universidad nacional del santa facultad de ingenieria

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
SEMESTRE 2013-I
CILINDROS Y ESFERAS SOMETIDOS A PRESION
I. OBJETIVO
Evaluar los esfuerzos normales de tanques sometidos a presión interior de gases o líquidos .
II. MARCO TEORICO
Una aplicación de las tensiones normales repartidas uniformemente se presenta en el estudio
aproximado de cilindros y esferas de paredes delgadas sometidos a presión interior de gases o
líquidos.
Sea el cilindro representado en el croquis adjunto, está sometido a una presión interior uniforme;
en las paredes se producen normales en dos direcciones, las que actúan en la dirección del eje
geométrico del cilindro se llaman tensiones axiales o longitudinales y las que lo hacen en
dirección perpendicular se llaman tensiones tangentes o transversales
TENSION LONGITUDINAL
p
Eje geométrico
h
σT
σT
TENSION TANGENTE
HIPOTESIS: Se supone que las tensiones de tracción o compresión que existen en la pared del
clindro o esfera se pueden considerar uniformemente distribuidas en el espesor de la pared.
LIMITACIONES, la relación del espesor de la pared al radio de curvatura no debe exceder de 0.10
aproximadamente.
FORMULAS, para el esquema anterior se tiene un cilindro de pared delgada y sometido a una
presión interior uniforme p; el espesor de la pared h y el radio interior r, las tensiones tangentes y
longitudinales que existen en las paredes por causa de esta carga es:
σT = pr
σL = pr
…..ec. (1)
h
…..ec. (2)
2h
Las unidades de las tensiones es en Kgf/cm²
EJEMPLOS
1. Una tubería de agua de fundición de 20 cm de diámetro interior ha de estar sometida a una presión
interior de 14 Kg/cm². ¿Cuál es el espesor mínimo del tubo para que la tensión no exceda de la de
trabajo de 250 Kg/cm²?
σT = pr
h
250 Kg/cm²= 14 Kg/cm² (10 cm)
h = 0.56 cm.
h
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ing. César López Aguilar
ELEMENTOS DE MAQUINAS AGROINDUSTRIALES
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SEMESTRE 2013-I
2. Un tanque esférico de 18 cm de diámetro se utiliza para almacenar gas. La chapa de
envuelta es de 12 mm de espesor y la tensión del material de 1250 Kg/cm². ¿Cuál es la
máxima presión del gas p admisible?
σT = pr
1250 Kg/cm²= p (900)
p = 3.33 Kg/cm².
2h
2 (1.2)
3. Un tanque de un compresor de aire consiste en un cilindro cerrado por dos extremos
semiesféricos. El cilindro tiene 60 cm de diámetro interior y está sometido a una presión
interna de 35 Kg/cm². Si el material es un acero cuyo límite de fluencia es de 2500 Kg/cm² y se
utiliza un coeficiente de seguridad de 3.5, calcular el espesor de la pared necesario. Despreciar los
efectos locales de la unión del cilindro y la semiesfera.
Para este caso se debe considerar la tensión tangente es el doble de la longitudinal, es la crítica del
proyecto y no debe exceder de la máxima tensión de trabajo admisible (2500/3.5) Kg/cm².
2500 Kg/cm²= 35 (30)
3.5
h = 1.47 cm.
h
III. ELEMENTOS A UTILIZAR
Un cilindro de GLP domiciliario de 10 Kg.
Regla centimétrica o wincha
IV. PROCEDIMIENTO
4.1 Cada Subgrupo constituido por 3 ó 4 alumnos observará un cilindro de GLP domiciliario,
medirá las dimensiones del cilindro sometido a presión
4.2 Determinará el espesor del cilindro en los siguientes casos:
a) Usando el material del la fig. MV2 y un coeficiente de seguridad de 3.5.
b) Usando la tensión de fluencia del cobre, Aluminio y Bronce y el mismo coeficiente de
seguridad, Tabla 2, Tabla 3 del módulo TRACCION y COMPRESION
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c) Completará el siguiente cuadro:
MATERIAL
Presión Interna (*)
TENSION Fluencia (Kgf/cm²)
Espesor, h (cm)
ACERO ADN 420
ACERO A-240
COBRE
ALUMINIO
BRONCE
Según la NTP 350.011-1 , ítem 1.2 , considera los recipientes portátiles fabricados con planchas
de acero al carbono y destinadas al consumo doméstico, agrícola, comercial o industrial, con
contenido neto de gas licuado de petróleo de 10 Kg, para una presión de diseño de 1.70 Mpa (
17.34 Kg/cm²) 1 MPa = 10.2 Kg/cm².
V. CUESTIONARIO
1.Dibujar el cilindro del GLP, indicando sus dimensiones y las tensiones aplicadas.
2.Repetir el cuadro anterior, usando el valor de la presión interna, la presión del GLP.
3.Los datos del espesor de la tabla cumple la limitación espesor de la pared y radio de
curvatura.
4. Graficar espesor Vs material, explique la curva
5.Cual es el material que se utilizan en los cilindros de GLP , especifique que norma limita el
uso del material
6.Se puede utilizar cobre, aluminio o Bronce en los cilindros de GLP domiciliarios. Explique
7. A que se refiere el código ASME, sección VIII, división 1. El código ASME, sección II,
parte D.
8.Cuál es el acrónimo de ASME, ASTM, ANSI, ISO.
VI. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
El procedimiento de laboratorio será desarrollado y presentado dentro de las 02 horas que dure el
laboratorio. El cuestionario será presentado y sustentado grupalmente en el próximo laboratorio.
VII.
BIBLIOGRAFIA
RESISTENCIA DE MATERIALES WILLIAM A NASH CAPITULO III
NORMA TECNICA PERUANA 350.011-1 2004 RECIPIENTES PORTATILES DE 10 KG.
E CAPACIDAD PARA GASES LICUADOS DE PETROLEO.
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VIII.
SEMESTRE 2013-I
CONTENIDO DEL INFORME DE LA PRACTICA DOMICILIARIA
1. NOMBRE DEL TEMA
2. Integrantes
3. GRUPO N°
Hora y fecha;
4. OBJETIVO
5. SUSTENTO TEORICO
6. MATERIALES, EQUIPOS, INSTRUMENTOS
7. PROCEDIMIENTO Y MEDICIONES.
8. RESULTADOS. CUESTIONARIO.
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
10. BIBLIOGRAFIA
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Ing. César López Aguilar
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