Análisis de esfuerzos y deformaciones de un tanque cilíndrico para Gas Natural Vehicular

Abstract

El presente trabajo trata sobre el análisis de esfuerzos y deformaciones de tanques cilindricos para gas natural vehicular, utilizando el método analítico estudiado por Lamé en 1833, verificando los resultados por simulación numérica mediante un software comercial (Cosmos Work) que se basa en la aplicación de la técnica de elementos finitos y por el método experimental (strain gage). El estudio permitirá formular una metodología de cálculo y diseño de cilindros para gas natural vehicular, ya que, es una necesidad prioritaria para nuestro país, dada la disponibilidad del gas natural de Camisea. Actualmente, en el Perú, la tecnología sobre la fabricación de los cilindros para altas presiones no se ha desarrollado aún. La carencia de la metodología destinada al cálculo y diseño de los cilindros, fue una de las razones que nos ha motivado la realización de este trabajo de investigación. Los cilindros importados tienen un costo muy elevado, por lo manifestado requiere la fabricación local para abaratarlos. En este contexto se describen los métodos analíticos, apoyados en la técnica de la simulación numérica y después en la técnica del método experimental con el medidor de deformaciones, para validar el método analítico y las Normas Técnicas existentes que rigen su diseño y fabricación. El objetivo fundamental de este trabajo es, desarrollar la metodología de diseño, para determinar el espesor mínimo de pared del cilindro, para una presión de trabajo de 20 MPa, con la que opera el cilindro. Se calculan los esfuerzos y las deformaciones en el cilindro, utilizando el método analítico, el método numérico y el método experimental. Finalmente se realiza el análisis de los resultados. Culminándose con las conclusiones y recomendaciones del estudio.

The present work tries on the anaiysis of efforts and deformations of cylindricaí tanks for vehicular natural gas, using the analytic method sludied by Lame in 1833, verifying the results for numeric simulation by means of a commercial software (Cosmos Work) that is based in the application of the technique of finite elements and for the experimental method (strain gage). The study will allow formulating a calculation methodology and design of cylinders for vehicular natural gas, since; it is a high-priority necessiiy for our country, given the readiness of the natural gas of Camisea. At the moment, in the Perú, the technology about the production of the cylinders for discharges pressures has not still been developed. The lack of the methodology dedicated to the calculation and design of the cylinders, one of the reasons that has motivated LIS the realiza!ion of this investigation work was. The cared cylinders have a very high cosí, for that manifested it requires the local production to reduce them. In this context the analytic methods are described, supporled in the technique of the numeric simulation and later in the technique of the experimental method with the meter of deformations, to valídate the analytic method and the existent Technical Norms that go vern their design and production. The fundamental objective of this work is, to develop the design methodology, lo determine the mínimum thickness of wall of the cylinder, for a pressure of work of 20 MPa, with which operates the cylinder. The efforts and the deformations are calculated in the cylinder, using the analytic method, the numeric method and the experimental method. Finally he/she is carried out the analysis of the results. Being culminated with the conchisions and recommendations of the study.