ANÁLISIS TENSO-DEFORMACIONAL Y REFUERZO DE TANQUE SEDIMENTADOR METÁLICO

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ANÁLISIS TENSO-DEFORMACIONAL Y REFUERZO DE TANQUE

SEDIMENTADOR METÁLICO

Miguel E. Ruiz1 y Leonardo J. Cocco1 1

Profesor del Departamento de Estructuras de la FCEFyN de la U.N.C., Córdoba - Argentina.

Resumen: En numerosos emprendimientos habitacionales o complejos productivos de gran envergadura es habitual la construcción de plantas de tratamiento de efluentes cloacales. Estas plantas suelen denominarse “compactas” y constan de un tanque que contiene un sedimentador, cámaras de aireación, y un digestor. Estos tanques son metálicos y de gran diámetro y la solicitación determinante suele ser la presión hidrostática del líquido que ingresa a los distintos compartimentos. El espesor de los tanques es reducido por lo que la estructura resultante es de gran esbeltez. Esta característica, junto con la presencia de compartimentos internos que generan una serie de combinaciones de carga que condiciona el diseño del tanque y sus divisorios internos, hace que la estructura pueda presentar graves problemas de inestabilidad.

Este trabajo presenta una síntesis de análisis numéricos llevados a cabo con el objeto de diseñar refuerzos para un tanque metálico de las características señaladas anteriormente que colapsara poco después de su inauguración. El análisis se realizó utilizando el programa ABAQUS y los resultados obtenidos muestran muy buena correlación con las observaciones y fotografías tomadas luego del colapso. Los modelos elaborados indican que la falla de la estructura se habría debido al pandeo de uno de los compartimentos internos para una de las combinaciones de carga determinantes. A partir de los resultados numéricos se diseñaron refuerzos para garantizar la estabilidad de la estructura reconstruida.

Abstract: In numerous housing developments or large industries it is habitual the

construction of plants of treatment of industrial and/or domestic effluents. These plants are usually referred to as “compact plants” and consist of a single tank which contains a settling tank, a ventilation chamber, and a digestion compartment. These plants are commonly resolved by means of steel tanks of large diameters in which the determinant action is, in general, the hydrostatic pressure of the liquid contained in the different compartments. Usually, these tanks are designed using a small wall thickness resulting in considerable tank slenderness. This characteristic, together with the presence of internal compartments that generate different combinations of loads determine the final design of the tank and its internal compartments. In general, the determinant collapse mechanism of the structure is buckling of the internal compartments due to the hydrostatic pressure during the initial stages of the operation procedure.

This work presents a numerical analysis synthesis carried out in order to design reinforcements for a metallic tank of the aforementioned characteristics that collapsed while performing the first operation maneuver after the construction of the structure. The analysis was realized using the program ABAQUS and results show good agreement with field observations regarding the collapse of the structure. The model indicates that the main cause of the failure may have been the buckling of the internal tank (settling tank). From the numerical results of the finite element model vertical and circumferential reinforcements were designed to guarantee the stability of the reconstructed structure.

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1 Introducción y descripción de la obra

En este documento se presenta un análisis de elementos finitos elaborado para estudiar las causas que originaron el colapso de un tanque metálico de una planta de tratamiento de líquidos en el momento de su puesta en funcionamiento. El trabajo que aquí se resume abarcó el análisis de la falla, propuesta de refuerzo y dimensionamiento y verificación de los mismos. Sin embargo, en este artículo sólo se describe el análisis numérico realizado y la propuesta de refuerzo elaborada para evitar la futura falla del tanque reconstruido.

La estructura que es objeto de este documento pertenece a una planta compacta para tratamiento de los efluentes que puede tratar un caudal máximo de 170 m3/h y una carga de 277 kg. La planta está ubicada en la Provincia de Buenos Aires y se resuelve mediante tanque circulares metálicos, con un sedimentador central y cámaras de aireación en forma anular, al igual que el digestor aeróbico.

Las características geométricas de la planta son las siguientes:

• Diámetro anillo exterior (cámara de aireación y digestor aeróbico) 19.10 m • Diámetro sedimentador secundario 13.85 m

• Altura neta útil de tanque sin considerar pasarelas superiores 4.50 m Un esquema del tanque se ilustra en la Figura 1.

Figura 1 Esquema de la planta compacta para tratamiento de efluentes 19.10 m

13.85 m Cámara de aireación

Digestor aeróbico Sedimentador secundario

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El proceso de funcionamiento de la planta puede resumirse de la siguiente manera: El líquido efluente crudo y lodo recirculado alimentan la cámara de aireación a través dos cañerias independientes y efectúan en este tanque un movimiento de tipo flujo pistón hasta ingresar a una cañería de transferencia al sedimentador secundario.

El líquido saliente de la cámara de aireación ingresa al sedimentador secundario a través de una campana central que tranquiliza el flujo ingresante. Esta campana tiene acceso a través de una tubería generosamente diseñada para evitar rotura de flocs desde la cual ingresa al sedimentador el líquido a decantar. El sedimentador tiene ingreso central y salida perimetral.

El sedimentador cumple dos funciones: (a) Obtener un líquido limpio en la parte superior, sin sólidos en suspensión, que luego es colectado por la canaleta perimetral y remitido a la cámara de cloración; y b) Permitir la concentración de sólidos en el fondo de la unidad de forma que en la tolva se concentran para su recirculación como lodo madre sobre el proceso biológico aeróbico o su evacuación hacia el digestor aeróbico.

El objetivo del digestor es aceptar aquella cantidad de lodos que llevan la concentración en la cámara de aireación por encima de los valores de diseño y que en consecuencia se deben purgar del sistema

El digestor actúa al mismo tiempo como espesador de lodos dado que en su funcionamiento está previsto el siguiente procedimiento de trabajo: 1) detiene la aireación, 2) dejar sedimentar los lodos, 3) recolección del agua sobrenadante. 2 Descripción de la falla del tanque

A principios del año 2006, durante la puesta en marcha de la planta compacta de tratamiento de efluentes, ocurrió el colapso del tanque central, destinado al sedimentador. La falla alcanzó la mayor parte del tanque, mientras que una porción del mismo quedó en pie, aunque presentaba deformaciones importantes. En la Figura 3, se presentan imágenes que ilustran el tanque colapsado y en donde se puede observar la planta compacta en su conjunto.

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Figura 2. Imagen de la falla del tanque sedimentador

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La falla que se observa en la Figura 3 ocurrió durante el llenado de la planta, en uno de los estados de carga críticos para la estructura, tal como se describe más adelante en este artículo. De acuerdo con el testimonio de operarios presentes al momento del llenado, la planta colapsó cuando el líquido había superado la mitad de la altura máxima de trabajo. Según se pudo estimar el agua en el compartimento externo al tanque sedimentador habría alcanzado los 4.0m (50 cm por debajo del nivel máximo de utilización del tanque).

3 Modelo numérico de análisis

La estructura de referencia se encuentra sometida a una serie de combinaciones de carga que provocan solicitaciones diversas a los diferentes elementos componentes. Las cargas consideradas se refieren a la presión hidrostática del líquido dentro de la planta. Se destaca que no se incorporaron fuerzas de viento en este trabajo ya que, de acuerdo con las condiciones de operación de la planta, los tanques se encuentran vacíos dos o tres días al año, en ocasión de ejecución de tareas de mantenimiento. Las fuerzas de viento no deberían ser determinantes para la estructura llena de líquidos y la verificación de la misma frente a presiones eólicas considerando los tanques vacíos sería excesivamente conservadora teniendo en cuenta la baja probabilidad de concurrencia de estas dos situaciones (existencia de presiones de viento de diseño y tanques vacíos). Del mismo modo no se consideraron fuerzas de origen sísmico, debido a que la estructura se encuentra en Buenos Aires, que corresponde a zona “0”, según norma INPRES – CIRSOC 103. Para las verificaciones tensionales y el proyecto de los refuerzos a colocar se utilizaron las siguientes hipótesis de carga:

Denominación Estado de carga

H1 Sedimentador lleno, cámara digestora y cámara de aireación vacías H2 Sedimentador lleno, cámara digestora y cámara

de aireación llenos a 1/3 de su altura

H3 Sedimentador lleno, cámara digestora y cámara de aireación llenos a 1/2 de su altura

H4 Sedimentador, cámara digestora y cámara de aireación llenos

H5 Sedimentador vacío, cámara digestora y cámara de aireación llenos

H6 Sedimentador lleno a 1/3 de su altura, cámara digestora y cámara de aireación llenos

H7 Sedimentador lleno a 1/2 de su altura, cámara digestora y cámara de aireación llenos

H8 Sedimentador y cámara de aireación llenos, cámara de digestión llena a 1/3 de su altura

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El trabajo que se resume en este artículo incluye las siguientes actividades: (a) Estudio de la causa de la falla del tanque

(b) Verificación tensional de la chapa que constituye la estructura (c) Proyecto de refuerzos verticales y circunferenciales

(d) Dimensionamiento de los medios de unión para los refuerzos

(e) Verificación de la unión de las paredes del tanque con su fundación (f) Verificación de la fundación de la estructura

Este artículo se concentra en las actividades (a) a (c) ya que pueden resultar de interés para la comunidad ingenieril.

Se realizó un análisis numérico para estudiar las causas de la falla de la estructura y de este modo proponer posibles soluciones para la reconstrucción del tanque. El sedimentador cilíndrico tiene 4.5 m de alto y presenta un diámetro externo de 14.32 m, mientras que la cámara de aireación tiene un diámetro externo de 19.10 m. La pared de ambos tanques es de acero, de 6.35 mm de espesor y se encuentra soldada a una virola embebida en la platea de fundación, resuelta mediante una losa de hormigón de 20 cm de espesor (esta platea se encuentra fuera del alcance del presente análisis). La diferencia de rigidez flexional entre la chapa que constituye el tanque metálico y la platea permite asignar un empotramiento perfecto en la base del tanque.

El tanque correspondiente a la cámara de aireación se encuentra reforzado por dos anillos circunferenciales de 15 cm de ancho y 6.35 mm de espesor. Uno de estos anillos se encuentra en el borde superior del tanque y el segundo está colocado a 1.5 m de la platea sobre la que está apoyada la estructura.

De las dimensiones citadas, surgen las siguientes relaciones radio sobre espesor de los tanques: 1505 00635 . 0 2 10 . 19 ≅ × = m m e R

(para el tanque externo, cámara de aireación)

1130 00635 . 0 2 32 . 14 ≅ × = m m e R

(para el tanque interno, cámara de sedimentación) Las relaciones anteriores permiten concluir que la estructura presenta una esbeltez considerable, lo que sugiere la posibilidad de que la falla del tanque sedimentador haya ocurrido por pandeo de la pared al encontrarse sometida a elevadas tensiones de compresión.

Para explicar la falla de la estructura se elaboró un modelo numérico de elementos finitos sometido a los estados de cargas señalados anteriormente. El estado H5 sería el más desfavorable para el tanque interior (sedimentador) ya que podría provocar el pandeo del mismo habida cuenta que, el sedimentador estaría vacío y por lo tanto completamente comprimido por la presión hidrostática ejercida por el líquido de la cámara de aireación. En la Figura 4 se muestra la geometría del modelo, condiciones de vínculo y cargas aplicadas para la combinación más desfavorable (H5).

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Figura 4. Modelo numérico del tanque sedimentador

El mismo modelo numérico, sometido a los estados de carga H1 a H8 se utilizó para proyectar los refuerzos necesarios para obtener un estado tensional dentro de límites admisibles en las paredes del tanque y dimensionar los cordones de soldadura de dichos refuerzos (la descripción de estas tareas se encuentran fuera del alcance del presente artículo).

Para el desarrollo del modelo se utilizó el programa ABAQUS versión 6.5 y la discretización se llevó a cabo mediante elementos de placa de cuatro nodos y de interpolación lineal. Las cargas aplicadas son presiones hidrostáticas que el programa permite aplicar directamente en las superficies del cilindro, tal como se ilustra en la Figura 1.

El modelo elaborado se utilizó para predecir la falla del tanque a través de un análisis de pandeo del mismo, cuando actúan las combinaciones de cargas señaladas. De este modo, se asigna la carga máxima que puede esperarse en la estructura para cada hipótesis y el programa arroja un multiplicador, que representa el margen de seguridad al pandeo elástico frente a esta carga. Por este motivo, un multiplicador igual a la unidad significaría que para la carga aplicada el tanque pandea. Multiplicadores menores a la unidad indican que el pandeo ocurriría para presiones menores a la impuesta en el modelo. Finalmente, si el multiplicador de una hipótesis resulta mayor a la unidad la carga aplicada no provocaría la falla del tanque. Atendiendo a estas situaciones se elaboró un estado de carga adicional a los ocho casos presentados y que corresponde al caso en el que falló la estructura: el compartimento del digestor y cámara de aireación llenos hasta 4.0 m de altura y el sedimentador vacío.

Cabe destacar que, en general, se utiliza un coeficiente de seguridad igual o mayor a 3 para el diseño frente al pandeo elástico, principalmente por las siguientes razones:

Sedimentador

Digestor

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- En estructuras esbeltas, como la del presente caso, la falla por pandeo es sin “previo aviso”, y el colapso es total, tal como lo demuestra el presente caso que se analiza.

- El modelo numérico es “elástico” y es geométricamente perfecto, por lo que no se tiene en cuenta la posible plastificación local de las zonas más solicitadas ni imperfecciones constructivas que pudieran disminuir la resistencia a pandeo teórica.

Finalmente, el diseño y dimensionamiento de refuerzos se llevó a cabo con la envolvente de los esfuerzos de las ocho combinaciones planteadas, obtenida de análisis estáticos lineales con las cargas máximas de operación previstas en la planta.

4 Resultados obtenidos

El modelo numérico elaborado permitió predecir la falla del tanque sedimentador con razonable precisión. En este apartado se describen los principales puntos que explicarían el colapso señalado anteriormente y luego se presentan los criterios de selección de los refuerzos propuestos para la estructura reconstruida.

4.1 Verificación de la estabilidad de la estructura y propuesta de refuerzos El análisis numérico realizado indica que ocurre pandeo del tanque sedimentador, para cuando la altura del agua alcanza los 4.0 m. Esto se refleja en un multiplicador cercano a la unidad (obtenido de la perturbación lineal para estudiar el pandeo de la estructura), tal como se describiera anteriormente en este trabajo. En la Figura 5 se presenta la geometría del primer modo de pandeo del tanque, predicho con el programa ABAQUS. Se hace notar que las ondas de pandeo que se observan en la figura se corresponden con los pliegues fotografiados luego del colapso y que se ilustran en la Figura 2 y Figura 3 . Cabe destacar que el modelo reproduce fielmente la geometría del tanque original, sin rigidizadores horizontales o verticales en el sedimentador y con los rigidizadores existentes en el tanque exterior.

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Figura 5. Primer modo de pandeo del tanque sedimentador, para una carga

hidrostática de 3 m actuando sobre su cara externa.

Este modelo numérico arroja márgenes de seguridad al pandeo mayores a la unidad para alturas menores a los 4.0 m y menores a 1 para alturas entre 4.0 m y 4.5 m. Sin embargo, los márgenes de seguridad son reducidos y sólo para alturas de agua muy reducidas (menos de 1 m) alcanzan valores mayores a 3, coeficiente fijado como criterio de verificación para la estabilidad del tanque.

El primer modo de pandeo hallado con el modelo numérico sugiere la forma de los refuerzos a colocar para garantizar la estabilidad de estructura del tanque. La propuesta será colocar rigidizadores circunferenciales a distintos niveles de modo de “coser” las ondas de pandeo y aumentar la carga crítica.

De este modo se propuso colocar cuatro rigidizadores de 15 cm de ancho y 6.35 mm de espesor con la siguiente distribución en altura: el primer rigidizador a 0.5 m del piso del tanque, el segundo a 1.5 m del piso, el tercero a 3 m del piso del tanque y el cuarto rigidizador en el borde superior del sedimentador. Los rigidizadores permiten aumentar la resistencia del tanque para que sea capaz de soportar una altura de agua externa igual a la altura del tanque, cuando éste se encuentra vacío (hipótesis de carga determinante para esta estructura). En la Figura 6 se muestra la disposición de los rigidizadores (sólo se ha representado el tanque sedimentador para ganar simplicidad en la figura):

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Figura 6. Rigidizadores circunferenciales propuestos

Con el objeto de reducir los costos de la obra de reconstrucción, se propuso construir los rigidizadores con las chapas del tanque colapsado, cortándola en las dimensiones indicadas y con la geometría del tanque reconstruido.

Con el fin de estudiar el comportamiento del tanque reforzado y la efectividad de los rigidizadores, se elaboró un nuevo modelo de elementos finitos incluyendo los rigidizadores propuestos. El modelo predice un factor de seguridad superior a 4, para el caso en que el tanque se encuentre vacío, existiendo una altura de agua igual a 4.5 m actuando sobre su cara externa (hipótesis de carga H5, más desfavorable). Se considera que este margen de seguridad es adecuado para esta estructura, por lo que se asumió que los rigidizadores propuestos eran suficientes. 4.2 Verificación tensional de la chapa que constituye la estructura

El diseño original del tanque se había hecho siguiendo la norma API 650, aunque esta norma no prevé los casos de tanques con compartimientos internos, como el caso que aquí se presenta. Por este motivo, y teniendo en cuenta el reducido espesor del tanque y que éste se encontrará lleno de agua agresiva para el acero que podría provocar una corrosión del mismo a largo plazo, se utilizó el modelo numérico construido para estudiar los esfuerzos internos de las paredes del tanque digestor y sedimentador. Este es un criterio conservador, por cuanto el tanque se encuentra pintado con pintura epoxídica, pero se debe a que durante la construcción y operación de la planta el revestimiento podría dañarse localmente dejando expuestas pequeñas zonas que podrían verse afectadas por el líquido. De este modo se podrán proyectar, de ser necesario, refuerzos que mantengan las tensiones dentro de límites admisibles para las hipótesis de carga planteadas. A continuación se presentan en la Figura 7 a Figura 14 la distribución de tensiones para cada uno de los estados de carga considerados. Dado que el material del tanque es acero, sometido a un estado bidimensional de tensiones, se utilizó como tensión de comparación la que se obtiene según el criterio de Von Mises.

Rigidizadores

0.5 m 1.0 m 1.5 m 3.0 m

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Figura 7. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H1

(unidades en t/m2)

Figura 8. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H2

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Figura 9. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H3

(unidades en t/m2)

Figura 10. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H4

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Figura 11. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H5

(unidades en t/m2)

Figura 12. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H6

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Figura 13. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H7

(unidades en t/m2)

Figura 14. Distribución de tensiones de la estructura. Hipótesis de carga H8

(unidades en t/m2)

De los contornos de tensiones representados en las figuras anteriores surge que los niveles tensionales se encuentran dentro de límites admisibles para los estados de carga H1 a H7. Sin embargo, el estado H8 genera altas tensiones de tracción en las paredes del tanque digestor (del orden de 9500 t/m2 = 950 kg/cm2). Si la calidad del acero es F24, su tensión de fluencia será 2300 kg/cm2, obteniéndose un factor de seguridad frente a las tensiones de tracción para la combinación más desfavorable (H8) igual a 2.4.

A pesar de que este coeficiente de seguridad es superior a 2, es aconsejable que en este tipo de estructuras el material trabaje con tensiones bajas. Esto se debe a que las estructuras esbeltas, como la que se estudia, presentan una gran sensibilidad a las imperfecciones. Por ello, si durante la construcción de la estructura se incurriera en alguna imperfección en el tanque el coeficiente de seguridad frente a las

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tensiones se podría reducir sustancialmente. Esto se suma al criterio de durabilidad expuesto anteriormente.

Además, para el estado de carga H8, el modelo numérico predice desplazamientos del orden de 1.5 cm, en el borde superior de la pared del digestor. La distribución de los desplazamientos en el tanque para el estado H8 se muestra en la Figura 15.

Figura 15. Desplazamientos en la estructura bajo la hipótesis de carga H8 (unidades

en metros)

Del modelo numérico realizado surge que se generan tensiones y deformaciones de considerable magnitud en los tanques en la cercanía del digestor, tal como se observa en la Figura 14 y en la Figura 15, respectivamente. Sin embargo, se puede apreciar que las deformaciones y tensiones inducidas en el tanque por la hipótesis H8 se reducen considerablemente en puntos alejados del digestor. Esto sugiere la necesidad de colocar refuerzos en la zona del digestor para reducir las deformaciones y tensiones estimadas.

Con el objeto de reducir las tensiones de trabajo del acero del digestor y cámara de aireación y los desplazamientos radiales del tanque externo se proponen los refuerzos que se describen y analizan en la siguiente sección.

5 Refuerzos propuestos para la reconstrucción del tanque

Se proponen dos tipos de refuerzos: circunferenciales y verticales tanto para el tanque interno como para el tanque externo. Los primeros consisten en cuatro anillos rigidizadores de 15 cm de ancho y 6.35 mm de espesor para el sedimentador (estos rigidizadores se incorporaron para aumentar el coeficiente de seguridad del tanque frente al pandeo) y tres rigidizadores similares a las anteriores para el tanque externo. De los refuerzos propuestos para la cámara de aireación, dos ya se encuentran colocados y se propone un refuerzo adicional a 50 cm de la platea de fundación. Este refuerzo adicional se propone con el fin de reducir las tensiones y

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deformaciones observadas en la parte inferior de la pared del tanque externo en la zona del digestor.

Como se citara en el apartado anterior, existe una zona de influencia del digestor que se extiende en una distancia aproximadamente igual a un cuarto de la circunferencia del tanque. Fuera de esta zona las deformaciones y tensiones son menores, y podrían asimilarse a aquellas que existirían en el tanque sin el digestor. Por ello, el refuerzo circunferencial adicional que se propone a 50 cm de altura sobre la platea, podría colocarse en una extensión igual a un cuarto de la circunferencia del tanque externo, abarcando sólo la zona de influencia del digestor.

El esquema final de los refuerzos circunferenciales en los tanques interno y externo se muestran en la Figura 16.

Figura 16. Posición de los refuerzos circunferenciales en el tanque interno

(sedimentador) y externo (cámara de aireación)

El segundo grupo de refuerzos consiste en chapas verticales, de 15 cm de ancho y 6.35 mm de espesor que se extienden en toda la altura del tanque. Estas chapas se colocarán del lado externo del tanque sedimentador y de la cámara de aireación. Se proponen un total de 25 rigidizadores verticales: 10 para el tanque interno, 13 para el tanque externo y 1 para cada uno de los tabiques que separan el digestor de la cámara de aireación. La distribución de los refuerzos verticales se muestra en la Figura 17.

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Figura 17. Distribución de refuerzos verticales

Los refuerzos citados anteriormente se incorporaron al modelo numérico para verificar la reducción esperada del nivel tensional en las paredes de los tanques. En la Figura 18 se muestra la distribución de tensiones obtenida para la estructura reforzada. En esta figura se aprecia que las máximas tensiones no superan los 700 kg/cm2 para el estado de cargas más crítico (hipótesis H8), arrojando un coeficiente de seguridad de 3.3, frente a la tensión de fluencia.

Los desplazamientos estimados por el modelo se han reducido sustancialmente, registrándose un máximo corrimiento de 5.6 mm en las proximidades del digestor, tal como se aprecia en la Figura 19.

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Figura 18. Distribución de tensiones en la estructura reforzada

Figura 19. Desplazamientos de la estructura rigidizada 6 Resumen y conclusiones

En este artículo se desarrolló el análisis del colapso de un tanque metálico de gran diámetro mediante un modelo de elementos finitos. El análisis numérico realizado muestra que el colapso se debió al pandeo del tanque debido a la presión externa ejercida por el líquido en la cámara de aireación, y que provoca un estado de compresión uniforme en el sedimentador. El modelo elaborado indica que la falla

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ocurriría cuando el agua alcanza 4.0 m de altura, lo que se corresponde fielmente con las observaciones realizadas por personal que presenció la falla de la estructura.

A partir de los resultados obtenidos se diseñaron refuerzos para garantizar la estabilidad de la estructura, para todos los casos de cargas posibles. Además, y con el objeto de absorber tensiones debido a imperfecciones constructivas, que no pueden tenerse en cuenta en este tipo de modelos, se hizo un análisis del nivel de tensiones existentes en las paredes de los tanques metálicos. Se encontró que el nivel de tensiones era elevado, de acuerdo al tipo de tanque que se estudia, el líquido contenido en el mismo, y su esbeltez. Por estas razones se propuso colocar rigidizadores adicionales a los anteriores, en sentido vertical, con el objeto de reducir las tensiones en las paredes metálicas.

Los refuerzos propuestos se incorporaron en el modelo numérico y su efectividad se comprobó observando que se cumplieron las dos premisas básicas del trabajo:

- Garantizar la estabilidad de la estructura para las máximas cargas de servicio que se esperan. Se logró alcanzando un coeficiente de seguridad mínimo de 4 para el pandeo de los elementos comprimidos. Esto se logró gracias a la incorporación de rigidizadores circunferenciales dispuestos a distintas alturas. - Reducir las tensiones de los elementos de acero para garantizar durabilidad de la estructura y absorber tensiones adicionales no tenidas en cuenta en el modelo debido a imperfecciones constructivas, provocadas por la elevada esbeltez de las chapas. Esto se logró reduciendo en un 25% los niveles de tensiones en los sectores más solicitados, a través de la incorporación de rigidizadores verticales en toda la circunferencia del tanque.

Los rigidizadores se construyeron utilizando las chapas del tanque colapsado. Los rigidizadores propuestos se incorporaron al modelo de la estructura original, lo que permitió concluir su comportamiento satisfactorio, para todas las hipótesis de carga planteadas.

7 Referencias y Bibliografía

1. API Standard 650. “Welded Steel Tanks for Oil Storage”. American Petroleum Institute, 1990.

2. ABAQUS 6.5 “User’s Manual”.

3. INPRES-CIRSOC 103. “Normas Argentinas para Construcciones Sismorresistentes”.

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