Simplificaciones en el Tratamiento Computacional de Condiciones en la Parte Superior de Tanques de Almacenamiento de Fluidos

Abstract

Los tanques de almacenamiento de petróleo u otros líquidos combustibles son estructuras cilíndricas bajas, con o sin techo, cuya estabilidad debe asegurarse frente a acciones externas como presión uniforme, viento y otras que se consideren relevantes. En la práctica el análisis se sobresimplifica, en el sentido que algunos detalles de la estructura se omiten y se sustituyen por otros que no representan la realidad que se construye. Tal es el caso de techos cónicos que no son autosoportados: tales techos consisten en una compleja estructura formada por anillos y vigas que se sostienen en columnas, dado que los techos resultan demasiado flexibles y sin este soporte adicional no podrían mantener su geometría. Sin embargo, en el análisis de estabilidad generalmente se considera un techo “equivalente” que es auto-soportado pero con un espesor mayor al que tiene en la realidad. La equivalencia no se justifica en consideraciones rigurosas sino que se estima tomando el doble o el triple del espesor más delgado de la lámina cilíndrica, estimándose que no habrá cambios significativos en los modos y cargas críticas. Otra simplificación frecuente se hace cuando el tanque está abierto en la parte superior y tiene un anillo rigidizador, que se sustituye en el análisis por una condición de borde que restringe los desplazamientos radiales. En este trabajo se estudian las condiciones de equivalencia a través de comparar las rigideces de la configuración original y la sustituta, con el fin de identificar las características de la simplificación que se hace. A continuación se considera el análisis de estabilidad por bifurcación (LBA) bajo tres condiciones: temperatura, viento y presión uniforme. Se desarrolla una metodología racional de trabajo empleando el programa para propósitos específicos ABAQUS, con el cual se identifican las propiedades equivalentes y se analiza el pandeo para validar la aproximación.