plo1-4000-mc-m-101-1-d

Jefe de Proyecto Marco La Barrera Chávez de Lama

Jefe de Disciplina Jare Alemán

Cliente Deyve Porta Veliz

Revisión Hecho Por Descripción Fecha Revisado AprobadoA Jare Alemán Emitido para Coordinación Interna 10-mar-08 M. La Barrera M. La BarreraB Jare Alemán Emitido para Aprobación del Cliente 27-feb-08 M. La Barrera M. La BarreraC Jare Alemán Emitido para Aprobación del Cliente 4-mar-08 M. La Barrera M. La BarreraD Jare Alemán Emitido para Aprobación del Cliente 17-mar-08 M. La Barrera M. La Barrera

MEMORIA DE CÁLCULO - ESPESOR DE PLANCHAS

APROBADO POR:

Comentarios del Cliente

Rev. D

TANQUE 15,000 BARRILES - Ø=55ft; h=35ft

LOTE 1AB - GENERAL

MECÁNICA

PLO1-4000-MC-M-101-1

CLIENTE: GyM S.A.

INGENIERÍA DE DETALLE PARA REINYECCIÓN DE AGUA LOTE 1AB

PROPIETARIO: PLUSPETROL NORTE S.A.

PROYECTO Nº 170739

de 8 .

17-mar-08

1.0 ALCANCE

Memoria de cálculo para el diseño del tanque 15,000 Barriles, Ø=55ft, h=35ft

2.0 GENERALIDADES

2.1 CÓDIGO DE DISEÑO

- Estándar API 650 Welded Steel Construcción of Storage Tanks (10a Edición 1998, Adenda 4 - dic 2005)- Todas las dimensiones se especifican en el Sistema de Unidades Americano U.S

2.3 DATOS

Función del Tanque Skimmer - Desnatador de agua de formaciónData Sheet del Tanque Nº PLO1-4120-HD-Y-035 (Rev.C - 23/May/07Tag del Tanque Nº SHI-TK-321 / SHI-TK-322Data Sheet del Desgasificador Nº PLO1-4120-HD-Y-036 (Rev.C - 23/May/07)Tag del Desgasificador Nº SHI-V-321 / SHI-V-322Techo Tipo (flotante / fijo) FijoSoporte del techo (Auto soportado / soportado sobre columnas) Sobre columnas estructuralesTipo de techo (Cónico / Domo) Cónico

Gravedad específica del líquido contenido G 1.1Sobre espesor por corrosión del casco CA S 1/16 plgSobre espesor por corrosión del fondo CA B 1/16 plgNúmero de Anillos 7Material (casco, fondo y techo) ASTM A36 Grupo I API STD 650 Tabla 2-3

Densidad del acero ρ 0.284 lb/plg3

Esfuerzo de Tensión del acero S U 58,000 psiEsfuerzo de fluencia S y 36,000 psiEsfuerzo permisible del acero S d 23,200 psiEsfuerzo permisible para la condición de ensayo hidrostático S t 24,900 psiVelocidad del viento V 46.603 mph

Tipo de Zona Sísmica TIPO 2Factor de Zona Símica Z 0.3 RNE E.30 Tabla Nº1Factor de amplificación de suelo S S2 Intermedio

2.4 TEMPERATURA Y PRESIÓN

DiseñoPresión 8 inWCTemperatura 260º F

2.5 INFORMACIÓN GEOMÉTRICA

- Las dimensiones de las planchas de acero para la fabricación del tanque, han sido especificados por el cliente.

Ancho plancha 5 pieLongitud plancha 20 pieCantidad de planchas horizontales 8.64Cantidad de planchas verticales 7.00Diámetro nominal D 55 pieAltura H T 35 pieCapacidad V 83154.03 pie3

Pendiente máx. Fondo 0.083Pendiente máx. Techo 0.0625

REVISIÓN: D MECÁNICA

MEMORIA DE CÁLCULO - ESPESOR DE PLANCHASPLO1-4000-MC-M-101-1

Operación-0,87 hasta 6,4 inWC

220º F

FECHA:

MEMORIA DE CÁLCULO


PROYECTO Nº 170739 INGENIERÍA DE DETALLE PARA REINYECCIÓN DE AGUA LOTE 1AB

LOTE 1AB - GENERAL


de 8 .

17-mar-08



FECHA:



LOTE 1AB - GENERAL

3.0 CALCULO DE ESPESOR DE PLANCHAS DEL CASCO

3.1 CÁLCULO DEL ESPESOR DE PLANCHA POR LA REGLA DEL PIE

- Para tanques con diámetros menores de 200 pies, la norma sugiere emplear el método de 1-Foot Method o Regla del Pie

- El diseño se realiza considerando que los esfuerzos se aplican a 1 pie por arriba de la base de cada anillo.

t d = [2.6D(H-1)G ]/S d + CA (3.1.1)

t t = [2.6D(H-1) ]/S t (3.1.2)

donde:

t d = Espesor de plancha, en pulgadast t = Espesor de prueba hidrostática del casco, en pulgadasD = Diámetro nominal del tanque, pulgadasH =

G = Gravedad específica de diseño del líquido.CA = Sobre espesor por corrosión (Corrosion Allowance) especificado por el comprador, en pulgadas.S d = Esfuerzo permisible del acero, en psi.St = Esfuerzo permisible para la condición de ensayo hidrostático, en psi.

3.2 MÁXIMO NIVEL DEL LÍQUIDO

- La boquilla de rebose N4, del tanque de 15000 barriles, tiene un diámetro (ØN4) de 16 plg (PLO1-4120-HD-Y-035).

- La norma exigen una distancia mínima (HN4) desde el eje de la boquilla de rebose hasta el nivel más alto del caso de:

H N4 = 20 plg

- El Máximo Nivel del Líquido (HL) es:

HL=Hs-[HN+(ØN4)/2] = 35' -(20"+8") = 32.67 plg

3.3 FACTOR DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA

- El esfuerzo permisible se modifica de la siguiente manera:

S' d =2/5*S U *K T

donde:

K T = Factor de corrección por temperatura = 0.8921 [Interpolando de API STD 650 M.3.2 Tabla M-1 , para 260º F]

S' d = Esfuerzo permisible corregido = 20696.72 psi

3.4 PROCEDIMIENTO PARA CÁLCULO DEL PRIMER ANILLO

- Para el primer anillo el Nivel del Líquido (H) es igual al Máximo Nivel del Líquido (HL)

H = HL = 32.67 pie

Nivel de Liquido para diseño, es la altura comprendida desde el punto más bajo del anillo en consideración hasta el nivel máximo de diseño, pulgadas

- El espesor mínimo requerido para las planchas del casco se calcula con la fórmula de la norma (API STD 650 3.6.3.2), Sistema de Unidades Americano.

- El espesor mínimo requerido según el ensayo hidrostático se calcula con la formula de la norma (API STD 650 3.6.3.2), Sistema de Unidades Americano.

- La norma API STD 650 M.3.2, establece 200º F como valor límite máximo de temperatura, para el cual el esfuerzo admisibledel acero no se modifica. Si la temperatura excede dicho valor, se debe emplear un factor de corrección, en el esfuerzo dediseño.

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FECHA:



LOTE 1AB - GENERAL

- Aplicando la formula (3.1.1)

t d = [2.6x55x(32.67-1)x1.1 ]/20696.72 + 1/16 [pulgadas]t d = 0.3032 [pulgadas]

- Aplicando la formula (3.1.2)

t t = [2.6x55x(32.67-1) ]/24900 [pulgadas]t t = 0.182 [pulgadas]

- Para el primer anillo, el espesor de diseño es: 0.3032

- Espesor de Plancha comercial: 0.3125

3.5 Resumen para los siguientes anillos

(H) (t d ) (t t )Fmla: 3.1.1 Fmla: 3.1.2 (1/4")

[pie] [pie] [plg] [plg] [plg] [plg] [plg] [lb]

01 5 32.67 0.303 0.182 0.25 0.303 5/16 11,04102 5 27.67 0.265 0.153 0.25 0.265 5/16 11,04103 5 22.67 0.227 0.124 0.25 0.250 1/4 8,83304 5 17.67 0.189 0.096 0.25 0.250 1/4 8,83305 5 12.67 0.151 0.067 0.25 0.250 1/4 8,83306 5 7.67 0.113 0.038 0.25 0.250 1/4 8,83307 5 2.67 0.075 0.010 0.25 0.250 1/4 8,833

4.0 PESOS

PESO TOTAL DEL CASCO 66,246.764 lb

DISTRIBUCIÓN PLANCHAS DEL TECHO DISTRIBUCIÓN PLANCHAS DEL FONDO

Radio desarrollo 27.59 pie Radio desarrollo 27.55 piesk 1.10 k 1.10Nº de planchas 27.00 Nº de planchas 27.00Peso del techo 27,604.80 lb Peso del fondo 34,506.00 lbVIGUETAS Vg1 (Radiales) 5,718.00 lb Columnas de apoyo (Cuatro) 3,996.00 lb

Columna central 999.00

VIGAS PRINCIPALES

V1 (Polígono) 1780.00 lb CAPITEL 150.00 lbVIGA TOPE 887.30 lb

ACCESORIOS 3,312.34 lb PESO TOTAL DEL TANQUE 145,200.20 lb

Espesor de Plancha Min. Exigido por

API STD 650 3.6.1.1

- Se elige el mayor espesor entre td y tt, solo en caso que cualquiera de los dos sea mayor al espesor mínimo exigido por la norma [API STD 650 3.6].

Espesor de Plancha

Comercial

Espesor de Plancha - Prueba

HidrostáticaPeso del

Anillo

Espesor de Plancha -

DiseñoEspesor de Plancha - MínimoNº Anillo

Ancho del Anillo

Nivel del Líquido para

diseño

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5.0 CALCULO DE ESPESOR DE PLANCHAS DEL FONDO Y ANULAR

5.1 Plancha de Fondo

- El espesor de diseño, es la suma del espesor mínimo nominal más el sobre espesor por corrosión CA. Es decir t d =t + CA

Mínimo espesor según API STD 650 t 1/4 plgSobre espesor por corrosión CA 1/16 plgEspesor plancha de fondo calculado t d 5/16 plgEspesor comercial 5/16 plg

5.2 Plancha Anular

Plancha Anular No requiere

FECHA:PROYECTO Nº 170739 INGENIERÍA DE DETALLE PARA REINYECCIÓN DE AGUA LOTE 1AB

LOTE 1AB - GENERAL

MEMORIA DE CÁLCULO - ESPESOR DE PLANCHASPLO1-4000-MC-M-101-1 TANQUE 15,000 BARRILES - Ø=55ft; h=35ft

- Para las planchas del fondo la norma API STD 650 3.4.1 indica un espesor mínimo nominal de 1/4". Sin incluir cualquier sobre espesor por corrosión.

- Cuando el material a usarse en el primer anillo del casco se encuentra en el Grupo I, de acuerdo con laclasificación hecha por la norma API STD 650 Tabla 2-3b , no es necesario usar planchas anulares. [APISTD 650 3.5.1]


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6.0 CALCULO DE ESPESOR DE PLANCHAS DEL TECHO

- El espesor de diseño, es la suma del espesor mínimo nominal más el sobre espesor por corrosión CA. Es decir t d =t + CA

Mínimo espesor según API STD 650 t 3/16 plgSobre espesor por corrosión CA 1/16 plgMínimo espesor calculado t d 0.25 plgEspesor comercial 1/4 plg

- Para las planchas del techo, la norma API STD 650 3.10.2.2 indica un espesor mínimo nominal de 3/16". Sin incluir cualquier sobre espesor por corrosión.



LOTE 1AB - GENERAL


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7.0 ESTABILIDAD DEL TANQUE DEBIDO A LA PRESIÓN DEL VIENTO

Formula Variable Valor U.SPresión que ejerce el viento sobre el tanque P' W 18.00 lb/pie2 API STD 650 3.11.1

Velocidad del viento 46.60 mphPresión del viento corregida P W 3.91 lb/pie2 API STD 650 3.11.1

Fuerza del viento P W ×D ×H T F W 7,525.42 lbMomento de volteo por presión del viento F W ×H T /2 M wp 131,694.92 lb-pie

Peso del tanque sin considerar CA W T-CA 144,822.23 lbPeso de carga muerta W T-CA + W DL W DL 33,322.80 lbCarga disponible para soportar el volteo W 178,145.03 lb

2/3 ×(W ×D/2) 3,265,992.21 lb-pie

M WP < 2/3 · (W · D/2)

8.0 ANÁLISIS DE SOBRE PRESIONES POR CONDICIONES SÍSMICAS

8.1 ESTABILIDAD AL VOLTEO POR CARGA SÍSMICA

8.2 ANÁLISIS DEL MOMENTO DE VOLTEO

- El momento esta compuesto, principalmente por cuatro factores, que aparecen en la condición de sismo.

M = Z·I ·(C 1 ·W S ·X S +C 1 ·W r ·H t +C 1 ·W 1 ·X 1 +C 2 ·W 2 ·X 2 )

Momento debido al peso del casco C 1 ·W S ·X S

Momento debido al peso del techo C 1 ·W r ·H t

Momento debido a la porción de líquido que se mueve junto con el casco C 1 ·W 1 ·X 1

Momento debido a la líquido que se balancea en la superficie C 2 ·W 2 ·X 2

- Donde:

Factor sísmico Z 0.30Factor de uso I 1.00 API STD 650 E.3.1

Coeficiente 1 de fuerza lateral por sismo C 1 0.60 API STD 650 E.3.3.1

Factor de lugar S 1.20 RNE E.30 Tabla Nº1Relación de forma D/H L 1.6837Factor de forma k 0.59 API STD 650 Fig E-4

Periodo natural del primer balanceo de líquido T 4.37 segCoeficiente 2 de fuerza lateral por terremoto C 2 0.21

Peso total del casco W S 66,246.76 lbAltura del centro de gravedad del casco X S 16.67 pie (Ver 8.2.1)

Peso total del techo W r 36,635.14 lbPeso total del contenido del tanque W T 5,709,704.98 lb

Masa efectiva que se mueve junto con el casco W1/WT 0.64 API STD 650 Fig E-2

Peso efectivo de la masa que se mueve junto con el casco W1 3,654,782.16 lbAltura efectiva del centroide de la masa que se mueve junto con el casco X 1 /H L 0.37 API STD 650 Fig E-3Altura del centroide de la masa que se mueve junto con el casco X 1 12.05 pie

Masa efectiva en para el primer balanceo del líquido W2/WT 0.37 API STD 650 Fig E-2

- La norma exige que el momento de volteo por la presión del viento (M wp ), no debe sobre pasar las dos terceras partes delmomento que puede ejercer la carga disponible para soportar el volteo (W ) [API STD 650 3.11.2].

- El tanque es estable para soportar presiones ejercidas por el viento. No requiere anclajes.

- Debido a los aceleraciones producidas por el sismo, en el fondo del casco se ejerce un momento que tiende a voltear eltanque. El diseño del casco y el fondo, deben soportar dichas presiones.


LOTE 1AB - GENERALREVISIÓN: D MECÁNICA


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17-mar-08FECHA:PROYECTO Nº 170739 INGENIERÍA DE DETALLE PARA REINYECCIÓN DE AGUA LOTE 1AB

LOTE 1AB - GENERALREVISIÓN: D MECÁNICA


Peso efectivo de la masa que se mueve en el primer derrame W 2 2,102,313.38 lbAltura efectiva del centroide de la masa que se mueve junto con el casco X 2 /H L 0.62 API STD 650 Fig E-3Altura del centroide de la masa que se mueve en el primer derrame X 2 20.38 pie

Momento de volteo debido a las fuerzas del sismo M 10,784,043 lb-pie

Masa de la porción líquido que contrarresta el volteo, aplicado a la circunferencia W L 2,325.14 lb/pie API STD 650 E.4.1

Peso del casco y parte del techo soportado por el casco, aplicado a la circunferencia W t 422.43 lb/pie API STD 650 E.5.1

M/ [D 2 ·(W L +W t )] 1.2975

Conclusión de acuerdo con API STD 650 E.5.1

M/ [D 2 ·(W L +W t )] < 1.57 Es un tanque estable al volteo por sismo y no requiere anclajes

8.2.1 ANÁLISIS DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL CASCO

Virola t b (plg) h (pie) t b x h1 0.3125 2.50 0.782 0.3125 7.50 2.343 0.2500 12.50 3.134 0.2500 17.50 4.385 0.2500 22.50 5.636 0.2500 27.50 6.887 0.2500 32.50 8.13

∑t b 1.88 ∑ (t b × h ) 31.25

X S = ∑t b / ∑(t b × h)

8.3 VERIFICACIÓN POR COMPRESIÓN DEL CASCO EN LA BASE

Cálculo de la Máxima Fuerza de Comprensión Longitudinal en la base del casco:

- Para 0.785 < M/ [D 2 ·(W L +W t )] ≤ 1.50De gráfica valor de (b+W L )/(W t +W L ) 3.80 API STD 650 Fig E-5

Máxima fuerza de compresión longitudinal, por circunferencia. b 8,126.87 lb/pie API STD 650 E.5.1

Máximo Esfuerzo de Compresión Admisible en el Casco, por carga sísmica

Máximo esfuerzo de comprensión en el casco b/12t 2,031.72 lb/plg2 API STD 650 E.5.3Máximo esfuerzo de compresión admisible F a 4,545.45 lb/plg2 API STD 650 E.5.3

Conclusión de acuerdo con API STD 650 E.5.3

El esfuerzo por compresión en la base del casco por efectos sísmicos, no excede al máximo esfuerzo admisiblepor compresión que puede soportar el acero ASTM A36

plo1-4000-mc-m-101-1-d

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