendios

ObjetivosDiseñar un tanque de almacenamiento de agua con una capacidad de 38 metros cúbicos.

Procedimiento

1. Dimensionamiento del tanqueComenzamos tomando como si el tanque fuese un cubo:

En donde una arista será igual a la raíz cubica del volumen (38 metros cúbicos) y este será nuestro diámetro inicial para nuestro tanque cilíndrico, el cual nos da 3.36 metros.

A partir de este diámetro y con los tamaños de las planchas de acero existentes en el mercado local aumentamos su valor hasta obtener uno óptimo, el cual es:

∅=3.8mY por ende la altura del tanque será:

h=3.35m

2. MaterialA-283.- PLACAS DE ACERO AL CARBÓN CON MEDIO Y BAJO ESFUERZO A LA

TENSIÓN. GRADO C Para espesores iguales o menores a 25 mm. (1 pulg.). Este material es el más socorrido, porque se puede emplear tanto para perfiles estructurales como para la pared, techo, fondo y accesorios del tanque.

En el mercado local las dimensiones de las planchas son de 1.50 m X 6.0 m.Los esfuerzos permisibles para este material según la norma API 650, tabla 3-2 son:

*Esfuerzo de diseño: 20000 psi*Esfuerzo prueba hidrostática: 22500 psi

Numero de planchas requeridas: Medidas de mercado: 1.22x6 metros y 1.5x6 metros

* La formula está tomada de la guía de estudio de soldadura por Ing. Omar Serrano en sus paginas 204 - 207

Se usaran dos planchas para la parte inferior, y dos mas para la siguiente, y d una plancha se saca la distancia para la altura final, por lo tanto se usaran cuatro planchas de 1,5x6 metros y una plancha de 1,22x6 metros.

3. Cálculo de Paredes del tanque

El mínimo espesor de planchas dado por la norma AWWA D100 es de 4.76 mm, como se lo observa en la grafica siguiente:

Tabla 15 de la norma AWWA D100

Usando el método del primer pie dado en la norma API 650 determinamos el espesor de paredes por:


*Condición de diseño:td=1.95 mm

*Prueba hidrostática:

tt=0.33 mm


Tabla 3-2, Materiales permisibles de planchas y esfuerzos admisibles, API 650

Espesor nominal del tanque en función del diámetro, API 650Viendo los resultados obtenidos en la formula y la tabla anterior concluimos que el espesor será de 5 mm.

Salida rápida de agua


Un agujero será realizado en la cimentación para la salida rápida de agua se necesita una tubería de salida de 127 mm

NFPA 20

BOMBAS ESTACIONARIAS CONTRA INCENDIOS

Los caudales de aplicación de agua contra incendios están expresados por m2 de recipiente o por m2 de área de su superficie proyectada.

NFPA-20 Esta norma se relaciona con la seleccion e instalacion de bombas para suministro de agua para proteccion privada contra incendio. Los articulos considerados incluyen suministro de agua, succion, descarga y equipo auxiliar. Esta norma no cubre la capacidad de suministro de agua y requerimientos de presion tampoco cubre los requerimientos de inspección periodica, pruebas y mantenimiento de los sistemas de


bombeo contra incendio. Esta norma no cubre los requerimientos para el alambrado en la instalaciin de las unidades de bombeo.

Figura descarga rápida de agua bomba de salida del agua

La bomba de salida de agua será ubicada a 1000mm del tanque con una tubería que va directo al tanque para prueba de funcionamiento de la bomba la tubería a utilizar es de

76.2 mm a la salida de la bomba

Esquema de


Figura bomba de entrada

Será colocada a un lado de tanque, la tubería requerida en la bomba de entrada es de 76.2mm donde se conecta el abastecimiento para llenado del tanque

Figura que representa la ubicación de accesorios

INDICADOR DE NIVEL DE AGUA EN DEPOSITO


Tanque

Exterior

Tanque

Hay una amplia gama de medidores de nivel de agua del tanque pero para grandes tanques que pueden trabajar a grandes presiones la mejor son los medidores Leds que indican con mayor certeza la cantidad de agua

SOLDADURA

Normalización

Remitiéndonos a la norma NFPA 22 extraemos información de cuales son los métodos mas apropiados para todo el proceso de soldadura de las diferentes partes del tanque. Así como también de las normas especificas para este caso.

La norma NFPA nos recomienda utilizar las normas AWWA D100 cap 8 y ASME “Boiler and pressure Vessel code” Seccion IX.

NFPA 22

Recomienda utilizar electrodos del tipo E60XX o E70XX, por lo que nosotros usaremos electrodo 6011 con un diámetro de 5/32” que es muy común en el medio y es bueno para el material base de las placas.

AWWA D100

Esta norma nos dice que el inspector de la obra de soldadura debe ser uno con experiencia y calificado como CWI de acuerdo a la norma AWS QC1 (SEC 8.2)

La calificación de los soldadores debe ser 6G, así nos garantizamos un excelente acabado y trabajo.

Proceso de soldadura

Siguiendo la norma AWWA D 100 las juntas longitudinales de la parte lateral se soldarán a tope con una perfecta penetración, para asegurar esto, se necesitará soldar de ambos lados (exterior e interior). Como el espesor de las planchas es de unos 5 mm solo se harán cordones simples.


Las juntas circunferenciales del tanque al piso tendrán que soldarse a filete de ambos lados (exterior e interior) (SEC. 8.6.2)

Para la parte plana del fondo del tanque se recomienda construcción a traslape (AWWA D100 SEC 8.7) Las juntas solo deben ser soldadas con cordones continuos en la parte de arriba. Las placas que están debajo de los anillos deben sobresalir y ser soldadas de

ambos lados. El máximo espesor para las soldaduras a traslape debe ser 9.5 mm (3/8 pulg). La distancia de traslape minima del traslape es 32 mm.

Junta de traslapeEl tamaño máximo de cada cordón de soldadura debe ser 13 mm (1/2 pulg); y el minimo debe ser el espesor nominal de la plancha mas delgada. (SEC. 8.8). El piso del tanque debe extenderse o sobresalir una distancia minima de 25mm (1 pulg) detrás del pie de la soldadura.

Placas del techo

Para placas que no estén sometidas a presión hidrostática. Las juntas a traslape debe ser soldadas en la superficie de arriba solamente con un cordón continuo. (SEC. 8.9.1)

El espesor máximo de cordón para todas las juntas longitudinales debe ser de 13 mm ( ½ pulg) y el mínimo se lo puede buscar de acuerdo al espesor de las planchas en la siguiente tabla:

El espesor máximo para todas las juntas circunferenciales debe ser de 16 mm (5/8 pulg).

DISPOSICION DE PLANCHAS


Fig. Izquierda: Esquema de planchas para construir tanque. Derecha: Trazado de planchas (1.5m x 6m) para corte y soldadura

Se puede hacer el cálculo de la cantidad aproximada de soldadura necesaria para todo el trabajo.

TIPO DE JUNTACANTIDA

D DE JUNTAS

LONGITUD INDIVIDUA

L (m)# PASES

LONGITUD TOTAL

(m)TOPE LONGITUDINAL 4 1.5 2 12TOPE LONGITUDINAL 2 0.75 2 3TOPE CIRCUNFERENCIAL 4 5.97 2 47.76FILETE CIRCUNFERENCIAL 2 5.98 2 23.92FILETE CIRCUNFERENCIAL BRIDA 1 1.57 1 1.57TRASLAPE PLANO 4 6.85 1 27.4

TOTAL 115.65

Solo para el área del tanque se necesitaran 115.65 m de cordón con el electrodo 6011 diametro 5/32”.

Las planchas se dispondrán con una abertura ente las mismas de 1/16” (1.6 mm). Esto se debe a que no se realizara biselado.

El peso total será:


W=(158+170+106 ) grm×

kg1000gr

×115.65=50Kg∗¿

Donde los valores de 158, 170 y 106 son valores que miden las diferentes áreas transversales del cordón. (ver nota al pie)

Se necesitará solo para la construcción del tanque y techo sin considerar los accesorios un total de 50 Kg

La tasa de reposición del electrodo 6011 con un diámetro de 5/32” es: 1.68 Kg/hr

Entonces se podrá calcular en teoría cuanto tiempo se demorara en soldar todo:

t=50kg×hr

1.68kg=30horas

Este valor es referencial pues no considera los tiempos de parada del obrero asi como los tiempos de preparación de las placas a soldar.

SOLDADURA DE ACCESORIOS

Escalera

Caracteristicas

Cantidad de escalones: 10

Altura: 3610 mm

Ancho: 360 mm

Escalones: 360 x 100 cmm

Material Escalones: plancha de acero de 1,5 mm de espesor antideslizante.

Se utilizaran tubos de 1 pulg para soporte


NFPA: National Fire Protection Association

AWWA: American Water Works Association

ASME: American Society of Mechanical Engineering


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