Consideraciones y cálculos sobre diseño para

Manual de Sistemas de Módulos de Peso de METTLER TOLEDO
Calculando las Fuerzas
de Reacción
El efecto del viento o de los eventos sísmicos en un tanque es definido en términos de
fuerzas de reacción (ascendente, descendente y cortante). Para la aplicación de
ejemplo usada en este apéndice, asumamos que la fuerza cortante horizontal total
equivale a la fuerza aplicada en el centro de gravedad del tanque (c.g.). Esta fuerza
cortante total será distribuida equitativamente entre los soportes del módulo de peso.
Los métodos para determinar las fuerzas del viento y las fuerzas sísmicas en el centro
de gravedad de un tanque son discutidas en el Capítulo 4.
CUIDADO
LOS SIGUIENTES CÁLCULOS SON PROVISTOS COMO NORMAS SOLAMENTE. NO
DEBEN REEMPLAZAR UNA EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE INGENIERÍA DE LA
APLICACIÓN POR UN INGENIERO PROFESIONAL REGISTRADO QUE ESTÉ
FAMILIARIZADO CON LOS CÓDIGOS DE CONSTRUCCIÓN.
Las fuerzas verticales de reacción se calculan usando la Estática, la cual es el estudio
de los cuerpos en reposo (equilibrio). Los siguientes factores se usan para calcular las
fuerzas de reacción en una báscula de tanque:
hT = Altura del Tanque (pies)
hL = Altura de las Patas del Tanque (pies)
d = Diámetro del Tanque (pies)
WT = Peso del Tanque Vacío (libras)
WG = Peso del Tanque Lleno (libras)
R1,2 = Fuerzas de reacción en el Módulo de Peso
RT = Fuerza de reacción en el Módulo de Peso debida al Peso del Tanque Vacío
RG = Fuerza de reacción en el Módulo de Peso debida al Peso del Tanque Lleno
F = Fuerza equivalente debida al Viento o a Eventos Sísmicos (aplicado al tanque
c.g.)
FD = Fuerza Descendente (hacia abajo) en el Módulo de Peso
FU = Fuerza Ascendente (hacia arriba) en el Módulo de Peso
FY = Fuerza Vertical en el Módulo de Peso
MA = Momento sobre el Punto A
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Manual de Sistemas de Módulos de Peso de METTLER TOLEDO
Tanque Circular con
Cuatro Módulos de Peso
El siguiente ejemplo enseña cómo se usa la Estática para calcular las fuerzas de
reacción para una instalación en exteriores de un tanque circular con cuatro módulos
de peso.
F
Nota: F es una fuerza horizontal
aplicada en el centro de gravedad del
tanque. Es usualmente denominada
FW para la fuerza del viento y FEQ o V
para la fuerza sísmica.
d
c.g.
F
hT
W
hL
A
R1
R2
Figura 14-7: Tanque Circular con Cuatro Módulos de Peso
Momento sobre el punto A debido a F (fuerza horizontal en el centro de gravedad del
tanque)
= - F [ hL + 0.5 hT ]
Momento sobre el punto A debido a la fuerza de reacción R1
= 2 R1 d sin 45°
Si un tanque está en equilibrio, la suma de los momentos sobre el punto A equivale a
cero:
ΣMA = 0
Resolver para R1
F [ hL + 0.5 hT ] = 2 R1 d sin 45°
R1 =
2
.
[ hL + 0.5 hT ]
. "" @
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Manual de Sistemas de Módulos de Peso de METTLER TOLEDO
Tanque Lleno, Resolver para RG
ΣFY = 0
2R1 + 2R2 = WG
asumiendo la distribución igual de la carga
R1 = R2 = RG
RG =
9/
"
Tanque Vacío, Resolver para RT
ΣFY = 0
2R1 + 2R2 = WT
asumiendo la distribución igual de la carga
R1 = R2 = RT
RT =
96
"
Fuerza Descendente en un Tanque Lleno
FD = R1 + RG
FD =
.
9/
[ hL + 0.5 hT ] +
. "" @
"
La fuerza máxima hacia abajo (FD) sobre un solo módulo de peso equivale al peso
distribuido del tanque lleno (RG) más la fuerza de reacción hacia abajo causada por el
viento o los eventos sísmicos. Compare esta fuerza hacia abajo máxima con el módulo
de peso que está siendo considerado (ver apéndice 5). Si la fuerza máxima hacia
abajo es mayor que la capacidad nominal, usted debe considerar el uso de un módulo
de peso de mayor capacidad para evitar la sobrecarga.
Fuerza Ascendente en un Tanque Vacío
FU = R1 - RT
FU =
.
96
[ hL + 0.5 hT ] . "" @
"
Sobrecargar los módulos de peso no es el único problema potencial para los tanques
expuestos al viento o a las fuerzas sísmicas. Usted debe considerar también las fuerzas
ascendentes que actúan sobre el tanque. El peso distribuido de un tanque vacío le
ayudará a evitar que el tanque se eleve. Entonces la fuerza hacia arriba neta (FU)
equivale a la fuerza de reacción menos el peso distribuido del tanque vacío (RT).
Compare la fuerza neta hacia arriba (FU) con las clasificaciones de carga ascendente
del módulo de peso que está siendo considerado (ver apéndice 5). Si la fuerza
ascendente neta es mayor que la clasificación de carga ascendente del módulo de
carga, usted debe considerar el uso de un módulo de peso de mayor capacidad o
instalar varillas externas de detención. Un número negativo indica que el peso del
tanque vacío es mayor que la fuerza ascendente causada por el viento o un evento
sísmico.
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