Aunque la máxima presión interna bajo esta norma de referencia es aproximadamente la atmosférica, esta presión puede aumentarse en los tanques cerrados que cumplan los requisitos de este numeral. Los tanques diseñados de acuerdo con este numeral, deben cumplir con el párrafo 8.1.
Su presión interna bajo esta cláusula multiplicada por el área de la sección transversal del tanque a través de su diámetro, no debe exceder al peso del metal del techo, envolvente y de cualquiera de los elementos estructurales soportados por ambos.
Cuando se deseen presiones de diseño mayores que las permitidas en el párrafo anterior, la envolvente se debe anclar a la cimentación, la que debe tener un peso tal, que soporte el empuje o fijarse al fondo, su diseño debe soportar la tendencia de la envolvente a levantarse. En cualquiera de estos casos, el tanque se diseña de acuerdo con el API Estándar 620 o equivalente.
8.5.2 Venteos.
8.5.2.1 Condiciones de operación.
El venteo deben dimensionarse y ajustarse a su capacidad nominal de tal forma que la presión interna bajo cualquier condición normal de operación no exceda en ningún caso la presión de diseño “P”, ni la presión máxima de diseño “Pmáx.”, calculadas como se indica en el numeral 8.5.4.
8.5.2.2 Condiciones de emergencia.
Cuando los anillos de compresión cumplen pero no exceden los requisitos de los numeral 8.1.2.4 listado d, numeral 8.1.2.6 listado a y numeral 8.1.2.6 listado g, se conserva la característica frangible de los anillos y no se requieren dispositivos adicionales de venteo de emergencia.
Cuando el tamaño de la soldadura sea mayor de 5 mm (3/16 pulg), la pendiente del techo en la unión con el ángulo superior sea mayor de 1:6 o si se especifica soldadura por ambos lados, se deben instalar dispositivos de venteo para emergencia de acuerdo con el párrafo 8.8.
En el diseño se deben tomar las medidas necesarias para las conexiones de dichos dispositivos. 8.5.3 Detalles de la unión techo-envolvente.
Los detalles de la unión y los límites de área resistente a la fuerza de compresión en la junta, deben cumplir los requisitos de la Figura 8.23.
8.5.4 Presión de diseño y presión máxima de diseño.
8.5.4.1 La presión de diseño “P” para un tanque existente o para uno que se ha diseñado previamente bajo el procedimiento establecido en el párrafo 8.1, se puede determinar de acuerdo con la siguiente ecuación, sujeta a las limitaciones de presión máxima, ver numeral 8.5.4.2.
(
)( )(
)
8t D θ Tang A 30800 P= 2 + Donde:t = Espesor nominal de la placa del techo,(pulg). P = Presión interna de diseño, (pulg) de agua.
A = Área del ángulo o refuerzo superior, más las áreas de la envolvente y del techo participantes (ver Figura 8.23), (pulg2).
θ = Ángulo entre el techo y el plano horizontal, en grados. D = Diámetro del tanque (pie).
Espesores de la placa anular del fondo Unidades S.I.
Esfuerzo de prueba hidrostática en el primer anillo (MPa) Espesor nominal de placa del
primer anillo (mm) ≤ 190 ≤ 210 ≤ 230 ≤ 250 t ≤ 19 6 6 7 9 19 < t ≤ 25 6 7 10 11 25 < t ≤ 32 6 9 12 14 32 < t ≤ 38 8 11 14 17 38 < t ≤ 45 9 13 16 19
Espesores de la placa anular del fondo Unidades U.S.
Esfuerzo de prueba hidrostática en el primer anillo (lbf/pulg2) Espesor nominal de placa del
primer anillo (pulg) ≤ 2700 ≤ 30000 ≤ 33000 ≤ 36000
t ≤ 19 1/4 1/4 9/32 11/32 19 < t ≤ 25 1/4 9/32 3/8 7/16 25 < t ≤ 32 1/4 11/32 15/32 9/16 32 < t ≤ 38 5/16 7/16 9/16 11/16 38 < t ≤ 45 11/32 1/2 5/8 3/4 Notas:
1. Los esfuerzos de prueba hidrostática son calculados a partir de [ 4,9 D (H – 0,3) ] / t para S.I. y [ 2,6 D (H – 1) ] / t para U.S.
2. Los espesores indicados en la tabla, así como el ancho especificado en el numeral 8.4.11.4 están basados en el hecho de que el ancho completo de la placa anular se apoye uniformemente sobre el soporte de cimentación. A menos que la cimentación esta adecuadamente compactada, particularmente en el interior de la pared de un anillo de concreto, y por esfuerzos adicionales se produzca un asentamiento en la placa anular.
Tabla 36 Espesores de la placa anular del fondo
8.5.4.2 La presión máxima de diseño “Pmáx.”, limitada por el levantamiento de la envolvente en la base no debe exceder de:
8t D W 0,245 Pmáx.= 2 + Donde:
Pmáx = Presión máxima de diseño en (pulg) de agua.
Nota:
Para tanques grandes que tienen el ángulo superior mínimo y una pendiente del techo pequeña, el venteo se debe ajustar a una presión menor que Pmáx.
Análisis de comprobación Elemento Notas % min % max Carbono 1 --- 0,23 Manganeso [≤9,5 mm (3/8 pulg)] 1 0,50 1,35 Manganeso [>9,5 mm (3/8 pulg)] 1 0,80 1,35 Manganeso 1, 2 0,80 1,60 Fósforo 1 --- 0,04 Azufre 1 --- 0,06 Silicio 1 --- 0,30 Silicio 1, 3 0,15 0,30 Silicio 1, 4 0,15 0,50 Notas:
1. Material debe cumplir en el análisis del producto con estos requisitos, que están sujetos a las tolerancias de la tabla B de la especificación ASTM A6.
2. A opción del fabricante de la placa para mantener el nivel de resistencia necesario, siempre y cuando el contenido máximo de Carbono se reduzca a 0,20%, debe tomarse en cuenta la soldabilidad de las placas.
3. Cuando las placas se especifican totalmente estabilizadas.
4. A opción del fabricante de la placa para mantener el nivel de resistencia necesario. Debe tomarse en cuenta la soldabilidad de las placas.
Tabla 37 Requisitos de composición química 8.5.5 Área de compresión necesaria en la junta techo-envolvente.
Cuando la presión máxima de diseño ha sido establecida con anterioridad (no mayor que la permitida en el numeral 8.5.4.2), el área total necesaria puede determinarse por la siguiente expresión:
(
)
(
30800)(
tanθ)
8t - P D2 g A= Donde:t = Espesor nominal de la placa del techo,(pulg). P = presión interna de diseño, (pulg) de agua.
A = Área del ángulo o refuerzo superior, más las áreas de la envolvente y del techo participantes (ver Figura 8.23), (pulg2).
θ = Ángulo entre el techo y el plano horizontal, en grados. D = Diámetro del tanque (pie).
8.5.6 Cálculo de la presión de falla.
Se puede esperar una falla cuando el esfuerzo en el área del anillo de compresión alcanza el punto de cedencia. Sobre esta base, aquí se establece una ecuación para la presión “PF” a la cual puede ocurrir la falla
del anillo de compresión superior en función de la presión de diseño establecida en el numeral 8.5.4.1. t 4,8 - P 1,6 PF= Donde:
t = Espesor nominal de la placa del techo,(pulg). P = presión interna de diseño, (pulg) de agua. PF = Presión de falla calculada, (pulg) de agua. Nota:
Esta ecuación está basada en la suposición de que la falla ocurre a un esfuerzo de cedencia de 220 MPa (32000 lb/pulg2). Experiencias con fallas reales indican que el pandeo (flambeo) de la junta techo-envolvente está localizada y probablemente ocurra cuando el límite elástico del material se excede en el área del anillo de compresión. La sobre presión en techos de poca pendiente generalmente provoca la falla de la junta frágil en la junta techo-envolvente.
Aplicación de esta ecuación a tanques grandes que tienen el ángulo superior de sección mínima y un techo de poca pendiente, dará como resultado una presión de falla calculada que sobrepasa ligeramente la presión máxima de diseño. En estos casos poco comunes se debe especificar el ajuste del venteo a un valor tal que proporcione un margen seguro, dependiente de las características del venteo entre la presión máxima de operación y la presión de falla calculada. Se recomienda que la presión “Pmáx.” Sea igual o menor de 0,8 PF.
8.6 Tanques de almacenamiento armados en taller.