Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
DISENO Y CONSTRUCCION DE UN TANQUE RECTANGULAR DE
400 [m3/dıa] PARA UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES MODALIDAD ELECTROCOAGULACION PARA LA
EMPRESA YAKUPRO CIA. LTDA.
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO MECANICO
PULLAGUARI ARMAS SANTIAGO ANDRES
tiago2008 [email protected]
DIRECTOR: ING. WILLAN MONAR
CO-DIRECTOR: ING. MAURICIO CELY
Quito, Julio 2015
I
DECLARACION
Yo Santiago Andres Pullaguari Armas, juro que el trabajo aquı descrito
es de mi autorıa; que no ha sido previamente presentado para ningun
grado o calificacion profesional; y, que he consultado las referencias bi-
bliograficas que se incluyen en este documento.
La Escuela Politecnica Nacional, puede hacer uso de los derechos co-
rrespondientes a este trabajo, segun lo establecido por la ley de Propie-
dad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional
vigente.
Santiago Andres Pullaguari Armas
II
CERTIFICACION
Certificamos que el presente trabajo fue desarrollado por Santiago Andres
Pullaguari Armas bajo nuestra supervision.
Ing. Willan Monar Ing. Mauricio Cely
DIRECTOR DEL PROYECTO CO-DIRECTOR DEL PROYECTO
III
AGRADECIMIENTOS
Al culminar este proyecto quiero agradecer a mis padres Ana y Cesar, las personas
mas sabias que conozco, quienes, con su apoyo y sus consejos me ensanaron a no
rendirme y dar lo mejor de mi; a mis hermanos Diego, Anita, Patty y mi sobrino Israel
quienes son y siempre seran la razon para ser mejor cada dıa.
A mi familia quienes me brindaron su apoyo cuando lo necesite y me dieron una pala-
bra de aliento para seguir adelante.
A mis profesores que sin su abnegada dedicacion y ensenanzas no habria podido cul-
minar esta etapa de mi vida; en especial al Ing. Willan Monar, al Ing. William Venegas
y al Ing. Mauricio Cely quienes con sus conocimientos y experiencia contribuyeron a
la ejecucion de este proyecto.
A mis amigos que me acompanaron en los buenos y malos momentos fuera y dentro
de las aulas.
A todos ellos quiero decirles:
MUCHAS GRACIAS
IV
DEDICATORIA
Este proyecto es dedicado con mucho carino a mi madre Ana, que siempre encontro esa
palabra justa en el los momentos mas difıciles y me enseno que todo pasa por algo pe-
ro siempre podremos levantarnos; a mi padre Cesar quien con su ejemplo y reganos
me enseno que siempre hay que esforzarse y que no importa si es de dıa o noche
cuando se lucha por la familia y desde muy pequeno me inculco el valor del trabajo.
A mis hermanos quienes con sus locuras y mal humores supieron dar esa alegrıa a mi
vida; a Israel quien llego para poner ese color a mi vida que se me habıa olvidado.
A mis tıos Max, Lenın, Daysi y Elizabeth quienes con sus consejos me llevaron a me-
jorar como persona, siempre apuntar hacia el exito y que el unico lımite es uno mismo,
tambien a mi familia quienes me apoyaron para poder culminar este proyecto.
En especial a alguien quien se adelanto en el viaje eterno, a mi abuelito Julio que sin
saberlo es quien me enseno que se debe dejar todo hasta el final; gracias por esos
pocos momentos que siempre atesoro y los llevare hasta que nos volvamos a encon-
trar.
A Ricardo, Pedro, Mario, Luis, David y los demas vagos del Patron Mejıa, quienes en-
tendimos que ser amigos es para toda la vida y que siempre me han apoyado. A mis
panas de la Poli; Cristian, Jairo, Jonathan, Freddy, Edison, Juanito, Mauricio, a unos
tal Galan Sin Chance y a los panas del volley; con quienes compartimos buenos mo-
mentos dentro y fuera de las mejores aulas del paıs.
A todos mis amigos y amigas quienes compartimos muchos momentos y que son
una razon mas por quienes continuar cumpliendo mis metas. A todo quien directa e
indirectamente colaboro con este proyecto.
PER ASPERA AD ASTRA
V
Indice general
Indice X
Indice de figuras XIII
Indice de tablas XV
Resumen XVI
Presentacion XVIII
1. INTRODUCCION 1
1.1. GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. FUNDAMENTOS TEORICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3. TANQUE METALICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3.1. CLASIFICACION DE TANQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3.1.1. Tanques abiertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1.2. Tanques cerrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1.3. Tanques cilindricos horizontales . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1.4. Tanques cilındricos verticales . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1.5. Tanques esfericos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2. NORMATIVAS APLICADAS A LA FABRICACION DE TANQUES
METALICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2.1. American Society of Mechanical Engineers (ASME) . . 8
1.3.2.2. American Petroleum Institute (API) . . . . . . . . . . . 8
1.3.2.3. American Welding Society (AWS) . . . . . . . . . . . . 8
1.3.2.4. American Institute of Steel Construction (AISC) . . . . 8
1.4. AGUAS RESIDUALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4.1. AGUAS PLUVIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.2. AGUAS BLANCAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.3. AGUAS NEGRAS O URBANAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.4. AGUAS INDUSTRIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4.5. AGUAS AGRARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES . . . . . . . . . . . . . . . . 9
VI
1.5.1. CLASIFICACION DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 10
1.5.1.1. Tratamiento Fısico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.1.2. Tratamiento Quımico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.1.3. Tratamiento Fısico – Quımico . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.1.4. Tratamiento Biologico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR ELECTROCOAGULA-
CION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6.1. VENTAJAS DEL TRATAMIENTO POR ELECTROCOAGULACION 12
1.7. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PROPUESTO
POR LA EMPRESA YAKUPRO CIA. LTDA . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.7.1. ELECTROCOAGULACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.7.2. FLOCULACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.7.3. SEDIMENTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7.4. RECOLECCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.8. TANQUES ELABORADOS POR YAKUPRO CIA. LTDA. . . . . . . . . . 14
2. SELECCION Y DISENO 17
2.1. CONSIDERACIONES DE DISENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. CONSIDERACIONES GENERALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3. MATERIALES PARA FABRICACION DE TANQUES . . . . . . . . . . . 17
2.3.1. ACEROS AL CARBONO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2. ACEROS DE BAJA ALEACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.3. ACEROS INOXIDABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3.4. MATERIALES NO FERROSOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4. NORMATIVA DE FABRICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.1. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION A . . . . . . . . . . . 18
2.4.2. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION B . . . . . . . . . . . 18
2.4.3. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION C . . . . . . . . . . . 20
2.5. SOLDADURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.1. PROCESOS DE SOLDADURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.1.1. Soldadura por arco de metal protegido (SMAW) . . . . 20
2.5.1.2. Soldadura por arco de tungsteno y gas (GTAW) . . . . 21
2.5.1.3. Soldadura por arco de metal y gas (GMAW) . . . . . . 22
VII
2.5.1.4. Soldadura por arco con nucleo fundente (FCAW) . . . 23
2.5.1.5. Soldadura por arco sumergido (SAW) . . . . . . . . . . 23
2.5.2. DENOMINACION DE ELECTRODOS . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2.1. Electrodos para proceso SMAW . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.2.2. Electrodos para proceso FCAW . . . . . . . . . . . . . 26
2.6. PARAMETROS DE EVALUACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1. INSPECCION DE JUNTAS SOLDADAS . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1.1. Inspeccion Visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.1.2. Inspeccion Radiografica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.1.3. Inspeccion por ultrasonidos . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.6.1.4. Inspeccion por Tintas Penetrantes . . . . . . . . . . . . 30
2.6.2. PRUEBA HIDROSTATICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.7. CORROSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.8. PREPARACION DE SUPERFICIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.9. RECUBRIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.10.DISENO DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.11.DIMENSIONAMIENTO DE MODULOS DEL TANQUE . . . . . . . . . . 38
2.11.1. MODULO DE ELECTROCOAGULACION . . . . . . . . . . . . . 38
2.11.2. MODULO DE FLOCULACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.11.3. MODULO DE SEDIMENTADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.11.4. MODULO DE RECOLECCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.12.DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.13.ELEMENTOS DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.13.1. ESPESOR DE PARED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.13.2. SKID O BASE DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.13.2.1. Distancia entre soportes . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.13.2.2. Perfil longitudinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.13.2.3. Perfil transversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.13.3. ATIESADORES HORIZONTALES . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.13.3.1. Numero de atiesadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.13.3.2. Separacion entre elementos atiesadores . . . . . . . . 47
2.13.3.3. Carga que soporta cada atiesador . . . . . . . . . . . . 48
VIII
2.13.4. PLACAS FLOCULADORAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.13.4.1. Espaciamiento entre placas floculadoras . . . . . . . . 50
2.13.4.2. Dimensiones de la placa floculadora . . . . . . . . . . . 50
2.13.5. VERTEDERO RECTANGULAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.13.6. PLACAS DE IZAJE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.13.7. ESCALERAS Y PLATAFORMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.13.8. SELECCION DE ACCESORIOS DE PURGADO . . . . . . . . . 55
2.13.9. JUNTAS SOLDADURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.13.9.1. Soldadura a Tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.13.9.2. Soldadura de Filete (T) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.13.9.3. Soldaduras Discontinuas . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3. SIMULACION DEL TANQUE 59
3.1. ANSYS16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1.1. MODULO STATIC STRUCTURAL . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.2. CONTACTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.3. MALLADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.1.4. INGRESO DE VARIABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.1.5. POSTPROCESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2. SIMULACION DEL TANQUE RECTANGULAR . . . . . . . . . . . . . . 64
3.2.1. SIMULACION DEL SKID DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . 64
3.2.1.1. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.2. SIMULACION DEL CUERPO DEL TANQUE . . . . . . . . . . . 67
3.2.2.1. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3. ANALISIS DE RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.1. ANALISIS DEL SKID DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.2. ANALISIS DEL CUERPO DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . 70
4. FABRICACION DEL TANQUE 71
4.1. MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2. PREPARACION DEL MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.1. CORTE DE PERFILES ESTRUCTURALES . . . . . . . . . . . . 72
4.2.2. CORTE DE PLANCHAS METALICAS . . . . . . . . . . . . . . . 72
IX
4.2.3. DOBLADO DE PLANCHAS METALICAS . . . . . . . . . . . . . 73
4.2.4. PREPARACION SUPERFICIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2.5. RECUBRIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.3. FABRICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.1. FABRICACION DEL SKID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.2. FABRICACION DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4. TRANSPORTE DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.5. MANTENIMIENTO DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5. AN ´
5.1.4. COSTO DE FABRICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.1.5. COSTO DE RECUBRIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.2. COSTOS INDIRECTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.2.1. COSTO DE INSUMOS DE FABRICACION . . . . . . . . . . . . 88
5.2.2. COSTO DE INSUMOS DE SEGURIDAD . . . . . . . . . . . . . 88
5.2.3. COSTO DE INSUMOS PARA EQUIPOS . . . . . . . . . . . . . . 89
5.2.4. COSTO DE INSUMOS PARA RECUBRIMIENTO . . . . . . . . . 90
5.2.5. COSTO DE INGENIERIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2.6. COSTO DE TRANSPORTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2.7. COSTO TOTAL DEL TANQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Bibliograf´
Apendice 99
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 93
••••••••••••••••6.1. CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.2. RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
ALISIS DE COSTOS 85
5.1. COSTOS DIRECTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.1.1. COSTO DE MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.1.2. COSTO DE ACCESORIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.1.3. COSTO DE CORTE Y DOBLADO . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
ıa 98
X
A. TABLAS Y GRAFICAS PARA DISENO 99
A.1. Valor de σ para tanques rectangulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
A.2. Dimensiones de modulos de tratamiento de aguas . . . . . . . . . . . . 99
B. CATALOGOS DE PERFILES Y ACCESORIOS 100
B.1. Caracterısticas de perfil IPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
B.2. Caracterısticas de perfil angulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
B.3. Caracterısticas de perfil Canal U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
B.4. Caracterısticas de tubo cuadrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
B.5. Caracterısticas de tubo redondo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
B.6. Caracterısticas de brida soldable con cuello . . . . . . . . . . . . . . . . 103
C. FABRICACION DEL TANQUE 104
C.1. Caracterısticas del equipo para corte oxiacetileno . . . . . . . . . . . . 104
C.2. Especificaciones de electrodo E6010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
C.3. Especificaciones de electrodo E71T-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
C.4. Esquema de paso de peregrino para proceso de soldadura . . . . . . . 107
D. CRONOGRAMA DE FABRICACION 108
E. ESPECIFICACIONES DE RECUBRIMIENTOS 109
E.1. Recubrimiento Sigma 280 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
E.2. Recubrimiento Sigma 300 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
E.3. Recubrimiento Amerpox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
E.4. Recubrimiento Fosfapox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
F. FOTOGRAFIAS DE LA FABRICACION DEL TANQUE 115
G. FOTOGRAFIAS ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES 120
H. MANTENIMIENTO DEL TANQUE 123
I. PLANOS DE FABRICACION 124
XI
Indice de figuras
1.1. Croquis del sitio de instalacion del tanque para tratamiento de aguas
residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Tanque para almacenamiento de crudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3. Clasificacion de tanques de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4. Tanque abierto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5. Tanque cerrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6. Tanque cilındrico horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.7. Tanque cilındrico vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.8. Tanque esferico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.9. Celda de electrocoagulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.10.Proceso de electrocoagulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.11.Proceso de floculacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.12.Proceso de sedimentacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.13.Componentes de una planta de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1. Proceso SMAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2. Proceso GTAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3. Proceso GMAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4. Proceso FCAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5. Proceso SAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6. Codigo para electrodos bajo la norma AWS A5.1 . . . . . . . . . . . . . 26
2.7. Codigo para electrodos bajo la norma AWS A5.20 . . . . . . . . . . . . 27
2.8. Galga para inspeccion visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.9. Proceso de inspeccion radiografica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.10.Equipo utilizado en inspeccion por ultrasonidos . . . . . . . . . . . . . . 30
2.11.Proceso de la tecnica de inspeccion por lıquidos penetrantes . . . . . . 31
2.12.Pared de un tanque atacada por excesiva corrosion . . . . . . . . . . . 33
2.13.Aplicacion de recubrimiento industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.14.Dimensiones del tanque rectangular para tratamiento de agua residual 40
2.15.Distancia en que actua la carga distribuida . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.16.Distrinucion de atiesadores horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
XII
2.17.Disposicion de cargas en la pared del tanque . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.18.Dimensiones principales de un vertedero rectangular . . . . . . . . . . . 52
2.19.Placa de izaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.20.Junta a tope con penetracion completa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.21.Junta de filete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.22.Soldadura discontinuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.1. Modulos del programa ANSYS 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2. Modulo Static Structural de ANSYS 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3. Tabla de contenido del proceso de contactos de ANSYS 16 . . . . . . . 61
3.4. Mallado de un modelo realziado en ANSYS 16 . . . . . . . . . . . . . . 62
3.5. Calidad de mallado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6. Diferentes tipos de cargas usadas en Static Strutural . . . . . . . . . . . 63
3.7. Analisis de deformacion de un modelo en ANSYS 16 . . . . . . . . . . . 64
3.8. Mallado y grafica de calildad del skid del tanque . . . . . . . . . . . . . 65
3.9. Presion que soporta el skid del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.10.Deformacion del skid del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.11.Esfuerzo que resiste el skid dle tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.12.Factor de seguridad del skid del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.13.Relacion de aspecto del tanque rectangular . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.14.Presion hidrostatica que soporta el tanque . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.15.Deformacion del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.16.Factor de seguridad del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1. Plancha de acero A36 para la fabricacion del tanque . . . . . . . . . . . 72
4.2. Corte con oxiacetileno de un perfil estructural . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.3. Planchas de acero A36 para ser dobladas . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.4. Compresor utilizado en recubrimientos industriales . . . . . . . . . . . . 75
4.5. Fabricacion del skid del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.6. Recubrmiento epoxico en un cordon de soldadura . . . . . . . . . . . . 78
4.7. Fabricacion del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.8. Fabricacion del cuerpo del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.9. Soldadura de elementos atiesadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
XIII
4.10.Soldadura de una brida del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.11.Fabricacion de escalera del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.12.Tanque rectangular terminado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.13.Tanque rectagular aplicado recubrimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.14.Transporte del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.15.Transporte del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.16.Desembarque del tanque en el sitio de intalacion . . . . . . . . . . . . . 84
D.1. Cronograma de Fabricacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
E.1. Hoja de datos para recubrimiento Sigma 280 . . . . . . . . . . . . . . . 109
E.2. Hoja de datos para recubrimiento Sigma 280 . . . . . . . . . . . . . . . 110
E.3. Hoja de datos para recubrimiento Sigma 300 . . . . . . . . . . . . . . . 111
E.4. Hoja de datos para recubrimiento Sigma 300 . . . . . . . . . . . . . . . 112
E.5. Hoja de datos para recubrimiento Amerpox . . . . . . . . . . . . . . . . 113
E.6. Hoja de datos para recubrimiento Fosfapox . . . . . . . . . . . . . . . . 114
F.1. Fabricacion del skid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
F.2. Fabricacion de las paredes del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
F.3. Montaje de atiesadores externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
F.4. Fabricacion de escalera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
F.5. Fabricacion de escalera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
F.6. Transporte del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
F.7. Desembarque del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
G.1. Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque . . . . . . . . . . . 120
G.2. Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque . . . . . . . . . . . 121
G.3. Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque . . . . . . . . . . . 122
H.1. Check List de la Planta de Tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
XIV
Indice de tablas
1.1. Uso de tanque metalicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Componentes de una planta fabricada por la empresa YAKUPRO CIA.
LTDA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1. Materiales para la fabricacion de tanques. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2. Procesos para soldadura de tanques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3. Caracterısticas de electrodos para proceso SMAW . . . . . . . . . . . . 26
2.4. Caracterısticas de electrodos para proceso FCAW . . . . . . . . . . . . 27
2.5. Ensayos No Destructivos utilizados en tanques . . . . . . . . . . . . . . 32
2.6. Especificacion para preparacion de superficies. . . . . . . . . . . . . . . 34
2.7. Dimensiones de las planchas para la fabricacion del tanque . . . . . . . 39
2.8. Volumenes de modulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.9. Propiedades del acero ASTM A36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.10.Valores de factor αn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.11.Espesor de pared . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.12.Momentos de flexion para seleccion de perfil longitudinal . . . . . . . . 45
2.13.Esfuerzo maximo para seleccion de perfil longitudinal . . . . . . . . . . 46
2.14.Numero de atiesadores horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.15.Separacion de atiesadores horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.16.Alturas a la que se colocara cada atiesador . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.17.Seleccion de elemento atiesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.18.Dimensiones de placas floculadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.19.Valores de Ce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.20.Dimensiones de vertedero rectangular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.21.Dimensiones de placa de izaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.22.Espesor de refuerzo en juntas a tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.23.Garganta para juntas de filete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1. Preparacion superficial para el tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2. Recubrimientos utilizados en el tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3. Herramientas utilizadas en la fabricacion del tanque . . . . . . . . . . . 76
5.1. Costo de Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
XV
5.2. Costo de accesorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.3. Costo de corte y doblado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.4. Costo de fabricacion del tanque. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.5. Costo de recubrimiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.6. Costo de insumos de fabricacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.7. Costo de insumos de implementos de seguridad . . . . . . . . . . . . . 89
5.8. Costo de insumos para equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.9. Costo de insumos para recubrimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.10.Costo de Ingenierıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.11.Costo de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.12.Costo total de la fabricacion del tanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
A.1. Volumenes de modulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
XVI
RESUMEN
El aumento de la poblacion y de la actividad del hombre ha hecho que los recursos
con que se cuenta disminuyan progresivamente, ası tambien el recurso hıdrico progre-
sivamente se ha ido contaminado por el uso desmedido de este. Una alternativa viable
para disminuir la carga contaminante del agua que ha sido utilizada por el hombre es
darle un tratamiento; el mismo que mediante procesos fisicos y/o quımicos permite
obtener agua menos contaminada para que pueda ser desechada a las alcantarillas o
una vertiente natural.
Es por este motivo que el presente proyecto tiene como objetivo disenar y construir un
tanque metalico para el tratamiento de aguas residuales bajo la modalidad de electro-
coagulacion; este tanque sera fabricado por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA; esta
empresa brinda servicios de tratamiento y potabilizacion de agua fuera y dentro del
paıs. El presente proyecto consta de 6 capıtulos que se describen a continuacion:
En el primer capıtulo, se muestra los fundamentos teoricos sobre los tanques, sus ti-
pos, caracterısticas, usos y normativas de diseno y fabricacion. Ademas se muestra
los diferentes procesos de tratamiento de aguas haciendo enfasis en el proceso por
electrocoagulacion y tambien las caracterısticas que presentan los tanques fabricados
por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA.
En el segundo capıtulo, se indican consideraciones tales como materiales de fabri-
cacion, tipo de procesos de soldadura que se toman en cuenta para el diseno y fa-
bricacion del tanque. Tambien se detallan procesos de preparacion de superficies,
recubrimiento e inspeccion del tanque.
En el tercer capıtulo, se desarrolla el diseno de cada elemento y la seleccion de los
accesorios que constituyen el tanque. Ademas se muestra el analisis de simulacion
del tanque, para esto se utiliza el programa ANSYS16 que nos permite conocer valo-
res de esfuerzos, deformaciones, etc., los mismos que permiten validar el diseno del
tanque.
XVII
En el cuarto capıtulo, se detalla el proceso de fabricacion del tanque, transporte y
montaje en el sitio destinado para su uso. La fabricacion del tanque se basa en planos
de taller y en conjunto realizados.
En el quinto capıtulo, se realiza el analisis de costos, tomando en cuenta el gasto que
conlleva el diseno, fabricacion, transporte y montaje del tanque metalico.
En el sexto capıtulo, se presentan las conclusiones obtenidas al finalizar este el pro-
yecto y recomendaciones que se debe tener en cuenta al momento de fabricar el
tanque.
XVIII
PRESENTACION
El aumento en la poblacion en el paıs como tambien la actividad industrial, ha hecho
que el consumo de agua aumente; la misma que, despues de su uso tiene una carga
contaminante que no se tiene en cuenta al momento de ser desechada y que es no-
civa para las personas y el medio ambiente. Para poder mejorar la calidad del agua
lo que se utilizan varios procesos para lograr su purificacion y disminucion de carga
contaminante y que esta sea apta para su utilizacion o para su desecho.
Es por este motivo que el presente proyecto tiene como objetivo principal disenar y
fabricar un tanque rectangular para un sistema de tratamiento de aguas residuales
modalidad electrocoagulacion; con la finalidad de disminuir la carga contaminante del
agua proveniente de un conjunto habitacional ubicado en la provincia de Babahoyo;
por lo que se ha adquirido un compromiso con la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. de-
dicada a prestar servicios sistemas de purificacion y tratamiento de agua residual.
Partiendo de los parametros de diseno se fabricara un tanque metalico que cons-
tara de varios procesos que permiten un tratamiento que garantice que la calidad del
agua este dentro de los valores permitidos por las normativas vigentes. Mediante este
proyecto se realiza un aporte al cambio de la matriz productiva del paıs mejorando la
actual situacion y beneficiando al sector productivo del paıs.
1
INTRODUCCION
1.1. GENERALIDADES
El tanque fabricado por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA; ser´
on Clemente Baquerizo en la ciudad de Babahoyo ubicado
en la provincia de Los Rıos. El espacio fısico con que se cuenta para la instalacion del
tanque metalico que servira para el tratamiento de aguas residual es de 60 m2.
En la figura (1.1), se aprecia un croquis del lugar donde se instalara el sistema de tra-
tamiento de aguas residuales y el espacio fısico donde se colocara el tanque fabricado
para el tratamiento de agua por electrocoagulacion.
Figura 1.1: Croquis del sitio de instalacion del tanque para tratamiento de aguas residuales
Fuente: MIDUVI
CAPITULO 1
a utilizado como una
planta compacta para el tratamiento de aguas residuales para el proyecto de reasenta-
miento ubicado en el cant ´
2
1.2. FUNDAMENTOS TEORICOS
En esta seccion se presentan conceptos necesarios para el diseno y construccion del
tanque metalico, el cual es el objetivo de este proyecto de titulacion; los mismos que
permiten tener un mejor entendimiento de los procesos que se van a utilizar para lograr
cumplirlo.
1.3. TANQUE METALICO
Un tanque es un recipiente que se utiliza para el almacenamiento de algun tipo de flui-
do como agua, aire, oxıgeno, o petroleo; o tambien para un proceso por ejemplo para
tratamiento de agua residual. El uso de los tanques facilita mucho las operaciones que
se necesita realizar con estos fluidos y tambien beneficia en el ahorro de espacio fısico
que se cuenta para dichas operaciones. En la figura (1.2) se puede apreciar un tanque
utilizado para el almacenamiento de crudo.
Figura 1.2: Tanque para almacenamiento de crudo
Fuente: (Proditanques, 2015)
1.3.1. CLASIFICACION DE TANQUES
Existen diferentes aspectos que se utilizan para clasificar a los tanques, a continuacion
se muestra en la figura (1.3), varios aspectos que permiten clasificarlos.
3
Fig
ura
1.3
:C
lasifi
cacio
nde
tanques
de
alm
acenam
iento
4
1.3.1.1. Tanques abiertos
Los tanques abiertos son comunmente utilizados como tanque homogenizador, tanque
para operaciones como reactores quımicos, depositos, sedimentadores, etc. Estos re-
cipientes son fabricados de acero, polımero o concreto, sin embargo en los procesos
industriales son construidos de acero debido a su bajo costo y facil fabricacion y man-
tenimiento. En la figura (1.4) se puede apreciar un tanque de este tipo.
Figura 1.4: Tanque abierto
1.3.1.2. Tanques cerrados
Los tanques cerrados son comunmente utilizados cuando el fluido (combustibles o
gas) es toxico. Sustancias quımicas peligrosas, como acidos o sosa caustica son al-
macenadas en recipientes cerrados. La decision de que un recipiente abierto o cerrado
sea usado dependera del fluido a ser almacenado. En la figura (1.5) se puede apreciar
un tanque de este tipo.
5
Figura 1.5: Tanque cerrado
Fuente: (Azteca Noticias, 2015)
1.3.1.3. Tanques cilindricos horizontales
Los tanques cilındricos horizontales, generalmente son utilizados para contener volume-
nes bajos, debido a que presentan problemas por fallas de corte y flexion. En la figura
(1.6) se puede apreciar un tanque de este tipo.
Figura 1.6: Tanque cilındrico horizontal
Fuente: (Talleres Godoy, 2015b)
1.3.1.4. Tanques cilındricos verticales
Este tipo de tanques permiten almacenar grandes cantidades volumetricas con un
costo bajo. Con la limitante que solo pueden ser usados a presion atmosferica o pre-
siones internas relativamente pequenas. En la figura (1.7) se puede apreciar un tanque
de este tipo.
6
Figura 1.7: Tanque cilındrico vertical
Fuente: (Talleres Godoy, 2015a)
1.3.1.5. Tanques esfericos
Son utilizados para almacenar grandes volumenes bajo presiones atmosfericas es nor-
malmente de los recipientes esfericos. Las capacidades y presiones utilizadas varıan
grandemente. Su rango de capacidad es de 1000 hasta 25000 Psi. Son utilizados para
el almacenamiento de aceites muy volatiles que desarrollan alta presion de vapor. En
la figura (1.8) se puede apreciar un tanque de este tipo.
Figura 1.8: Tanque esferico
Fuente: (INSSEL, 2015)
7
En la tabla (1.1) se muestra varios tipos de tanques y sus usos mas comunes.
Tabla 1.1: Uso de tanque metalicos.
Tipos de tanquesTanque
Abierto
Tanque
con
techo
flotante
Tanque
con
techo
conico
soportado
con techo
flotante
interno
Tanque
con
techo
conico
o domo
autoso-
portado
Tanque
con techo
conico
soportado
Tanque
con
techo
conico
o domo
autoso-
portado
con
techo
flotante
interno
Presion de almacenamiento Atm. Atm. Atm.
0,36
a 0,07
psi
0,07
a 0,04
psi
Atm.
P
r
o
d
u
c
t
o
Agua Potable x x
Agua No Tratada x x x
Desmineralizada x
Gasolina x x x x
Keroseno x x x
Diesel x x
Aceites x x
Asfalto x x
Fuente:(Mateus y Vivas, 2007)
1.3.2. NORMATIVAS APLICADAS A LA FABRICACION DE
TANQUES METALICOS
Para la fabricacion de tanques se tienen diferentes codigos de construccion que consi-
deran aspectos importantes como diseno de elementos, seleccion de materiales, tipos
de accesorios, tipo de juntas, pruebas y ensayos, inspecciones, etc.; estos codigos
son desarrollados, revisados y editados por instituciones u organizaciones que han
permitido mejorar los disenos y metodos de construccion de los tanques.
8
1.3.2.1. American Society of Mechanical Engineers (ASME)
Es una asociacion de profesionales que se encarga de realizar normas enfocadas
al diseno, construccion, inspeccion y pruebas para equipos, entre otros, calderas y
recipientes sujetos a presion.
1.3.2.2. American Petroleum Institute (API)
Es la principal asociacion implicada en la produccion, refinamiento, distribucion, y mu-
chos otros aspectos de la industria petrolera. Las principales funciones de este instituto
son la negociacion con las agencias gubernamentales, asuntos legales, investigacion
en equipos, sistemas de succion y almacenamiento de crudo. Esta investigacion per-
mite redactar normas y lineamientos encaminados al mejoramiento de cada proceso.
1.3.2.3. American Welding Society (AWS)
Esta sociedad se encarga del desarrollo tecnologico de la soldadura de materiales.
Las normas y certificaciones expedidos por la AWS son reconocidas y utilizadas en
la mayorıa de los paıses. Estas normas permiten tener una mejor eficiencia y calidad
en la practica. Ademas la AWS sugiere criterios para la produccion y la evaluacion de
todos los tipos de productos y materiales de soldadura.
1.3.2.4. American Institute of Steel Construction (AISC)
Este instituto se fundamenta en el diseno y la construccion de la industria estructu-
ral. La AISC esta relacionada con las actividades tecnicas y de creacion de mercado,
incluyendo: especificacion y desarrollo de codigo, la investigacion, la educacion, la
asistencia tecnica, certificacion de calidad, la normalizacion y el desarrollo del merca-
do. AISC tiene una larga tradicion de servicio a la industria de la construccion de acero
que proporciona informacion oportuna y confiable.
1.4. AGUAS RESIDUALES
Se definen como las aguas que el hombre ha utilizado para actividades domesticas o
industriales, las cuales se convierten en vehıculo de desechos; su origen resulta de
9
la combinacion de lıquidos y residuos solidos que son trasportados por un sistema de
alcantarillado hasta su desecho final. (LLanos, 2013)
1.4.1. AGUAS PLUVIALES
Son aguas producto de las precipitaciones atmosfericas (lluvia, granizo); se caracte-
rizan por tener una gran aportacion en el caudal. Los contaminantes se incorporan al
pasar el agua por la superficie.
1.4.2. AGUAS BLANCAS
Son aguas procedentes de la escorrentıa superficial (el flujo del agua, lluvia, nieve, u
otras fuentes, sobre la tierra) y de drenajes (aguas salobres, filtraciones de alcantari-
llado, etc.).
1.4.3. AGUAS NEGRAS O URBANAS
Son aguas procedentes de la actividad humana domestica, o la mezcla de actividades
comerciales, industriales y agrarias, y con la de drenajes. Su volumen es menor que
el de las aguas blancas.
1.4.4. AGUAS INDUSTRIALES
Aguas procedentes de preparacion de materia prima, elaboracion y terminado de pro-
ductos; en este tipo de aguas pueden aparecer iones metalicos, productos quımicos,
hidrocarburos, detergentes. (Latorre, 2012)
1.4.5. AGUAS AGRARIAS
Son aguas producto de la actividad agrıcola y ganadera. Normalmente esta agua con-
tiene fertilizante, pesticidas, plaguicidas, estiercol, residuos varios, etc.
1.5. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Al momento de realizar la desinfeccion del agua residual se debe tomar en cuenta las
caracterısticas del agua y de las propiedades del agua a descargarse. Los propiedades
10
del agua depende del lugar de descarga, ya sea vertiente natural (mar, lago, rıo, etc.)
o alcantarillado. (Hernandez Munoz, Hernandez Lehmann, y Galan, 1996)
1.5.1. CLASIFICACION DE TRATAMIENTO DE AGUAS RE-
SIDUALES
Para el tratamiento de aguas residuales se cuentan con varios tipos dependiendo prin-
cipalmente del grado de contaminacion que tiene el agua.
1.5.1.1. Tratamiento Fısico
Uno de los procesos mas importantes en la purificacion del agua residual es la eli-
minacion de partıculas solidas, disueltas o en suspension que se encuentran en el
agua, los metodos mas comunes para depurar estas partıculas son: sedimentacion,
filtracion, homogenizacion, gasificacion, destilacion y floculacion.
1.5.1.2. Tratamiento Quımico
Este tratamiento tiene como proceso la separacion de impurezas del efluente median-
te la interaccion con uno o mas reactivos para producir floculos, que es un compuesto
quımico insoluble que absorbe la materia coloidal, envolviendo a los solidos suspendi-
dos no sedimentables y que se deposita rapidamente. Los procesos mas empleados
son: oxidacion, desinfeccion, neutralizacion e intercambio ionico.
1.5.1.3. Tratamiento Fısico – Quımico
Este proceso es a combinacion de los dos anteriores fısico y quimico; este proceso
permite tener una mejor depuracion. Los procesos mas conocidos son: coagulacion,
aditivos para cambiar la tension superficial, inhibicion de corrosion.
1.5.1.4. Tratamiento Biologico
Este tipo de tratamiento se basa en la eliminacion de contaminantes del efluente por
medio de actividad biologica de microorganismos; se utiliza comunmente para tratar
11
agua de desecho que contiene materia organica disuelta. Entre los procesos biologi-
cos mas conocidos tenemos: filtro percolador, lodos activados
1.6. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR
ELECTROCOAGULACION
Comunmente para la eliminacion de la carga contaminante que se encuentra en las
aguas residuales se utiliza agentes quımicos para que se de el proceso de desinfec-
cion y coagulacion; una nueva alternativa para evitar el uso de estos agentes es la
electrocoagulacion.
La electrocoagulacion es el proceso para eliminar contaminantes que se encuentran
suspendidos, disueltos o emulsificados presentes en el agua, producto de la aplicacion
de un potencial electrico a traves de un sistema anodo - catodo inmerso en el agua.
En la figura (1.9) se puede apreciar una celda de electrocoagulacion.
Figura 1.9: Celda de electrocoagulacion
Fuente: (Morales, 2015)
Para esto se utiliza una celda electroquımica, que es un juego de placas que se hallan
dispuestas de manera paralela y son conectadas en serie; una hace de catodo y la
otra de anodo. El anodo se lo conoce como electrodo de sacrificio y el catodo se man-
tiene igual. Los iones producidos son los encargados de desestabilizar las partıculas
contaminantes en el agua haciendo que se facilite la formacion de coagulos.
12
Estas celdas de electrocoagulacion suelen estar compuestas de diferentes materiales
lo que ayuda a tener una mayor efeciencia del sistema de tratamiento. En la electro-
coagulacion el coagulante se forma “in situ” mediante las reacciones por las cuales se
tiene la produccion de iones del electrodo de sacrificio. (Arango Ruiz, 2005)
1.6.1. VENTAJAS DEL TRATAMIENTO POR ELECTROCOA-
GULACION
Tiende a llevar las aguas tratadas cerca de un PH neutro.
Produce efluentes con menos contenido de Total de Solidos Disueltos (TDS) en com-
paracion con los tratamientos quımicos convencionales.
Evita la utilizacion de productos quımicos, evitandose ası la contaminacion secunda-
ria, causada por sustancias quımicas anadidas.
Elimina requerimientos de almacenamiento y uso de productos quımicos, siendo una
tecnica amigable con el medio ambiente.
Debido a las burbujas de gas, se producen corrientes ascendentes descendentes de
la solucion, ocasionando ası un aumento en la eficiencia de la desestabilizacion. Esta
agitacion espontanea, evita la agitacion mecanica.
1.7. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RE-
SIDUALES PROPUESTO POR LA EMPRESA
YAKUPRO CIA. LTDA
Para realizar un tratamiento de desinfeccion a aguas residuales normalmente se com-
binan varios procesos (fısicos, quımicos y biologicos) para que la desinfeccion sea
satisfactoria y entre en parametros aptos para su desecho. El tratamiento que se rea-
lizara en el tanque metalico consta de los siguientes procesos.
13
1.7.1. ELECTROCOAGULACION
La electrocoagulacion es un proceso que permite eliminar los contaminantes que se
suspendidos, disueltos o emulsificados presentes en el agua, producto de la aplicacion
de un potencial electrico a traves de un sistema anodo - catodo inmerso en el agua.
En la figura (1.10) se aprecia una celda de electrocoagulacion en funcionamiento.
Figura 1.10: Proceso de electrocoagulacion
1.7.2. FLOCULACION
Es un proceso por el cual mediante la agitacion de la masa coagulada, que permite el
crecimiento y aglomeracion de los floculos recien formados con la finalidad de aumen-
tar el tamano y peso para que puedan sedimentarse con facilidad. En la figura (1.11)
se aprecia un floculador hidraulico de flujo vertical que es el fabricado por la empresa.
Figura 1.11: Proceso de floculacion
Fuente: (SENA, 2015)
14
1.7.3. SEDIMENTACION
Es un proceso que se realiza despues de la coagulacion y la floculacion; la sedimenta-
cion sea da por efecto de la gravedad que se encarga de que los solidos suspendidos
se asienten para su posterior purga. En la figura (1.12) se aprecia un sedimentador de
placas inclinadas conocido tambien como sedimentador de alta rata.
Figura 1.12: Proceso de sedimentacion
Fuente: (Garcıa, 2015)
1.7.4. RECOLECCION
En esta etapa, el agua que ya ha sedimentado se recolecta para su desecho o un
posterior tratamiento que afine mucho mas la calidad del agua, esta etapa es la ultima
del tratamiento que se realiza en el tanque metalico.
1.8. TANQUES ELABORADOS POR YAKUPRO CIA.
LTDA.
Los tanques utilizados para tratamiento de aguas residuales que la empresa YAKU-
PRO CIA. LTDA. fabrica son tanques abiertos rectangulares. Este tipo de tanques son
utilizados para depositos o tanques para proceso. Las plantas compactas fabricadas
por la empresa permiten una mejor ocupacion del area fısica donde se va ha ser colo-
cado, una mejor facilidad de fabricacion, un mantenimiento facil y un bajo costo.
15
Los tanques rectangulares fabricados por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. presen-
tan grandes beneficios principalmente porque pueden ser instalados en la mayorıa de
lugares, debido a su optimizacion de espacio; ademas se puede realizar varios proce-
sos en un mismo tanque. Las plantas compactas de tratamiento de aguas residuales
tienen los componentes que se muestran en la tabla (1.2).
Tabla 1.2: Componentes de una planta fabricada por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA.
COMPONENTES DESCRIPCION
1 Skid
Es la parte estructural que sirve de base del
tanque metalico, esta constituido por perfiles
IPN, UNP, canales o anguloslos cuales son
soldados.
2 Cuerpo del tanque
Es el conjunto de modulos donde se realizan
el proceso de eliminacion de la carga conta-
minante, siendo este un proceso continuo.
3Atiesadores horizontales
externos
Son perfiles estructurales (UPN, angulos), que
permiten rigidizar al tanque. Su numero
depende del tamano del tanque.
4 Atiesadores Internos
Son perfiles estructurales (tubo cuadrado) que
ayudan a los atiesadores externos con la carga
producida por la presion hidraulica.
5Escaleras, pasamanos y
plataformas
Son componentes que permiten la inspeccion
y mantenimiento del tanque.
6 Accesorios soldables
Son elementos que van unidos al tanque y
permiten la evacuacion de sedimentos y
grasas producto del tratamiento que se realiza
en el tanque.
En la figura (1.13) se aprecia una planta para tratamiento de aguas residuales con sus
principales componentes.
16
Figura 1.13: Componentes de una planta de tratamiento
17
SELECCION Y DISENO
2.1. CONSIDERACIONES DE DISENO
Se deben de tener varias consideraciones al momento de diseno y fabricacion del
tanque; estas consideraciones se describen a continuacion.
2.2. CONSIDERACIONES GENERALES
Los recipientes a presion se disenaran para soportar cargas internas y externas, car-
gas de viento, peso del recipiente y temperatura; los mismos que se fabricaran sin
elementos atiesadores cuando no excedan 1 m3 de capacidad.
Las aberturas de 2 1/2 pulgadas y mayores deberan ser bridadas, las mismas que
seran reforzadas para evitar el excesivo deterioro por corrosion.
Las dimensiones del tanque para que sea trasnportado por medio de plataforma o una
cama baja, sin permiso tendran un ancho maximo de 3,5 metros, un largo maximo de
10 metros y una altura del tanque, maximo de 3,5 metros.
2.3. MATERIALES PARA FABRICACION DE TAN-
QUES
Los materiales para la fabricacion de tanques son diversos y depende mucho de las
aplicaciones que se les va a dar, a continuacion se muestra los principales materiales
de fabricacion para tanques metalico.
2.3.1. ACEROS AL CARBONO
Es el mas disponible y economico que se puede encontrar en el mercado y son reco-
mendados para la mayorıa de tanques donde no existan altas temperaturas.
CAPITULO 2
18
2.3.2. ACEROS DE BAJA ALEACION
Sirven para la fabricacion de tanques con condiciones especıficas de uso. Son mas
costosos que los fabricados con aceros al carbono. Tienen mejores propiedades que
los aceros al carbono.
2.3.3. ACEROS INOXIDABLES
Son mucho mas costosos que los dos anteriores y son mucho mas resistentes a la
corrosion.
2.3.4. MATERIALES NO FERROSOS
Se utilizan estos materiales para contener sustancias con alta capacidad corrosiva.
Para la fabricacion del tanque se utilizaran materiales que se encuentren en el merca-
do nacional ası como tambien los accesorios que seran instalados. En la tabla (2.1)
de la pagina siguiente, se aprecia los materiales mas utilizados en la construccion de
tanques.
2.4. NORMATIVA DE FABRICACION
Para la fabricacion del tanque de este proyecto se utilizara la norma ASME VIII division
1, para RECIPIENTES A PRESION. Esta norma consta de las siguientes subseccio-
nes. (ASME, 2005)
2.4.1. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION A
La subseccion A trata de los requisitos para materiales, diseno, superficies, refuerzos,
apoyos, fabricacion y pruebas; ası como tambien las caracterısticas a cumplir de cada
tanque o recipiente a presion.
2.4.2. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION B
La subseccion B trata de los requisitos para la fabricacion; tipos de juntas soldadas,
inspeccion, tratamiento termico si fuese necesario que se necesita realizar.
19
Tabla 2.1: Materiales para la fabricacion de tanques.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
ACERO AL CARBONO Y DE BAJO CONTENIDO DE ELEMENTOS DE ALEACION
FormaComposicion
Nominal
EspecificacionAplicacion
Numero Grado
PLACA
C A - 36 CCalidad Estructural. Para recipiente a
presion puede usarse con limitaciones.
C SA - 283 CCalidad Estructural. Para recipiente a
presion puede usarse con limitaciones.
C SA - 285 CCalderas para servicio estructural y
otros recipientes a presion.
C - Si SA - 515 55Principalmente para servicio
a temperatura media y alta.
C - Si SA - 515 60Principalmente para servicio
a temperatura media y alta.
C - Si SA - 515 65Principalmente para servicio
a temperatura media y alta.
C - Si SA - 515 70Principalmente para servicio
a temperatura media y alta.
C - Mn - Si SA - 516 65Para servicio a temperaturas
moderadas y bajas.
C - Mn - Si SA - 516 70Para servicio a temperaturas
moderadas y bajas.
BRIDAS Y
ACCESORIOS
C - Mn - Si SA - 105 - Para servicio a alta temperatura
C - Si SA - 181 I Para servicio general
C - MnSA - 350
LF1Para servicio a baja temperatura
C - Mn - Si LF2
TUBERIAC - Mn SA - 53 B Para servicio a alta temperatura
C - Mn SA - 106 B Para servicio a alta temperatura
*Datos de materiales de uso mas frecuente tomados de las normas ASME secciones II y VII
Fuente: (Megyesy, 1992)
20
2.4.3. SECCION VIII, DIVISION I, SUBSECCION C
La subseccion C trata de los requisitos para materiales utilizados para la fabricacion
de recipientes a presion ya sea acero al carbon, aceros aleados, aceros inoxidables,
materiales no ferrosos; cada una con sus parametros de diseno.
Ademas de la normas ASME VIII, se utilizara normas complementarias como la API
650, y AWS D1.1; que permiten facilitar el diseno, seleccion de accesorios y soldadura
que se tendra en el tanque.
2.5. SOLDADURA
La mayorıa de tanques metalicos son fabricados por medio de procesos de soldadura.
Para la seleccion del proceso de soldadura idonero para el tanque se deben de tener
en cuenta los siguientes aspectos.
El espacio fısico en que se va a realizar la soldadura debe permitir la accesibilidad al
sitio de trabajo, facilidades de energıa y equipos a utilizar para dicha labor, una facili-
dad para la preparacion de superficies, recubrimiento de las mismas y mantenimiento
del tanque realizado por el personal encargado de estas labores.
Se debe tener en cuenta la seleccion de proceso de soldadura y preparacion de juntas
que permitan tener una mejor calidad de soldadura, asi se garantiza el mayor ahorro
posible en el aspecto economico.
2.5.1. PROCESOS DE SOLDADURA
Para realizar la soldadura de tanques metalicos se tiene varios procesos que son los
mas utilizados en este campo, y se decriben a continuacion.
2.5.1.1. Soldadura por arco de metal protegido (SMAW)
Es un proceso de soldadura en que que se roduce la fusion de metales por medio del
calor de un arco electrico que se mantiene en el extremo de un electrodo cubierto y
21
la superficie del metal fase en la union que se esta soldando. El nucleo del electrodo
cubierto consiste en una varilla de metal solida o una varilla que encierra metal en
polvo. La varilla del nucleo conduce la corriente electrica del arco y suministra metal
de aporte a la union. (American Welding Society, 1996)
Este proceso puede servir para soldar la mayor parte de metales y aleaciones comu-
nes (aceros al carbono, aceros inoxidables, cobre, niquel, aluminio y sus aleaciones).
La mayor parte de aplicacion de este proceso es para materiales con espesor entre
3 y 38 mm. En la figura (2.1) se aprecia los principales elementos que intervienen en
este proceso.
Figura 2.1: Proceso SMAW
Fuente: (American Welding Society, 1996)
2.5.1.2. Soldadura por arco de tungsteno y gas (GTAW)
Es un proceso de soldadura que utiliza un arco entre un electrodo de tungsteno (no
consumible) y el charco de soldadura. El proceso emplea un gas protector (helio o
argon) y sin aplicacion de presion para proteger el electrodo, el charco de soldadura
y el metal de soldadura en proceso de solidificacion de contaminacion por parte de la
atmosfera. En la figura (2.2) se aprecia los principales elementos que intervienen en
este proceso.
Los metales que puede ser soldados por este proceso son la mayorıa de los aceros al
carbono, de aleaciones e inoxidables, aleaciones de alumnio, magnesio y cobre. Este
proceso es mas utilizado al momento de soldar materiales no ferrosos.
22
Figura 2.2: Proceso GTAW
Fuente: (American Welding Society, 1996)
2.5.1.3. Soldadura por arco de metal y gas (GMAW)
Es un proceso de soldadura que emplea un arco entre un electrodo continuo de metal
de aporte y el charco de soldadura, este proceso se realiza bajo la proteccion de un
gas suministrado externamente. Este proceso sirve para la soldadura de todos los
metales y aleaciones comerciales. Los gases utilizados como proteccion helio, argon,
dioxido de carbono, oxıgeno. Este proceso puede ser semiautomatica y automatica.
En la figura (2.3) mostrada en la siguiente pagina se aprecia los principales elementos
que intervienen en este proceso.
Figura 2.3: Proceso GMAW
Fuente: (American Welding Society, 1996)
23
2.5.1.4. Soldadura por arco con nucleo fundente (FCAW)
Es un proceso de soldadura que aprovecha el arco entre un electrodo continuo de
material de aporte y el charco de soldadura. Es proceso utiliza la proteccion de un
fundente que se encuentra en el electrodo, puede utilizarse gas para proteccion ex-
terna o no. Este proceso se utiliza para soldar aceros al carbono, de baja aleacion e
inoxidables.
Tiene amplia aplicacion en fabricacion en talleres, en mantenimiento y construcciones
en campo. Es proceso se encuentra precalificado para ser utilizado bajo normas ASME
IX, y AWS D1.1. En la figura (2.4) se aprecia los principales elementos que intervienen
en este proceso.
Figura 2.4: Proceso FCAW
Fuente: (American Welding Society, 1996)
2.5.1.5. Soldadura por arco sumergido (SAW)
Este proceso produce la fusion de metales calentandolos con un arco entre un elec-
trodo de metal desnudo y el material base. El arco y metal se encuentran protegidos
en un manto de fundente granular. Este proceso se utiliza para ensambles desde ace-
ros al carbono hasta aleaciones con base de niquel. En la figura (2.5) se aprecia los
principales elementos que intervienen en este proceso.
24
Figura 2.5: Proceso SAW
Fuente: (American Welding Society, 1996)
Se utiliza en aplicaciones industriales como fabricacion de recipientes a presion, la
fabricacion de barcos, carros de ferrocarril y union de miembros estructurales que re-
quieren soldaduras largas.
En la tabla (2.2) mostrada en la siguiente pagina se aprecia las principales ventajas y
desventajas de cada uno de estos procesos.
2.5.2. DENOMINACION DE ELECTRODOS
Para seleccionar el tipo de electrodo que se utiliza para soldar materiales, la AWS ha
normado y codificado los diferentes tipos de electrodos dependiendo del proceso de
soldadura a utilizarse.
Esta codificacion se debe ha que se tiene diferentes tipos de recubrimientos y mate-
riales que componen los electrodos; tambien la intensidad de corriente y la polaridad
con que trabaje el equipo utilizado para soldar.
25
Tabla 2.2: Procesos para soldadura de tanques.
CARACTERISTICAS VENTAJAS DESVENTAJAS APLICACION
SMAW (shielded metal arc welding)
- Llamada soldadura de
palillo
- Proceso manual
- Electrodo consumible
recubierto con fundente
- Simple
- Versatil
- Todas las posiciones
- Facil y rapida de
configurar
- Baja velocidad de
deposicion
- Usado para tanques soldados en
campo para espesores menores a
0.5 pulgadas.
- Usado para reparacion y
mantenimiento.
GTAW (gas tungsten arc welding)
- Tambien conocido
como TIG.
- Usa flujo de gases inertes
(argon e helio)
- Soldadura de
alta calidad
- Excelente pase de
raız
- Baja velocidad de
deposicion- Acero inoxidable o aluminio
GMAW (gas metal arc welding)
- Tres tipos: transferencia por
rocıo, corto-circuito y arco
pulsado.
- Usa electrodo de alambre
devanado en carrete
- Usa flujo de gas inerte
- Uso semi-automatico
o automatico
- Poco humo y
salpicaduras
- Problema de
penetracion y fusion
- Equipo costoso
- Difıcil configuracion
- Calidad
FCAW ( flux core arc welding)
- Similar al GMAW pero usa
electrodos que contienen
fundente
- Dos tipos: auto-protegido
y gas-protegido
- Altas penetraciones y
mayores velocidades de
deposicion que SMAW
- No util para procesos
de bajo hidrogeno
- Puede tener pobre
resitencia la impacto
SAW (submerged arc welding)
- Soldadura cubieta por un
material fundente
- Procesos de bajo
hidrogeno
- Penetracion profunda
- Facil inspeccion visual
- Degradacion de
propiedades- Usado en uniones de tanques
Fuente: (Cedeno Gudino, 2009)
Los procesos mas utilizados en la fabricacion de tanques son los procesos SMAW y
FCAW. Para estos procesos se tienen codificaciones de electrodos.
2.5.2.1. Electrodos para proceso SMAW
La norma AWS A5.1 es utilizada para seleccionar electrodos revestidos para soldar
aceros al carbono. En la figura (2.6) se aprecia la denominacion para este tipo de
electrodos.
26
Figura 2.6: Codigo para electrodos bajo la norma AWS A5.1
Fuente: (Universidad Nacional del Comahue, 2015)
En la tabla (2.3) se muestra las caracterıstıcas del electrodo en base al ultimo dgito
del codigo.
Tabla 2.3: Caracterısticas de electrodos para proceso SMAW
ULTIMO
DIGITO
CORRIENTE Y
POLARIDADESCORIA ARCO PENETRACION
POLVO DE
HIERRO
0 CC (+) Organica Energico Profunda 0 - 10 %
1 CA y CC (+) Organica Energico Profunda -
2 CA y CC (-) Rutılica Medio Mediana 0 - 10 %
3 CA y CC (+/-) Rutılica Suave Poca 0 - 10 %
4 CA y CC (+/-) Rutılica Suave Poca 30 - 50 %
5 CC (+) Basica Medio Mediana -
6 CA y CC (+) Basica Medio Mediana -
7 CA y CC (+) Mineral Suave Mediana 50 %
8 CA y CC (+) Basica Medio Mediana 30 - 50 %
Fuente: (Universidad Nacional del Comahue, 2015)
2.5.2.2. Electrodos para proceso FCAW
La norma AWS A5.20 es utilizada para seleccionar electrodos con nucleo fundente
(electrodo tubular) para soldar aceros al carbono. En la figura (2.7) se aprecia la de-
nominacion para este tipo de electrodos.
27
Figura 2.7: Codigo para electrodos bajo la norma AWS A5.20
Fuente: (Electrodos para soldadura electrica por arco, 2015)
En la tabla (2.4) se muestra las caracterısticas del electrodo en base al ultimo dıgito
del codigo.
Tabla 2.4: Caracterısticas de electrodos para proceso FCAW
CLASIFICACION
AWS
NUMERO DE
PASES
GAS
PROTECTOR
CORRIENTE Y
POLARIDAD
EXXT-1 Multiples pasadas CO2 CC (+)
EXXT-2 Pasada unica CO2 CC (+)
EXXT-3 Pasada unica - CC (+)
EXXT-4 Pasada unica - CC (+)
EXXT-5 Multiples pasadas CO2 CC (+)
EXXT-6 Multiples pasadas - CC (+)
EXXT-7 Multiples pasadas - CC (+)
Fuente: (Electrodos para soldadura electrica por arco, 2015)
Los electrodos se producen en tamanos estandar con diametros desde 1.2 hasta 4.0
mm (0.045 a 5/32 pulg), aunque puede haber tamanos especiales. Las propiedades
de soldadura pueden variar apreciablemente dependiendo del tamano del electrodo,
el amperaje de soldadura, el espesor de las placas, la geometrıa de la union, etc.
28
2.6. PARAMETROS DE EVALUACION
Para evaluar el estado tanque despues que ha sido terminado se utilizan pruebas y
metodos, estos permiten dar por aceptado o rechazado el tanque y conocer el estado
de fucionaiento del mismo.
2.6.1. INSPECCION DE JUNTAS SOLDADAS
Para verificar que la soldadura se realice correctamente se utilizan metodos de inspec-
cion, pruebas y ensayos que generalmente son no destructivos (END), estos metodos
permiten conocer el estado del tanque sin comprometerlo fısicamente.
2.6.1.1. Inspeccion Visual
El metodo de inspeccion visual permite visualizar discontinuidades superficiales (po-
rosidad, fisuras, fusion incompleta, inclusiones, socavadura) que se aprecian a simple
vista, es el mas simple y economico que se tiene aunque para que este metodo se
necesita de un personal calificado en este tipo de inspeccion. En la figura (2.8) se
aprecia una medicion del espesor de un cordon de soldadura.
Figura 2.8: Galga para inspeccion visual
Fuente: (Tecnologıa Mecanica SA, 2015)
29
2.6.1.2. Inspeccion Radiografica
La inspeccion radiografica es un metodo que permite detectar las discontinuidades
macroscopicas que se encuentran dentro del cordon de soldadura, con esta tecnica
se obtiene un registro en dimensiones reales de la pieza inspeccionada.
Esta tecnica utiliza la emision de rayos x o rayos gamma, estos se propagan atraves
de la pieza y son atenuados para ser registradas por una pelıcula radiografica que al
ser tratada quımicamente muestra las caracterısticas que se tienen en el cordon de
soldadura. La diferencia entre rayos x y los rayos gamma es el origen de la radiacion,
los rayos x son producidos por un alto potencial electrico y los rayos gamma por la
desintegracion atomica de un radioisotopo. En la figura (2.9) se aprecia como se lleva
a cabo el proceso de Rayos X.
Figura 2.9: Proceso de inspeccion radiografica
Fuente: (Posada, Pena, y Suarez, 2015)
La inspeccion radiografica no es requerida en soldadura de las placas del fondo del
tanque, uniones soldadura entre las planchas del cuerpo y el fondo del tanque, sol-
dadura de bridas y neplos hechos en las planchas. Esta tecnica se utiliza para la
inspeccion de diversos materiales y permite tomar acciones correctivas despues de
conocer defectos en la soldadura. No se recomienda cuando se inspecciona piezas
con geometrıas complicadas. Para realizar esta inspeccion se necesita de personal
capacitado y que cuente con los equipos de seguridad adeacuados.
30
2.6.1.3. Inspeccion por ultrasonidos
El metodo de inspeccion por ultrasonidos se basa en la generacion, propagacion y de-
teccion de ondas a traves de los materiales, esto permite conocer las discontinuidades
que se encuentran en el cordon de soldadura; la ventaja de este sistema es que es
menos costoso que la inspeccion radiografica, tiene alta capacidad de penetracion y
es mucho mas rapido. Para realizar este metodo de inspeccion, el personal encargado
de esta labor debe estar certificado en Nivel II o Nivel III del ASTN SNT-TC-1A. En la
figura (2.10) se aprecia la inspeccion a una pieza soldada.
Figura 2.10: Equipo utilizado en inspeccion por ultrasonidos
Fuente: (Endicontrol, 2015)
2.6.1.4. Inspeccion por Tintas Penetrantes
Es un metodo de inspeccion superficial, consiste en la aplicacion de un lıquido colo-
reado el cual penetra en las discontinuidades que se encuentran en la pieza inspec-
cionada, despues de cierto tiempo se remueve el exceso de penetrante y se aplica el
revelador que es un lıquido que absorbe el lıquido que ha penetrado en las disconti-
nuidades. Se debe tener en cuenta que la superficie a inspeccionar debe estar limpia.
Este proceso se utiliza en una gran variedad de materiales como metales, ceramicos,
plasticos, porcelanas. Es un proceso facil de utilizar y economico. En la figura (2.11) se
aprecia la aplicacion de lıquido penetrante y como permite observar la discontinuidad.
31
Figura 2.11: Proceso de la tecnica de inspeccion por lıquidos penetrantes
Fuente: (Sindes Ecuador SA, 2015)
En la tabla (2.22) de la pagina siguiente se muestra las caracterısticas de cada proceso
para la seleccion de las tecnicas que seran utilizadas en la inspeccion del tanque.
2.6.2. PRUEBA HIDROSTATICA
Esta prueba tiene como objetivo verificar la estanqueidad y la integridad del recipiente,
es decir, nos permite conocer si existe alguna fuga por algun defecto en la soldadura.
Para esto se sigue un programa de llenado del tanque.
Durante el proceso de llenado permanentemente se verifica la estanqueidad del tan-
que detectando fugas que se presenten, en cuyo caso se efectuara la reparacion.
Cuando se detecte algun tipo de falla se marcara debidamente localizando su posi-
cion exacta y se continuara la prueba hasta su finalizacion. Una vez vaciado el tanque
se efectuara la reparacion del caso y se hace inspeccion con tintas penetrantes a la
zona reparada. (Lozano, 2012)
El tanque lleno debe ser mantenido por lo menos 24 horas antes de desocuparlo.
Durante este tiempo debe ser revisado para verificar su estanqueidad. Terminada la
prueba, se baja el nivel de agua durante el tiempo que el inspector requiera para
confirmar la estanqueidad.
32
Tabla 2.5: Ensayos No Destructivos utilizados en tanques
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Tipo de Ensayo Equipo Aplicaciones Ventajas Limitaciones
Visual
Lupas, equipos de
medicion como
reglas, micrometros,
comparadores opticos,
fuentes de luz
Soldadura con
discontinuidades
superficiales
Economica, conveniente,
pequeno equipamiento
para la aplicacion
Limitado a condiciones
superficiales
Tintas
Penetrantes
Tintas fluorescentes,
reveladores, limpiadores
(solventes,etc), panos de
limpieza, luz ultravioleta
Discontinuidades
de soldadura
superficial
Portatil, equipo
economico, facil de
interpretar.
Filtraciones por porosidad
de soldadura pueden
alterar los resultados. Las
piezas deben ser siempre
limpiadas antes y despues
de la inspeccion.
Radiografıa
gamma
Fuente de rayos gamma,
camara de proyeccion de
rayos, retenedores
fılmicos, monitor
portatil, instalacion para
exposicion, equipo de
monitoreo de radiacion
Soldadura con
discontinuidades
externas e internas,
aplicaciones para
evaluar requermientos
dimensionales
No esta restringido por
el material. Provee un
archivo permanente para
revisiones futuras.
Algunas discontinuidades
no son detectadas. El costo
por el equipo y licencias
es elevado. Se requiere
ambos lados de la soldadura
Largo periodo de proceso
de pelıculas.
Rayos X
Fuente de rayos x, fuente
de energıa y los demas
equipos de rayos gamma
Misma aplicacion que
los rayos gamma
Niveles ajustables de
energıa, mejor calidad
de radiografıas. Mismas
ventajas que los rayos
gamma.
Alto costo inicial, general-
mente no es portatil. Limita-
ciones como las de rayos
gamma.
Ultrasonido
Instrumento de pulso-eco,
monitor y display capaz
de mostrar las magnitudes
recibidas, acopladores
estandar y lıquido
acoplante
Mayorıa de disconti-
nuidades de soldadura,
tambien utiizado
para verificar
espesores de soldadura
Mas sensibles a las
discontinuidades planares,
los resultados se conocen
inmediatamente, portatil,
alta capacidad de pene-
tracion.
Las condiciones de superfi-
cies deben ser optimas,
requiere un medio de aco-
plamiento, se requiere
estandares de referencia.
Fuente:(Mateus y Vivas, 2007)
2.7. CORROSION
Los recipientes que esten sujetos a corrosion, erosion o abrasion mecanica deben te-
ner un margen de espesor para lograr la vida deseada. Para otros recipientes en los
que sea predecible el desgaste por corrosion, la vida esperada del recipiente sera la
que determine el margen y si el efecto de la corrosion es indeterminado, el margen lo
definira el disenador. Un desgaste por corrosion de 5 milesimas de pulgada por ano
(1/16 de pulg. en 12 anos) generalmente es satisfactorio para recipientes y tuberıas.
33
La vida deseada de un recipiente es una cuestion economica. Los recipientes prin-
cipales o mayores se disenan generalmente para una vida larga de servicio (15 a 20
anos), mientras que los secundarios o menores para perıodos mas cortos (8 a 10
anos). En la figura (2.12) se aprecia un tanque que ha sido atacado por la corrosion.
Figura 2.12: Pared de un tanque atacada por excesiva corrosion
2.8. PREPARACION DE SUPERFICIES
Para evitar la excesiva corrosion debido al medio en el cual el tanque esta expuesto,
se realiza un recubrimiento de todas las superficies; para poder aplicar el recubrimien-
to al tanque se debe realizar una preparacion de las superficies que van a ser pintadas.
Una cuidadosa preparacion de superficies antes y durante la aplicacion de un recubri-
miento, necesariamente permitira obtener una mejor proteccion de la pintura teniendo
una reduccion de costos de mantenimiento. En la tabla (2.6) se aprecian los diferentes
metodos utilizados para preparar una superficie.
2.9. RECUBRIMIENTO
La utilizacion de un recubrimiento permite la conservacion de las superficies de ace-
ro. El recubrimiento retarda la corrosion debido a factores ambientales, de impacto, la
abrasion, la accion de las sustancias quımicas y el uso que tenga el recipiente.
34
Tabla 2.6: Especificacion para preparacion de superficies.
ESPECIFICACIONES PARA LA PREPARACION DE SUPERFICIES
Tıtulo y ObjetivosNumero de
especificacion
LIMPIEZA CON DISOLVENTE
Eliminacion de aceite, grasa, mugre, tierra, sales y contaminantes
con disolventes, emulsiones, compuestos para limpieza o vapor
de agua.
SSPC-SP 1-63
LIMPIEZA CON HERRAMIENTA DE MANO
Eliminacion de escamas de laminacion, herrumbre, escoria producto
de soldadura y pintura cepillando, lijando o elimancion de rebabas a
mano o con otras herramientas manales de impacto, o combinacion
de estos metodos.
SSPC-SP 2-63
LIMPIEZA CON MAQUINAS HERRAMIENTAS
Eliminacion de escamas de laminacion, herrumbre, escoria producto
de soldadura y pintura con cepillo de alambre, esmeril, y lijadoras
mecanicas o combinacion de estos metodos.
SSPC-SP 3-63
LIMPIEZA CON FLAMA
Eliminacion de escamas, herrumbre y otras elementos perjudiciales
por medio de llamas oxiacetileno de alta velocidad, seguida por
limpieza con cepillo de alambre.
SSPC-SP 4-63
LIMPIEZA A METAL BLANCO CON CHORRO A PRESION
Eliminacion de escamas de laminacion, herrumbre, de oxidacion,
pintura o materia extrana por medio de chorro de arena, moyuelo
o municion hasta obtener una superficie metalica de color
uniforme blanco grisaceo.
SSPC-SP 5-63
35
ESPECIFICACIONES PARA LA PREPARACION DE SUPERFICIES
Tıtulo y ObjetivosNumero de
especificacion
LIMPIEZA COMERCIAL CON CHORRO A PRESION
Eliminacion completa de escamas de laminacion, herrumbre,
escamas de oxidacion, pintura o materia extrana excepto
rayaduras o decoloraciones por oxidacion, residuos de pintura
o recubrimientos que pueden quedar.
SSPC-SP 6-63
LIMPIEZA CON CHORRO A PRESION - RAFAGA
Eliminacion completa de todos los residuos excepto los de alto
grado de adherencia de las escamas de laminacion, herrumbre
y pintura mediante el impacto de abrasivos (arena, moyuelo o
municion).
SSPC-SP 7-63
LIMPIEZA QUIMICA
Eliminacion completa de las escamas de laminacion, herrumbre
y escamas de oxidacion por reaccion quımica, electrolisis o
ambos procesos. La superficie debe quedar sin restos de acido,
alcali y lodos que no hayan reaccionado o sean perjudiciales.
SSPC-SP 8-63
LIMPIEZA CON CHORRO HASTA LOGRAR UNA
SUPERFICIE CASI BLANCA
Eliminacion de casi toda la escama de laminacion, herrumbre
y escamas de oxidacion, pintura o materia extrana por medio
de abrasivos (arena, moyuelo o municion). Puden quedar las
sombras, rayaduras, decoloracion producidos por oxidacion o
residuos ligeros muy adheridos de recubrimiento.
SSPC-SP 10-63T
Fuente: (Megyesy, 1992)
36
El requisito principal para poder utilizar un recubrimiento es el contar con una super-
ficie libre de escoria producto de la soldadura, suciedad, grasa y aceite. Para lograr
esto y que el recubrimiento tenga una buena adhesion con el metal, se debe tener una
buena preparacion de superficie.
Para seleccionar el sistema apropiado de preparacion superficial, se tomaran en cuen-
ta las especificaciones y recomendaciones del Steel Structures Painting Council (SSPC).
Los recubrimientos mas utilizados en el area industrial son los siguientes (Pinturas
Nervion, 2015):
Recubrimiento epoxico: El recubrimiento epoxico esta compuestos por dos componen-
tes, una la resina epoxi y la otra parte es endurecedor que normalmente son a base
de aminas o de poliamidas. Por su resistencia al agua y a los contaminantes quımi-
cos, se usan como sistemas de proteccion de larga duracion sobre acero estructural,
y concreto. De gran uso para superficies sumergidas.
En la figura (2.13) se aprecia el proceso de recubrimiento industrial con el uso de una
pistola a alta presion para la dispersion de la pintura.
Figura 2.13: Aplicacion de recubrimiento industrial
Fuente:(IBSA, 2015)
37
Recubrimiento con vinilo: El recubrimiento con vinilo no es toxico, resistente a la abra-
sion; pueden ser utilizados en la proteccion de superficies metalicas y resiste la inmer-
sion continua en agua dulce o salada; resiste soluciones diluıdas de la mayor parte
de los acidos organicos e inorganicos, ademas no es afectado por gasolina, diesel,
petroleo crudo, etc.
Recubrimiento epoxy-alquitran: Este tipo de recubrimiento se utiliza para resolver pro-
blemas de inmersion continua en agua salada por largo peridos de tiempo; no obs-
tante, su resistencia a los solventes es afectada por lo que no se recomienda una
inmersion continua a los mismos; ademas por influencia del alquitran, el recubrimiento
tiende a cuartearse cuando se expone por largo tiempo a la accion del sol.
Recubrimiento de vinil-acrılico: Es un recubrimiento que combina la resistencia quımi-
ca y la abrasion de los vinılos, con la resistencia al medio donde es expuesta y rayos
del sol de las resinas acrılicas; es resitente a los medios salinos, acidos y alcalinos,
dando lugar a una alta eficiencia de proteccion contra la corrosion.
Recubrimiento fenolico: Es un recubrimiento duro, brillante y muy adherente; es resis-
tencia a los solventes, medios acidos y alcalinos, no se recomienda para inmersiones
continuas. Si el recubrimiento es horneado su resistencia a los solventes y al agua se
incremento considerablemente, llegando a soportar la inmersion en los mismos.
2.10. DISENO DEL TANQUE
Para el diseno de los elementos que constituyen el tanque se utilizara las ecuaciones
que constan en el Manual de Recipientes a Presion, Diseno y Calculo de Megyesy
Eugene F., 1992.
Los parametros que se toman en cuenta para el diseno del tanque son: un caudal no-
minal de 400 m3/dıa, el material del cual sera fabricado el tanque es un acero ASTM
A36, los procesos a realizarse en el tanque son electrocoagulacion, floculacion, sedi-
mentacion y la recoleccion del agua tratada. El tiempo de retencion hidraulico depen-
38
dera de cada proceso y esta dado por la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. La forma del
tanque sera rectangular.
2.11. DIMENSIONAMIENTO DE MODULOS DEL
TANQUE
Para dimensionar el tanque se requiere el volumen total de agua a tratarse, para esto
se toma en cuenta el volumen que ocupa cada proceso del sistema de tratamiento de
aguas residuales.
2.11.1. MODULO DE ELECTROCOAGULACION
Para el dimensionamiento de este modulo se toma como caudal de diseno el caudal
indicado en la seccion de parametros de diseno que es de 16,7 m3/h y un tiempo de
retencion de 20 minutos, por lo tanto se necesita un modulo rectangular de 5,6 m3 de
volumen util para este proceso.
2.11.2. MODULO DE FLOCULACION
Para el dimensionamiento de este modulo se toma como caudal de diseno el caudal
indicado en la seccion de parametros de diseno que es de 16,7 m3/h y un tiempo de
retencion de 60 minutos, por lo tanto se necesita un modulo rectangular de 16,7 m3 de
volumen util para este proceso.
2.11.3. MODULO DE SEDIMENTADOR
Para el dimensionamiento de este modulo se toma como caudal de diseno el caudal
indicado en la seccion de parametros de diseno que es de 16,7 m3/h y un tiempo de
retencion de 110 minutos, por lo tanto se necesita un modulo rectangular de 30,6 m3
de volumen util para este proceso.
2.11.4. MODULO DE RECOLECCION
El volumen del modulo de recolecci ´ a de la dimensiones
total del tanque rectangular, no se tiene tiempo de retenci ´
on del agua tratada depender´
on para este proceso.
39
2.12. DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE
El volumen util total del tanque es de 59,4 m3. Para dimensionar al tanque vamos a
tomar en cuenta las siguientes consideraciones:
Transporte del tanque rectangular: El transporte utlizado para movilizar el tanque es
una plataforma. Las dimensiones maximas para que el tanque sea transportables sin
permiso alguno se indica en la seccion 2.2.
Dimensiones del material para la fabricacion del tanque: Para la fabricacion del tanque
se requiere tener la menor cantidad de cortes de material para reducir costos; por lo
que se tomara en cuenta las dimensiones nominales de las planchas de acero que se
encuentran en el mercado.
En la tabla(2.7), se aprecia las dimensiones nominales de las planchas utilizadas para
la fabricacion del tanque.
Tabla 2.7: Dimensiones de las planchas para la fabricacion del tanque
PLANCHAS DE ACERO ASTM A36
Denominacion Dimensiones Nominales
Ancho [m] Largo [m]
Plancha Normal 1,22 2,44
Plancha Naval 1,5 6
Disposicion de modulos para el tratamiento del agua residual: Para el tratamiento del
agua residual de este proyecto de titulacion se utilizan varios procesos. En la tabla(2.8)
mostrada en la siguiente pagina se aprecia el orden de cada uno y los volumenes de
fluido de cada proceso.
Tomando en cuenta los aspectos antes mencionados las dimensiones que tendra el
tanque son de 2,8 x 2,44 x 9,5 metros.
40
Tabla 2.8: Volumenes de modulos
MODULOS DEL TANQUE RECTANGULAR
MODULO VOLUMEN [m3]
Electrocoagulacion 5,6
Floculador 16,7
Sedimentador 30,6
Recoleccion -
TOTAL 59,4
En la figura(2.14) se aprecia las dimensiones del tanque y la disposicion de cada
proceso. En el apendice A.2. se muestran las dimensiones de cada modulo.
Figura 2.14: Dimensiones del tanque rectangular para tratamiento de agua residual
2.13. ELEMENTOS DEL TANQUE
En esta seccion se muestran el diseno de cada uno de los elementos que constituyen
al tanque rectangular.
41
2.13.1. ESPESOR DE PARED
Para el diseno y construccion de cada elemento del tanque, se utilizara acero ASTM
A36 debido a que es el mas utilizado y facil de adquirir el mercado nacional. En la
tabla (2.9) se aprecia las propiedades que tiene este acero.
Tabla 2.9: Propiedades del acero ASTM A36
PROPIEDADES DE ACERO ASTM A36
Esfuerzo de
Cedencia
Sy (MPa)
Esfuerzo maximo
de Tension
Sut (MPa)
Esfuerzo
de diseno
Sd (MPa)
Esfuerzo de
Prueba
St (MPa)
250 400 160 171
Fuente: (Jimenez, 2009)
Para el calculo del espesor de placa con el que se fabricara el tanque se utilizara la
ecuacion (2.1), (Megyesy, 1992).
t = 2, 45L
√
αn
pnS
(2.1)
Donde:
t = espesor de placa requerido [pulg]
L = longitud del tanque [pulg]
αn = factor que depende de la relacion de altura y longitud
pn = presion del lıquido [lb/pulg2]
S = valor del esfuerzo de la placa = 23 026 [lb/pulg2]
La ecuacion (2.2), (Megyesy, 1992), se utiliza para calcular la presion del lıquido.
pn = 0, 036Ghn−1 + hn
2(2.2)
Donde:
G = densidad especifica del fluido
hn = longitud medida desde borde superior hasta atiesador[pulg]
42
Los valores de αn se calculan basandose en la relacion H/L tomados de la figura del
apendice A.1.; en la tabla (2.10) se aprecia los valores obtenidos.
Tabla 2.10: Valores de factor αn
- ALTURA [pulg] H/L α
1 17,8 0,05 -
2 47,6 0,13 -
3 69,6 0,18 -
4 87,9 0,23 0,0012
Al no tener valores para las 3 primeras partes como se observa en la tabla (2.10); por
lo que se utilizara el valor de αn = 0,012 para los demas calculos.
Tabla 2.11: Espesor de pared
- PRESION ESPESOR [pulg]
1 0,6408 0,016
2 1,7136 0,044
3 2,5056 0,071
4 3,1644 0,096
PROMEDIO 0,057
En la tabla (2.11) mostrada anteriormente se aprecia los resultados necesarios para
hallar el espesor de pared del tanque. De acuerdo con lo obtenido se va a tener un
espesor de 0,068 pulgadas, ademas hay que adicionar un espesor por corrosion de
1/16 de pulgada dandonos un espesor final de 0,133 pulgadas.
t = 0, 133 [pulg] = 3,38 mm ∼= 5 mm
Se utilizara planchas de 5 mm para la fabricacion del tanque; el espesor tambien
sera de 4 mm para la base del tanque.
43
2.13.2. SKID O BASE DEL TANQUE
Para el diseno del skid se tendran en cuenta perfiles estructurales los cuales daran
rigidez a la base del tanque.
2.13.2.1. Distancia entre soportes
Para formar la estructura del skid se utilizara perfiles estructurales, para seleccionar
que tipo de perfil, se utilizara la ecuacion (2.3), (Megyesy, 1992).
t =l
1, 254
√
S
0, 036GH
(2.3)
Donde:
t = Espesor de placa, [pulg]
l = Distancia maxima entres soportes, [pulg]
S = Valor de esfuerzo de la placa, [lb/pulg2
H = Altura del tanque, [pulg]
El espesor de placa es de 0,156 [pulg], por lo que se calculara la distancia entre cada
perfil necesario para la estructura del skid.
l = 20, 15 pulg = 0, 51 m
Esta distancia es la maxima que podran estar separados los perfiles trasnversales es
de 0,51 [m].
2.13.2.2. Perfil longitudinal
Para el calculo de los perfiles estructurales que se colocan longitudinalmente en la
base del tanque se utilizar ´ on (2.4), (Maldonado, 2006); para conocer el
momento maximo que soportaran los perfiles.
Mmax =WL2
8(2.4)
Donde:
Mmax = momento maximo de flexion, [Nm]
a la ecuaci ´
44
W = carga distribuida en la viga [N/m]
L = longitud de la viga [m]
La carga distribuida y la distancia de la base que soporta cada viga depende del
numero de vigas intermedias que se colocan en el skid. Ademas la longitud de la
viga L depende del numero de perfiles transversales que se coloquen. La ecuacion
(2.5) nos permite calcular la carga distribuida.
W = ρ.g.h.d (2.5)
Donde:
Prf = presion en el fondo del tanque, [Pa]
d = distancia de la base que soporta cada viga; se aprecia en la figura (2.15)
ρ = densidad del fluido = 1000 [kg/m3]
g = aceleracion de la gravedad = 9,81 [m/s2]
h = altura del fluido en el tanque = 2,2 [m]
Figura 2.15: Distancia en que actua la carga distribuida
En la tabla (2.12) que se muestra en la siguiente pagina se aprecia los valores de
momentos maximo de flexion que soportan las vigas longitudinales.
45
Tabla 2.12: Momentos de flexion para seleccion de perfil longitudinal
Numero de
vigas
longitudinales
d
[m]
Carga
distribuida
[N/m]
Numero de
vigas
transversales
L
[m]
Momento maximo
de flexion
[N.m]
1 1,45 31293,9
20 0,51 998,6
21 0,48 901,3
22 0,45 817,5
2 0,97 20862,6
20 0,51 665,75
21 0,48 600,8
22 0,45 544,9
3 0,73 15646,9
20 0,51 499,3
21 0,48 450,6
22 0,45 408,7
Teniedo los valores de momentos maximo de flexion, con el uso de la ecuacion (2.4)
anteriormente indicada y la ecuacion (2.6), (Maldonado, 2006); se calculan los esfuer-
zo que soporta cada viga longitudinal
σ =MmaxC
I(2.6)
Donde:
Mmax = momento maximo de flexion,= 450,6 [Nm]
σ = esfuerzo de la viga, [MPa]
C = distancia del centro a uno de los extremos del perfil [m]
I = Inercia del perfil [m4]
En la tabla (2.13) se muestran los valores obtenidos de los esfuerzos maximos que
puede admitir la estructura de sorporte del tanque; se ha seleccionado el perfil IPN
220, ya que el esfuerzo admisible es menor al esfuerzo de diseno, las dimensiones de
este perfil se encuentran en el apendice B.1.
46
Tabla 2.13: Esfuerzo maximo para seleccion de perfil longitudinal
Perfil
IPN
C
[mm]
Inercia del perfil
[cm4]
Esfuerzo de trabajo
del perfil [MPa]
140 70 573 499,3
180 90 1450 253,6
200 100 2140 190,9
220 110 3060 146,9
240 120 4250 112,7
2.13.2.3. Perfil transversal
Para tener el espesor del perfil soportante se utilizara la ecuacion; la separacion entre
vigas se obtiene de la siguiente relacion:
l =Longitud del tanque [m]
numero de perfiles − 1
Donde:
Longitud del tanque = 9,6 m
Numero de perfiles = 21
l = 0, 48 m = 18, 89 pulg
Utilizando la longitud de 18,89 pulgadas, se obtiene el espesor utilizando la ecuacion
(2.3).
t = 0, 148 pulg = 3, 75 mm
El perfil seleccionado es un canal 80 x 40 x 6 mm; debido a que se encuentra con
facilidad en el mercado y permite un ahorro economico, las dimensiones se pueden
apreciar en el apendice B.3.
2.13.3. ATIESADORES HORIZONTALES
De acuerdo a las especificaciones de la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. se fabri-
cara un tanque rectangular con elementos atiesadores horizontales.
47
2.13.3.1. Numero de atiesadores
Para conocer el numero de atiesadores que se colocaran en el tanque se utilzara como
referencia la tabla (2.14), donde se aprecia que el numero de atiesadores dependiendo
de la altura del tanque. El tanque tendra una altura de 2,44 m (96,1 pulg); por lo que
se tendrıa que utilizar dos atiesadores horizontales; pero debido a las dimensiones del
tanque se ha decidido utilizar tres atiesadores para rigidizar el tanque. Esto sin contar
el atiesador del borde superior.
Tabla 2.14: Numero de atiesadores horizontales
ALTURA H [pulg]
60-84 84-120 120-156 >156
1 2 3 4
2.13.3.2. Separacion entre elementos atiesadores
La separacion de cada atiesador se aprecia en la tabla (2.15); la figura (2.16) que se
aprecia en la pagina siguiente, permite conocer como esta distribuida cada separacion
en un tanque.
Tabla 2.15: Separacion de atiesadores horizontales
SEPARACION ENTRE ELEMENTOS ATIESADORES
- H1 H2 H3 H4 H5
1 0,60H 0,40H - - -
2 0,45H 0,30H 0,25H - -
3 0,37H 0,25H 0,21H 0,17H -
4 0,31H 0,21H 0,18H 0,16H 0,14H
Fuente: (Megyesy, 1992)
48
Figura 2.16: Distrinucion de atiesadores horizontales
Las distancias a las que se colocaran cada atiesador horizontal, se aprecian en la
tabla (2.16) que se muestra en la siguiente pagina.
Tabla 2.16: Alturas a la que se colocara cada atiesador
- H1 H2 H3 H4
Altura [mm] 903 610 512 415
Altura [pulg] 35,5 24 20,2 16,3
2.13.3.3. Carga que soporta cada atiesador
Como elementos atiesadores se utilizaran angulos; la ecuacion (2.7), (Megyesy, 1992),
permite conocer la carga que soporta cada uno de estos elementos.
w =0, 036Gh2
2(2.7)
Donde:
w = carga por unidad de longitud [lb/pulg]
G = densidad especıfica del lıquido
h = altura desde el borde superior del tanque [pulg]
49
En la figura (2.17) se aprecia la disposicion de la carga en la pared del tanque y las
fuerzas que se tendran en esta.
Figura 2.17: Disposicion de cargas en la pared del tanque
Conociendo la carga por unidad de longitud de cada atiesador, se calculara la reaccion
y el momento de inercia mınimo para cada uno de ellos utilizando la ecuacion (2.8) y
(2.9), (Megyesy, 1992).
R = 0, 7w (2.8)
I = 1, 25RH3
E(2.9)
Donde:
R = Reaccion en cada atiesador [lb/pulg]
I = Momento de inercia [pulg4]
H = Distacia de separacion de atiesadores [pulg]
E = Modulo de elasticidad [lb/pulg2]
En la tabla (2.17) se muestra la inercia para cada uno de los atiesadores, se eligira el
de mayor momento. El mayor momento de inercia es de 1,69 pulg4, por lo que el perfil
seleccionado es un perfil angulo de 4 pulg. x 1/4 pulg. Las especificaciones de este
perfil se encuentran en el apendice B.2.
50
Tabla 2.17: Seleccion de elemento atiesador
ATIESADOR ALTURA CARGA REACCION MOMENTO DE INERCIA
- [pulg] [lb/pulg] [lb/pulg] [pulg4]
1 36 22,7 15,9 0,03
2 60 63,9 44,7 0,39
3 80 114,3 80,0 1,69
2.13.4. PLACAS FLOCULADORAS
Son placas que permiten la agitacion del agua, haciendo que se agrupen los contami-
nantes coagulados.
2.13.4.1. Espaciamiento entre placas floculadoras
En el modulo de floculacion se colocaran placas verticales intercaladas para que reali-
cen este proceso, la ecuacion (2.10), (Floculadores, 2015); permite conocer la sepa-
racion entre cada una de ella.
a =L− e(m− 1)
m(2.10)
D´
umero de compartimientos entre placas = 6
El espaciamiento es de 1,43 m; debido a que el ultimo compartimiento debe ser mas
grande para que el agua repose antes de entrar al sedimentador, el espaciamiento
entre cada placa sera de 0,90 m.
2.13.4.2. Dimensiones de la placa floculadora
Para dimensionar las placas floculadoras se utiliza la ecuacion (2.11) (Floculadores,
2015), que nos permite conocer la altura del paso en el floculador.
onde:
a =Espaciamiento entre placas,[m]
L = Longitud del m´odulos, [m] = 8,6 m
e = Espesor de la placa, [m] = 0,004 m
m = N´
51
P =(Q/V )
b(2.11)
V =Q
(a.b)
* Donde:
P = Altura del paso, [m]
Q = Caudal [m3/s],= 0,27 m3/s
V = Velocidad del fluido, [m/s]
b = Ancho del floculador, = 1 m]
a = Espaciamiento entre placas, [m]
P = a = 0, 9 m
Conociendo el paso del fluido; las dimensiones de cada placa floculadora se aprecian
en la tabla (2.18).
Tabla 2.18: Dimensiones de placas floculadoras
DIMENSIONES DE PLACA FLOCULADORA
Espesor [mm] Largo [mm] Ancho [mm]
5 1500 1000
2.13.5. VERTEDERO RECTANGULAR
Para calcular las dimensiones del vertedero se utiliza la ecuacion (2.12,(Netto, 1998)
Q = Ce
2
3
√
2gbch1,51
(2.12)
Donde:
Q = Caudal [m3/s]
Ce = Coeficiente efectivo de descarga
g = Aceleracion de la gravedad, [9,8 m/s2]
bc = Ancho de la cresta del vertedero [m]
h1 = Altura de carga sobre el vertedero
52
En la figura (2.18) se aprecia las dimensiones que tiene para el vertedero. El vertedero
no sera abierto en la parte superior.
Figura 2.18: Dimensiones principales de un vertedero rectangular
Fuente: (Netto, 1998)
El coeficiente de descarga (Ce) depende de la relacion bc/B1 y h1/p1 y se calcula de
acuerdo con las expresiones de la tabla (2.19).
Tabla 2.19: Valores de Ce
bc/B1 Ce
1,0 0,602 + 0,075 h1/p1
0,9 0,599 + 0,064 h1/p1
0,8 0.597 + 0.045 h1/p1
0,7 0.595 + 0.030 h1/p1
0,6 0.593 + 0.018 h1/p1
0,5 0.592 + 0.011 h1/p1
0,4 0.591 + 0.0058 h1/p1
0,3 0.590 + 0.0020 h1/p1
0,2 0.589 - 0.0018 h1/p1
Fuente: (Netto, 1998)
Para encontrar las dimensiones del vertedero daremos el ancho y alto del mismo y
ası por medio de varias iteraciones encontrar el caudal que se va a tratar, esto se
puede apreciar en la tabla (2.20).
53
Tabla 2.20: Dimensiones de vertedero rectangular
Bc h1 bc/B1 h1/p1 Ce Q
1 0,3 0,1 0,3 0,08 0,590 0,02
2 0,5 0,2 0,5 0,15 0,593 0,08
3 0,5 0,3 0,5 0,31 0,595 0,22
4 0,6 0,4 0,6 0,31 0,598 0,27
5 0,6 0,43 0,6 0,33 0,599 0,30
Las dimensiones seleccionadas para el vertedero son las obtendidas en la iteracion
numero 5, debido a que se ajustan a las dimensiones que tiene el floculador, que es
el modulo que recibe el agua tratada en el modulo de electrocoagulacion.
2.13.6. PLACAS DE IZAJE
Para las placas de izaje se necesita conocer el espesor, para esto se utilizara la ecua-
cion (2.13), (Leon, 2001).
t =W
SD(2.13)
Donde:
t = espesor de placa, [pulg]
W = peso en vacio del recipiente, [lb] = 16647 [lb]
S = esfuerzo a la tension del material de la placa, [lb/pulg2] = 16000 lb/pulg2
D = distancia mostrada en la figura(2.19); [pulg]
La distancia D en la figura(2.19), es medida desde el centro del agujero de placa
hasta el extremo de la placa. Esta distancia esta relacionada con las dimensones de
las cadenas que se utilizan en las plumas de izaje.
54
Figura 2.19: Placa de izaje
En la tabla (2.21), se aprecia varias dimensiones de placas de izaje. Las placas de
izaje de este tanque tendran un espesor de 0,35 pulg.
Tabla 2.21: Dimensiones de placa de izaje
D [pulg] t [pulg]
0,5 2
1 1
1,5 0,66
2 0,50
2,5 0,40
3 0,35
2.13.7. ESCALERAS Y PLATAFORMAS
Las plataformas seran fabricadas con planchas de acero ASTM A36 corrugado de 3
mm, que se colocaran en la parte superior del tanque. Las escaleras y pasamanos
seran fabricadas con tubo redondo de 1 1/4 pulgadas; las dimensiones y posiciona-
miento de estos elementos se encuentran en el apendice H. En el apendice B.5. se
pueden apreciar propiedades de este tipo de tubos.
55
2.13.8. SELECCION DE ACCESORIOS DE PURGADO
Para el purgado de material sedimentado (lodos), se necesita colocar accesorios en
cada uno de los modulos para que estos sean evacuados para su posterior tratamien-
to; por lo que se colocaran bridas soldables de 4 pulgadas en la parte inferior de cada
modulo; las especificaciones se encuentran en el apendice B.6.
Ademas del material sedimentado se necesita eliminar la grasa que pudiese haber pa-
sado al tanque por lo que se colocora en la parte superior del tanque neplos soldables
de 2 pulgadas para colocar un sistema de skimmer. En el plano del apendice H, se
aprecian la localizacion de cada uno de estos accesorios.
2.13.9. JUNTAS SOLDADURAS
Para el diseno de las juntas que tiene el tanque rectangular se toman de la norma
ASME VIII. Estas consideraciones dependen del tipo de junta que se utilice en la fa-
bricacion del tanque, (Ingemecanica, 2015).
Para la soldadura del tanque se utlizara electrodo E6010, cuyas especificaciones se
encuentran en el apendice C.2.; y electrodo E71T-1 cuyas especificaciones se encuen-
tran en el apendice C.3.
2.13.9.1. Soldadura a Tope
Se define este tipo de soldadura cuando la union de las placas se encuentran en sen-
tido paralelo una de otra sin traslape y el cordon de soldadura se realiza en la seccion
transversal de las placas. En la figura (2.20) que se muestra el pagina siguiente, se
aprecia una junta a tope con penetracion completa.
Para este tipo de junta se tienen las siguientes consideraciones: la penetracion del
cordon completa y se realizara doble cordon de soldadura. Para placas cuyo espesor
sea menor a 5 mm el biselado no es necesario.
56
Figura 2.20: Junta a tope con penetracion completa
La abertura de raız es de 1/8 pulgadas (3 mm). El refuerzo de soldadura depende del
espesor de la placa a soldar. En la tabla (2.22) se aprecia el espesor de refuerzo para
diferentes tipos de soldadura.
Tabla 2.22: Espesor de refuerzo en juntas a tope
Espesor de placa
[mm]
Refuerzo maximo
[mm]
Union a Tope Otras uniones
Menos de 2,4 2,4 0,8
2,4 a 4,8 3,2 1,6
4,8 a 13 4 2,4
13 a 25 4,8 2,4
Fuente:(ASME, 2005)
2.13.9.2. Soldadura de Filete (T)
Se define este tipo de soldadura cuando la las placas a soldar se encuentran una per-
pendicular a la otra, en la figura se aprecia este tipo de juntas. En la figura (2.21) que
se muestra en la pagina siguiente,se aprecia una junta de filete.
Para este tipo de junta se tienen las siguientes consideraciones: la soldadura se rea-
lizara a ambos lados de la placa. Para placas con espesor menor a 5 mm, no se
realizara biselado.
57
Figura 2.21: Junta de filete
La dimension de la garganta del cordon de soldadura no debe exceder el espesor de
placa y se muestra en la tabla (2.23). El refuerzo de soldadura depende del espesor
de la placa a soldar sera el maximo de acuerdo a la tabla (2.22).
Tabla 2.23: Garganta para juntas de filete
Espesor de placa
[mm]
Tamano de garganta
[mm]
Valor maximo [mm] Valor mınimo [mm]
4 a 4,2 2,5 2,5
4,3 a 4,9 3 2,5
5 a 5,6 3,5 2,5
5,7 a 6,3 4 2,5
6,4 a 7 4,5 2,5
7,1 a 7,7 5 3
Fuente: (Ingemecanica, 2015)
Para cordones mayores a 1 metro se utiliza la t ´
ecnica se puede apreciar en el apendice C.4.
ecnica del ”paso del peregrino”, es-
to permite tener la menor canditdad de esfuerzos residuales y calentar menos a las
placas que son soldadas. Esta t ´
58
2.13.9.3. Soldaduras Discontinuas
Como su nombre indica, son cordones de soldadura que no son realizados en su to-
talidad, dejan espacios entre ellos ası se tiene un ahorro de electrodo; se utiliza en
uniones que no son soportan grandes cargas y que no trabajan en ambientes agresi-
vos. En la figura (2.22) se muestran varios clases de juntas discontinuas.
Figura 2.22: Soldadura discontinuas
Fuente: (ASME, 2005)
Para este tipo de juntas se considera lo siguiente: este tipo de soldadura se reali-
zara en la union del skid con la base del tanque y en la union de los atiesadores
externos con las paredes del tanque. La dimension de la garganta del cord´
Se debe tener una distribucion lo mas simetrica posible. Se tiene como longitud mınima
de cordon 50 mm. Se tiene como longitud maxima de separacion entre cordones de
300 mm.Para la soldadura de los perfiles atiesadores la separacion maxima es de 24
veces el espesor del perfil.
on de sol-
dadura no debe exceder el espesor de placa y se muestra en la tabla (2.23).
59
SIMULACION DEL TANQUE
Para el analisis del tanque rectangular se utiliza un software de simulacion mediante el
uso de elementos finitos llamado ANSYS 16 con la finalidad de comprobar la seleccion
y dimensionamiento de los elementos que constituyen en conjunto al tanque rectan-
gular. Este software permite optimizar el analisis del trabajo de cada componente en
conjunto y al tener una gran cantidad de modulos que se pueden utilizar; se puede
tener una vision general de las reacciones que tienen los elementos del tanque.
3.1. ANSYS16
Este software cuenta con una gran cantidad de modulos para realizar simulaciones;
por lo que se debe seleccionar el que tenga las mejores herramientas y preste las
facilidades para el analisis que se necesita realizar. En la figura (3.1), se aprecia los
diferentes tipos de modulos para simular con que cuenta el software, estos pueden ha-
cer diferentes tipos de analisis como estruturales, termodinamicos, electromagneticos
y muchos mas.
Figura 3.1: Modulos del programa ANSYS 16
CAPITULO 3
60
Para el este proyecto se ha seleccionado el modulo STATIC STRUCTURAL. Este
modulo realiza el analisis en conjunto de los elementos del tanque y permite cono-
cer los valores de esfuerzos, deformaciones, factores de seguridad, etc. que permiten
dimensionar el tanque. Ademas este modulo contiene una librerıa que contiene pro-
piedades de los materiales que son utlizados en la industria. Este modulo permite
importar geometrias desde otros programas especializados en el modelado de ele-
mentos; para este proyecto de titulacion se ha utilizado el programa Autodesk Inventor
para el modelado del tanque. En la figura (3.2) se muestra los diferentes proceso que
tiene este modulo Static Structural.
Figura 3.2: Modulo Static Structural de ANSYS 16
3.1.1. MODULO STATIC STRUCTURAL
P ara el analisis de elementos en este modulo, se tienen varios procesos que se reali-
zan para conocer los resultados del analisis. Estos procesos son muy importantes ya
que permiten tener resultados mas cercanos a lo que en la realidad sucedera.
3.1.2. CONTACTO
En este proceso se encuentran las contactos o uniones que existen en los elementos
que se analizan, el programa autamaticamente entrega estas uniones, pero se pueden
61
editar dependiendo del analisis que se necesite realizar. La configuracion depende del
tipo de modelo que se tenga. En la figura (3.3) se muestran los contactos que se pue-
den dar en una superficie.
Figura 3.3: Tabla de contenido del proceso de contactos de ANSYS 16
3.1.3. MALLADO
Este proceso permite realizar el mallado al elemento que se analiza, el mallado es
un proceso en el cual el elemento es divide en pequenas partes para hacer un anali-
sis conjunto de cada una de estas divisiones. El mallado se realiza automaticamente
aunque debe ser refinado, para esto se puede cambiar su forma, tamano, etc; ası se
procesara de manera mas rapida y exacta. En la figura (3.4) se muestra un modelo a
la que se a realizado un mallado.
62
Figura 3.4: Mallado de un modelo realziado en ANSYS 16
Para verficar que el mallado sea el necesario para tener resultados aceptables, se
obtiene una grafica que nos indica su calidad, para que el mallado sea aceptable
para continuar con el proceso de simulacion se debe tener un valor del el 20 % como
mınimo y mayor al 60 %. En la figura (3.5) se aprecia la grafica para que un mallado
sea aceptado.
Figura 3.5: Calidad de mallado
3.1.4. INGRESO DE VARIABLES
Este proceso permite ingresar las cargas que soporta el elemento; el programa cuenta
con varias opciones dependiendo del tipo de carga que se necesite simular. Ademas
el software cuenta con opciones para realizar las restricciones que sean necesarias,
dependiendo del tipo de carga aplicada. En la figura (3.6) se muestra varios tipos de
carga y restricionas que se pueden utilizar.
63
Figura 3.6: Diferentes tipos de cargas usadas en Static Strutural
3.1.5. POSTPROCESO
Este proceso permite conocer los resultados del analisis del elemento que se esta
estudiando. Para este proyecto se analizaran los resultados de esfuerzos, deforma-
ciones y factores de seguridad del tanque para conocer si el dimensionamiento es el
adecuado. En la figura (3.7) se muestran las varias opciones que se tienen.
64
Figura 3.7: Analisis de deformacion de un modelo en ANSYS 16
3.2. SIMULACION DEL TANQUE RECTANGULAR
Para este proyecto se ha decido realizar el analisis del tanque en dos partes: analisis
del skid del tanque y analisis del cuerpo del tanque. Esto debido a las limitaciones
de la capacidad de procesamiento del computador en el que se realizado el analisis.
Para esto se han tomado en cuenta las restriciones mas convenientes para tener los
resultados mas exactos posibles.
3.2.1. SIMULACION DEL SKID DEL TANQUE
Para el analisis del skid del tanque tiene en cuenta el material del cual esta fabricado,
el cual es acero ASTM A36; el tipo de perfiles utilizados son perfil IPN 220 y canal U
80x40x6; la base que esta unida al skid es de 5mm de espesor.
El tipo de mallado que predomina par el analisis es tetraedrico, con un numero de
elementos de 1.913.689 y numero de nodos de 604.960. Se tiene una calidad del
60 % como se aprecia en la figura (3.8).
65
Figura 3.8: Mallado y grafica de calildad del skid del tanque
La estructura soporta una carga de 25.000 Pa. como se muestra en la figura (3.9),
ademas en la parte inferior de los perfiles IPN, donde se asienta el tanque se a colo-
cado restriccion de movimiento debido a que en esta parte se encuentra la plataforma
de hormigon.
Figura 3.9: Presion que soporta el skid del tanque
66
3.2.1.1. Resultados
Los resultados que se han obtenido del proceso de simulacion son los siguientes: la
deformacion maxima es de 0,83 mm, se muestra en figura (3.10); el esfuerzo equiva-
lente maximo es de 84,81 MPa, se muestra en la figura (3.11) y el factor de seguridad
mınimo es 2,94, como muestra en la figura (3.12).
Figura 3.10: Deformacion del skid del tanque
Figura 3.11: Esfuerzo que resiste el skid dle tanque
67
Figura 3.12: Factor de seguridad del skid del tanque
3.2.2. SIMULACION DEL CUERPO DEL TANQUE
Para el analisis del cuerpo del tanque se tiene en cuenta el material del cual esta fabri-
cado, el cual es acero ASTM A36; el tipo de perfiles utilizados los cuales son angulos
de 4 x 1/4 pulg., angulos de 2 x 1/8 pulg., tubo cuadrado de 3 pulg canal U 80x40x6;
el cuerpo del tanque es de planchas de acero de 5mm de espesor.
El tipo de mallado que predomina par el analisis es tetraedrico, con un numero de
elementos de 870.575 y numero de nodos de 2.549.393. Para el tanque se utiliza el
parametro de la relacion de aspecto (aspect ratio); es una medida de el estiramiento
de la celula, relaciones de aspecto extremas pueden dar resultados precisos con un
menor numero de celulas.
Para tener una buena calidad de mallado se deb tener un rango de 18 a 20, aunque
la experiencia a dado buenos resultados con una relacion de hasta 30. En la figura
(3.13) mostrada en la siguiente pagina se aprecia la relacion de aspecto que se tiene
para el tanque.
68
Figura 3.13: Relacion de aspecto del tanque rectangular
El tanque soporta una presion hidraulica de 23781,1 Pa, como se muestra en figura
(3.14). La restriccion sera en la base del tanque.
Figura 3.14: Presion hidrostatica que soporta el tanque
69
3.2.2.1. Resultados
Los resultados que se han obtenido del proceso de simulacion son los siguientes: la
deformacion maxima es de 5,59 mm, se muestra en figura (3.15) y el factor de seguri-
dad mınimo es de 3, se muestra en figura (3.16).
Figura 3.15: Deformacion del tanque
Figura 3.16: Factor de seguridad del tanque
70
3.3. ANALISIS DE RESULTADOS
En esta seccion se presentan el analisis de los resultados obtenidos de la simulacion
del skid y del tanque por separados.
3.3.1. ANALISIS DEL SKID DEL TANQUE
Deformacion maxima: Se obtuvo mediante la simulacion una deformacion maxima de
0,83 mm; lo que nos indica que la placa base resiste la carga hidrostatica a la que esta
sometida y al ser menor que un milımetro es aceptable.
Esfuerzo equivalente maximo: Se obtuvo un esfuerzo de 84,81 MPa, este es mucho
menor del esfuerzo de diseno que es de 160MPa, por lo que es aceptable la simula-
cion.
Factor de seguridad: Mediante la simulacion se obtuvo un factor mınimo de seguridad
de 2,94 que es bastante aceptable y nos permite asegurar que no fallara la estructura
debido a la carga que soporta.
3.3.2. ANALISIS DEL CUERPO DEL TANQUE
Deformacion maxima: Se obtuvo mediante la simulacion una deformacion maxima de
5,59 mm; lo que nos indica que la pared es el modulo de sedimentacion; aquı es don-
de se tendra mayor esfuerzo. Sin embargo es aceptable ya que es muy cercano a 5
mm que es el espesor mınimo y cabe recalcar que este modulo contendra placas in-
clinadas lo que disminuira la deformacion.
Factor de seguridad: Mediante la simulacion se obtuvo un factor mınimo de seguridad
de 3 que es bastante aceptable y nos permite asegurar que no fallara la estructura
debido a la presion que soporta.
71
FABRICACION DEL TANQUE
En este capıtulo se muestran aspectos fundamentales para la fabricacion del tanque,
tratando de optimizar cada actividad para economizar en tiempo y recursos y obtener
un producto final con calidad y que preste los servicios para los cuales fue disenado.
4.1. MATERIAL
Previo a la fabricacion del tanque se debe inspeccionar que cada perfil estructural,
plancha metalica y cada accesorio necesario para la fabricacion del tanque se en-
cuentre en condiciones favorables para su utilizacion.
Los aspectos que se debe tomar encuentan son los siguientes, se debe verificar que
los materiales recibidos sean los que fueron seleccionados con anterioridad, verificar
que no exista demasiado oxido en la superficie de los materiales y accesorios y verifi-
car que el material no se encuentre deformado de manera que no se pueda utilizarse
en la fabricacion del tanque.
En la figura (4.1) que se muestra en la siguiente p´
abrica y se encuentra en buen estado sin gran cantidad
de oxido ni fallas como dobleces en las puntas, por lo que fueron aceptadas por el
personal encargado de recepcion de material.
4.2. PREPARACION DEL MATERIAL
Para la fabricacion del tanque se tienen varios procesos los cuales eprmitran tener
un orden para la fabricacion del tanque, permitiendo optimizar el tiempo y recursos
economicos.
CAPITULO 4
agina, se aprecia un cargmento de
planchas el cual llego a la f ´
72
Figura 4.1: Plancha de acero A36 para la fabricacion del tanque
4.2.1. CORTE DE PERFILES ESTRUCTURALES
Antes de realizar algun proceso se debe de organizar e identificar cada perfil que se
utilizara, las dimensiones y especificaciones de fabricacion se aprecian en el apendice
I. Se utilizaran perfiles IPN, angulos y canales U para formar el skid del tanque rec-
tangular; para realizar el corte de los perfiles se utilizara el proceso manual de corte
oxiacetileno.
Para esto se utilizara el equipo necesario que sera seleccionado de acuerdo al espe-
sor del material que se va cortar. Tambien se utiliza corte con maquina. El catalago del
equipo se encuentra en el apendice C.1.
En la figura (4.2) que se muestra en la siguiente pagina, se aprecia el proceso de corte
con oxiacetileno realizado por el personal encargado de fabricar el tanque.
4.2.2. CORTE DE PLANCHAS METALICAS
Para la fabricacion de la base del tanque se utilizaran plancha metalicas de acero
ASTM A36, las dimensiones requeridas para esta base se encuentran en el apendice
H. Para el corte se utilizara el proceso manual de corte oxiacetileno y corte con maqui-
na. Se debe de verificar que los cortes sean uniformes y los borde de las planchas
tengan 90◦.
73
Figura 4.2: Corte con oxiacetileno de un perfil estructural
4.2.3. DOBLADO DE PLANCHAS METALICAS
Para las esquinas del tanque rectangular se utilizaran planchas dobladas ya que per-
miten disminuir esfuerzos es las esquinas. El doblado es un proceso de conformado
mecanico, para realizar este proceso se utiliza una prensa que cuenta con una matriz
y un punzon que se encarga de doblar la plancha.
En este caso el doblez es a 90◦; las dimensiones y especificaciones del doblez se
muestran en el apendice H. En la figura (4.3) se aprecian varias planchas para ser
dobladas; este proceso no se lo realiza en la empresa.
Figura 4.3: Planchas de acero A36 para ser dobladas
74
4.2.4. PREPARACION SUPERFICIAL
La preparacion superficial es de vital importancia para que el pintado del tanque cum-
pla con la funcion de proteccion del material. Los procesos para la preparacion de
superficies estan normalizados por la SSPC.
En la tabla(4.1)se aprecian los procesos que seran utilizados para la preparacion de
superficies del tanque.
Tabla 4.1: Preparacion superficial para el tanque
ESPECIFICACIONES PARA PREPACION DE SUPERFICIES
Tıtulo y Objetivo Numero de Especificacion
Limpieza con disolvente
Eliminacion de aceites, grasas, suciedad,
sales y contaminantes con el uso de
disolventes, emulsiones, compuesto de
limpieza, vapor de agua.
SSPC- SP-1 63
Limpieza con maquinas herramientas
Elimacion de oxidacion y pintura con
el uso de cepillos de alambre, esmeriles,
lijadoras mecanicas o combinacion de
estos metodos.
SSPC- SP-3 63
Las superficies seran tratadas primeramente con una limpieza mecanica; para esto
se utiliza gratas metalicas que se encargaran de la eliminacion de oxido, suciedad y
escoria presente en las planchas y perfiles metalicos (SSPC-SP-1 63). Terminada esta
limpieza mecanica se procede con una limpieza con disolvente, en este caso thinner
para una mejor limpieza (SSPC-SP-3 63).
4.2.5. RECUBRIMIENTO
Despues de una revision de la preparacion de las superficies del tanque y verificar
que estan limpias se procede a utilizar el recubrimiento adecuado; dependiendo del
uso que se le va a dar al tanque. El recubimiento del tanque permite la protecion prin-
cipalmente de la corrosion que tendra el tanque debido a su uso y el ambiente donde
75
este se encuentre. Para esto se seleccionara un recubrimiento, que permita evitar la
corrosion rapida de las paredes metalicas del tanque producto del proceso de trata-
miento de aguas residuales que se llevara a cabo en este. En la figura (4.4), se aprecia
el equipo que se utiliza para realizar el recubrimiento en los tanques fabricados por YA-
KUPRO CIA. LTDA.
Figura 4.4: Compresor utilizado en recubrimientos industriales
Para la estructura del skid y para el cuerpo de tanque se utilizan diferentes tipos de
recubrimiento, en la tabla (4.2) se aprecia estos recubrimientos.
Tabla 4.2: Recubrimientos utilizados en el tanque
TIPO DE RECUBRIMIENTOS
Recubrimiento
Modulo Capa Base Capa Final
ElectrocoagulacionEpoxico curado
con poliamida
Epoxico alquitran curado
con aducto de poliamida
Floculacion
Sedimentador
Recoleccion
Esmalte
Epoxico - Poliamida
Anticorrosivo
Epoxico - Poliamida
El control del espesor de recubrimiento se hace tanto en humedo como en seco, para
76
esto se utiliza con un medidor de espesores. En el apendice E se encuentran las hojas
de datos de cada recubrimiento.
4.3. FABRICACION
La fabricacion del tanque se realizara en el galpon de la empresa. Para realizar el
montaje se necesitan accesorios de montaje estos herramientas y equipos necesarios
para fabricar de manera rapida el tanque metalico. En la tabla (4.3) se aprecian las
principales herramientas y equipos que se utilizan para armar tanques.
Tabla 4.3: Herramientas utilizadas en la fabricacion del tanque
ACCESORIOS PARA LA FABRICACION
DEL TANQUE
Herramientas Equipos
Martillos
Niveles
Tecle
Escuadras rectas
Fexometro
Tensores
Andamios
Soldadoras
Equipo de corte oxiacetileno
Amoladoras
Tronsadora
El tanque estara apoyado sobre una plataforma de concreto reforzado que permite
que no exista desplazamiento y facilidad de acceso al tanque.
4.3.1. FABRICACION DEL SKID
Para fabricar el skid se inicia con la colocacion de las planchas seleccionadas para la
base del tanque, estas seran unidas por puntos de soldadura con el fin de que limi-
tar el movimiento de las mismas, las planchas utilizadas para la base del tanque son
planchas navales (6 x 1,5 m). Para desplazar cada elemento se utiliza un tecle debido
a que tienen un gran peso.
77
Teniendo la base ya unida; se cortan y colocan los perfiles longitudinales y transver-
sales, estos tambien son unidos con puntos de soldadura para evitar su movimiento.
Para trazar las dimensiones de cada elemento de la estructura se utiliza una tiza o
marcador para metal. Las dimensiones y especificaciones para la fabricacion del skid
del tanque se encuentra en el apendice I.
Despues de tener toda la estructura armada se procede a soldar los perfiles transver-
sales y longitudiales entre sı y soldar las planchas que serviran de base del tanque, se
debe tener cuidado en realizar una penetracion completa para evitar fallos posteriores
y tener una secuencia en las soldaduras para evitar deformaciones. En la figura (4.5)
se muestra la estructura del skid.
Figura 4.5: Fabricacion del skid del tanque
Terminada las soldaduras de los perfiles y de las planchas de la base de tanque, se
procede a la preparacion de la superficie; para esto se utiliza una grata metalica con
la que se eliminara la escoria producida por la soldadura, oxido y otros impurezas que
no perimiten la correcta aplicacion del recubrimiento. Para complementar esta limpie-
za se utilizara thinner comercial para limpiar la superficies de grasas.
Por recomendacion del proveedor del recubrimiento se procede a pintar los cordo-
nes de soldadura con pintura epoxica debido a que estas zonas son mas propensas
a una oxidacion rapida debido al medio ambiente al se expondra el tanque metalico.
Despues de este primer recubrimiento se procede a pintar el skid y la cara inferior de
78
la base del tanque con dos capas de pintura antioxidante. Se debe realizar una ins-
peccion visual para constatar de que todas las superficies se encuentren cubiertas. Se
deja secar la pintura por un tiempo mınimo de 3 horas para continuar con la fabricacion
del tanque. En la figura (4.6) se muestra el recubrimiento que se realiza a la soldadura.
Figura 4.6: Recubrmiento epoxico en un cordon de soldadura
4.3.2. FABRICACION DEL TANQUE
Terminado el pintado del skid y la base del tanque; se procede con el armado de las
paredes del tanque; para esto se dara la vuelta al skid con la ayuda de un tecle o una
pluma hidraulica. Una vez terminada esta tarea se procede a trazar las dimensiones
finales que tendra el tanque; en el apendice I se encuentra la distribucion y posiciona-
miento de cada placa que conforma las paredes del tanque. Al momento de iniciar con
la soldadura se debe de tomar en cuenta una secuencia para evitar el sobrecalenta-
miento del las placas.
Se inicia con el montaje de las placas que conforman las esquinas del tanques. Al
momento del montaje se debe recordar dejar una separacion de 2 mm para verificar
esta separacion se utilizara cunas o chicagos. Estos elementos permiten tener un
mejor control de la distancia de separacion. A continuacion se une las placas con
puntos de soldadura y topes para evitar que las placas se muevan. En la figura (4.7)
se muestra el armado del tanque.
79
Figura 4.7: Fabricacion del tanque
Se debe tener en cuenta que una plancha no se montara, ya que este espacio se
utilizara para el ingreso de los soldadores y equipos al interior del tanque. Una vez
montadas las planchas se verifica que cumpla con las dimensiones y verticalidad. Es-
to se aprecia en la figura (4.8).
Figura 4.8: Fabricacion del cuerpo del tanque
Las placas inclinadas de los modulos de electrocoagulacion y sedimentacion estan
apoyados en estructuras para evitar que se deformen debido a la presion hidrostatica.
Estas estructuras se encuentran especificadas en el apendice I.
Terminada el montaje de las paredes del tanque se colocan los atiesadores horizon-
tales externos y los atiesadores internos, las especificaciones de montaje de estos
elementos se encuentra en el apendice I. Terminado con esto se verifica las dimensio-
80
nes del tanque. Este proceso se aprecia en la figura (4.9).
Figura 4.9: Soldadura de elementos atiesadores
A continuacion se traza los lugares donde se colocaran los accesorios para salida de
material sedimentado (purgas), estos accesorios son bridas con cuello a los cuales se
les suelda un tubo de igual diametro y de 10 cm de longitud. Para realizar los orificios
de las purgas se utiliza corte con oxiacetileno. Las dimensiones y posicion de cada
purga se aprecian en el apendice H. Se aprecia en la figura (4.10) una brida la cual
esta en siendo soldada al tanque.
Figura 4.10: Soldadura de una brida del tanque
81
Una vez soldadas las bridas a las paredes del tanque se montaran los plataformas y
escaleras; las plataformas seran soldadas en la parte superior del tanque y reforza-
dos en su parte inferior con tubos cuadrados; las pasarelas y escaleras seran des-
montables por facilidad de transporte. Las especificaciones y dimensiones de estos
elementos estan en el apendice H. En la figura (4.11) se muestra el armado de las
escaleras.
Figura 4.11: Fabricacion de escalera del tanque
Para transportar el tanque se colocaran las placas de izaje, su posicion esta en rela-
cion con el centroide del tanque. La posicion y especificaciones de montaje de cada
placa se encuentra en el apendice I. En la figura (4.12) se muestra el tanque ya termi-
nado esperando ser tratado superficialmente para despues realizarse el recubrimiento
como ya se indico anteriormente.
Figura 4.12: Tanque rectangular terminado
En la figura (4.13) se aprecia el tanque pintado interior y exteriormente.
82
Figura 4.13: Tanque rectagular aplicado recubrimiento
En el apendice D se aprecia el cronograma de fabricacion del tanque. En el apendice F
se puede apreciar fotografıas del proceso de fabricacion. En el apendice G se aprecia
fotografıas del ensayo de tintas penetrantes realizado al tanque.
4.4. TRANSPORTE DEL TANQUE
Para realizar el transporte del tanque se utiliza una camion tipo cama baja, este tipo
de transporte tienen gran longitud por lo que es apropiado.. Para realizar el izaje del
tanque se utiliza una pluma y esta lo lleva hasta el camion.
Ademas del tanque se transportaran las esacaleras, tuberıas y equipos que seran
instalados en el sistema de tratamiento de agua. En la figura (4.14) y figura (4.15) de
la siguiente pagina se aprecia el transporte del tanque.
83
Figura 4.14: Transporte del tanque
Figura 4.15: Transporte del tanque
Una vez llegado al sitio de instalacion, el tanque es bajado hacia la plataforma con
la ayuda de una retroescavadora. En la figura (4.16) que se muestra en la siguiente
pagina se aprecia este proceso.
84
Figura 4.16: Desembarque del tanque en el sitio de intalacion
4.5. MANTENIMIENTO DEL TANQUE
El mantenimiento del tanque es una operacion muy importante debido a que permite
que tanto la estrutura como el recubrimiento tengan una vida util larga. Es por este
motivo que el personal de la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. capacita al personal en-
cargado de verificar el funcionamiento del tanque para que cumpla con labores que
permiten un buen funcionamento del sistema de tratamiento.
Esta capacitacion se enfoca en el mantemiento preventido del sistema; en este caso
para el mantenimiento del tanque se tiene un plan diario y anual que se debe cunplir
para que el tanque no se deteriore rapidamente. Las actividades de este mantemiento
se detallan en el apendice H.
85
ANALISIS DE COSTOS
A continuacion se detalla el costo de cada elemento utilizado para la fabricacion del
tanque. Para la fabricacion se considera los costos directos e indirectos.
5.1. COSTOS DIRECTOS
Los costos directos son aquellos que se identifican con el producto terminado, los que
se muestran a continuacion.
5.1.1. COSTO DE MATERIALES
En la tabla (5.1) se detallan el costo de materia prima que se utilizan en la fabricacion
del tanque.
Tabla 5.1: Costo de Materiales
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Perfil Canal 80x40x6 m 63,1 6,79 425,29
2 Perfil angulo 2” x 1/4” m 37,9 4,83 183,06
3 Perfil angulo 4” x 1/4” m 100 10,48 1048
4 Perfil IPN 220 m 48 40,18 1928,6
5 Placas de izaje u 6 43,2 259,2
6 Plancha A36 2,44x1,22 m x 5mm u 20 96,9 1938
7 Plancha A36 6x1,5 m x 5mm u 8 330,71 2645,68
8 Plancha A36 corrugada 2,44x133 m x3mm u 4 78,7 314,8
9 Tubo cuadrado de 3” m 44,8 37,7 1688,96
10 Tubo de 4 cedula 40 m 1 120 120
11 Tubo redondo 1 1/4” x 2mm m 36 1,5 54
SUBTOTAL 10605,63
IVA 12 % 1272,68
TOTAL 11878,31
CAPITULO 5
86
5.1.2. COSTO DE ACCESORIOS
En la tabla (5.2) se detallan el costo de los accesorios que van soldados al tanque.
Tabla 5.2: Costo de accesorios
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Bridas soldables con cuello de 4” u 8 28,9 231,2
2 Neplos soldables de 2” x 20 cm u 4 18,45 73,8
SUBTOTAL 305
IVA 12 % 36,6
TOTAL 402,20
5.1.3. COSTO DE CORTE Y DOBLADO
Este costo corresponde al doblado y corte de las planchas que sirven para la fabrica-
cion de la base y el cuerpo del tanque, ası como tambien de cada uno de los modulos
que lo forman. En la tabla (5.3) se mmuestra el costo de estos procesos.
Tabla 5.3: Costo de corte y doblado
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Corte y doblado de planchas u 1 52,8 52,8
SUBTOTAL 52,8
IVA 12 % 7,2
TOTAL 60
5.1.4. COSTO DE FABRICACION
Este costo corresponde al armado de tanque, la empresa YAKUPRO CIA. LTDA. con-
trata un equipo de soldadores para realizar el armado y realizar el recubrimiento del
tanque. En la tabla (5.4) se aprecia el costo de fabricacion.
87
Tabla 5.4: Costo de fabricacion del tanque.
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Fabricacion del tanque u 1 4840 4840
SUBTOTAL 4840
IVA 12 % 660
TOTAL 5500
5.1.5. COSTO DE RECUBRIMIENTO
Este costo corresponde a la cantidad de pintura utilizada para el recubrimiento del
tanque y los insumos que se necesitan para diluir la pintura y el quımico catalizador
de la pintura. En la tabla (5.5) se aprecia este costo
Tabla 5.5: Costo de recubrimiento.
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Kit Amepox/Azul seguridad galon 9 47,37 426,33
2 Kit Fosfapox/Fondo epoxico gris galon 5 43,37 216,85
3 Pintura anticorrosiva/Negro galon 2 24,5 49
4 Sigma Thinner galon 2 27,8 55,6
5 Sigmacover 280 galon 2 59,47 118,94
6 Sigmacover 300 galon 2 55,95 111,9
7 Thinner epoxico galon 6 13,47 80,82
SUBTOTAL 1059,44
IVA 12 % 127,13
TOTAL 1186,57
5.2. COSTOS INDIRECTOS
Los costos indirectos son aquellos que no se pueden apreciar cuando se ha terminado
de fabricar el tanque, estos son costos de insumos de fabricacion, de insumos de
88
seguridad, insumos para equipos, insumos para recubrimiento, costo de ingenierıa y
costo de trasporte.
5.2.1. COSTO DE INSUMOS DE FABRICACION
Este costo corresponde a los insumos necesarios para fabricar el tanque. En la tabla
(5.6) se aprecia estos insumos.
Tabla 5.6: Costo de insumos de fabricacion
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Alambre tubular E71T-1 kg 90 2,89 260,1
2 Disco de corte de 7” x 1/8” u 20 2,31 46,2
3 Disco de corte de 7” x 1/16” u 10 1,67 16,7
4 Disco de corte de 14” x 1/8” u 5 7,42 37,1
5 Disco de desbaste 7” x 1/4” u 15 2,75 41,25
6 Disco de corte de 41/2” x 1/4” u 5 2,37 11,85
7 Electrodo 6010 1/8” kg 50 2,7 135
8 Electrodo 7018 1/8” kg 10 2,71 27,1
9 Grata metalica de 41/2 x 1/4” u 10 7,67 76,7
10 Grata metalica de 7 x 1/4” u 10 3,15 31,5
11 Grata metalica cub de 7 x 1/4” u 10 2,85 28,5
SUBTOTAL 712
IVA 12 % 85,44
TOTAL 797,44
5.2.2. COSTO DE INSUMOS DE SEGURIDAD
Este costo corresponde a los insumos que seran adquiridos para proteger al personal
que fabrica el tanque. En la tabla (5.7) se aprecia estos insumos.
89
Tabla 5.7: Costo de insumos de implementos de seguridad
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Capuchas de tela u 8 1,8 14,4
2 Chompa de cuero para soldador u 4 18,58 74,32
3 Delantal de cuero u 8 2,37 18,96
4 Filtros para mascarilla 2097 u 10 5,44 54,4
5 Gafas claras u 20 1,24 24,8
6 Gafas negras u 20 1,27 25,4
7 Guantes API para soldar par 8 5,18 41,44
8 Guantes para montaje par 8 1,92 15,36
9 Mangas para soldador par 8 2,37 18,96
10 Mascara media cara 7502 3M u 2 31,44 62,88
11 Tapones auditivos par 30 1,03 30,9
12 Vidrio rectangular claro u 20 0,07 1,4
13 Vidrio rectangular negro N10 u 20 0,13 2,6
14 Visor pet flexible u 20 3,04 60,8
SUBTOTAL 446,62
IVA 12 % 53,59
TOTAL 500,21
5.2.3. COSTO DE INSUMOS PARA EQUIPOS
Este costo corresponde a insumos de los accesorios de los equipos utilizados en la
fabricacion que se terminan o llegan a desastarse por el uso continuo y tienen que ser
reemplazados.
En la tabla (5.8) que se muesra en la siguiente pagina se aprecia el detalle de estos
insumos.
90
Tabla 5.8: Costo de insumos para equipos
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Andamios u 1 27,9 27,9
2 Grua u 1 105,6 105,6
3 Recarga de tanque de CO2 kg 80 1,21 96,8
4 Recarga de tanque de O2 u 2 19,9 39,8
5 Recarga tanque de gas licuado u 2 3 6
6 Templador ojo y gancho u 3 19,75 59,25
7 Tobera gas 3678 u 3 7,64 22,92
SUBTOTAL 358,27
IVA 12 % 42,99
TOTAL 401,26
5.2.4. COSTO DE INSUMOS PARA RECUBRIMIENTO
Este costo corresponde a insumos utilizados en el recubrimiento del tanque. En la
tabla (5.9) se aprecia estos insumos.
Tabla 5.9: Costo de insumos para recubrimientos
ITEM DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(dolares)
1 Brochas u 3 1,84 5,52
2 Filtros para mascarilla u 3 10,66 31,98
3 Guaipes u 40 0,15 6
4 Guantes para pintar par 5 2,45 12,25
5 Rodillo u 3 3,74 11,22
6 Thinner comercial galon 15 6,25 93,75
7 Traje para pintar u 3 5,13 15,39
SUBTOTAL 176,11
IVA 12 % 21,13
TOTAL 197,24
91
5.2.5. COSTO DE INGENIERIA
Este costo corresponde a la labor realizada por el personal del departamento tecnico
encargado del diseno y supervision de fabricacion; en este proyecto de titulacion in-
tervino una persona encargada de realizar este trabajo. En la tabla (5.10) se muestra
el costo de ingenierıa.
Tabla 5.10: Costo de Ingenierıa
ITEM ACTIVIDADTIEMPO
(Horas)
VALOR
(Dolares/hora)
VALOR
TOTAL
(Dolares)
1 Definicion del problema 3 15 45
2 Seleccion de tipo de sistema de tratamiento 3 15 45
3 Diseno del tanque y seleccion de accesorios 50 15 750
4 Supervision de adquision de material 5 15 75
5 Supervision de construccion 20 15 300
6 Supervision de transporte del tanque 6 15 90
SUBTOTAL 1305
IVA 12 % 156,6
TOTAL 1461,6
5.2.6. COSTO DE TRANSPORTE
Este costo corresponde al transporte y desembarco del tanque, esto se muestra en la
tabla (5.11).
Tabla 5.11: Costo de transporte
ITEM DETALLE UNIDAD CANTIDAD
VALOR
UNITARIO
(dolares)
VALOR
TOTAL
(Dolares)
1 Transporte del tanque u 1 1500 1500
2 Desembarco del tanque u 1 450 450
SUBTOTAL 1950
IVA 12 % 234
TOTAL 2184
92
5.2.7. COSTO TOTAL DEL TANQUE
En la tabla (5.12) se detalla el costo total de la fabricacion del tanque.
Tabla 5.12: Costo total de la fabricacion del tanque
ITEM DETALLEVALOR
(Dolares)
1 Costo de Materiales 11878,31
2 Costo de Accesorios 402,20
3 Costo de corte y doblado 60
4 Costo de fabricacion 5500
5 Costo de recubrimiento 1186,57
6 Costo de insumos de fabricacion 797,44
7 Costo de insumos de seguridad 500,21
8 Costo de insumos para equipos 401,26
9 Costo de insumos para recubrimiento 194,27
10 Costo de Ingenierıa 1461,6
11 Costo de transporte 2184
SUBTOTAL 24590,79
ADMINISTRATIVO 2 % 491,8
IMPREVISTOS 8 % 1967,3
TOTAL 27 049,89
93
6.1. CONCLUSIONES
Los objetivos propuestos para este proyecto de titulacion se han cumplido satisfac-
toriamente; permitiendo realizar un diseno optimo que permite un ahorro en costo y
tiempo, hasta culminar con la fabricacion del tanque y su montaje en el sitio destinado
para su funcionamiento.
Se ha disenado y fabricado un tanque metalico para la empresa YAKUPRO CIA. LT-
DA.; el cual permite realizar un tratamiento con el fin de disminuir la carga contami-
nante del agua residual que llegara a este tanque.
Se ha investigado procesos de tratamiento de aguas residuales para la elaboracion de
este proyecto de titulacion, los cuales permiten la disminucion de los contaminantes
del agua.
Se ha elegido la forma del tanque, en funcion del espacio fısico que se a designado
para el sistema de tratamiento y al numero de procesos que se realizaran.
La seleccion de cada material y accesorio se ha realizado en base a varios aspec-
tos como norma ASME VII, facilidad de adquisicion en el mercado nacional, ahorro
economico, etc.
Para el diseno del tanque se han tomado en cuenta varias normas y recomendaciones
para este tipo de elementos; las cuales permiten facilitar este proceso y ahorrar tiempo
y dinero.
CAPITULO 6
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
94
Se han realizado simulaciones utilizando el sofware ANSYS16, el cual nos permite
conocer como respondera el material del tanque cuando sea exigido a una presion
hidrostatica determinada.
Se han tomado decisiones de diseno dependiendo de los resultados analıticos y los
resultados producto de la simulacion en el software computacional; los que han per-
mitido continuar con la fabricacion del tanque.
La fabricacion del tanque metalico se ha realizado en las instalaciones, la misma que
cuenta con las facilidades para realizar esta labor.
El personal encargado de la construccion del tanque cuenta con la preparacion nece-
saria para realizar el proceso de soldadura de las diferentes elementos que conforman
el tanque.
El presente proyecto de titulacion puede utilizarse para otros tipos de sistemas de
tratamiento fısicos o quımicos, siempre y cuando sea para tratamiento de aguas resi-
duales.
6.2. RECOMENDACIONES
Se debe de verificar el buen estado de cada elemento y accesorio que se utilizara en
la fabricacion del tanque para evitar problemas de corrosion temprana.
Antes, durante y despues de la fabricacion del tanque se debe de contar con elemen-
tos de sey guridad necesarios para menorar el riesgo de accidentes laborales.
Realizar una inspeccion de los equipos de corte y equipos de soldadura para verificar
su correcto funcionamiento.
Colocar los tanques de gases protectores (O2 y CO2), en un lugar donde no esten en
contanto con las chispas producidas por el proceso de soldadura.
95
Al momento del montaje de cada elemento del tanque se debe tener en cuenta que la
distribucion de cada uno corresponda a lo que se indica en los planos de fabricacion.
96
exico: Pearson Educacion.
Arango Ruiz, A. (2005). La electrocoagulacion : una alternativa para el tratamiento de
aguas residuales. Revista Lasallista de Invbestigacion, 2(1), 49–56.
ASME. (2005). Boiler y Pressure Vesel Code. Rules for Construction of Pressure
Vessels. ASME , VIII D1.
Azteca Noticias. (2015). Tanques para sustancias toxicas. Descargado
de www.aztecanoticias.com.mx/notas/estados/189078/alerta-en-ensenada
-por-robo-de-tanque-toxico
Cedeno Gudino, M. A. (2009). Diseno sismo-resistente de tanques de acero soldados,
para almacenamiento atmosferico y a baja presion de lıquidos. Tesis Doctoral no
publicada, Escuela Politecnica Nacional.
Electrodos para soldadura electrica por arco. (2015). Descarga-
do de http://www.biblioteca.udep.edu.pe/BibVirUDEP/tesis/pdf/
1$\delimiter"026E30F$ 1$\delimiter"026E30F$ 187$\delimiter"026E30F$
1$\delimiter"026E30F$ 57.pdf
Endicontrol. (2015). Inspeccion con ultrasonido. Descargado de http://www
.endicontrol.com/inspeccion-con-ultrasonido-osciloscopio/
Floculadores. (2015). Descargado de http://www.bvsde.paho.org/bvsatr/
fulltext/tratamiento/manualII/ma2$\delimiter"026E30F$ cap3.pdf
Garcıa, J. (2015). La centriguracion en la industria quımica farmaceutica. Descargado
de http://bvs.sld.cu/revistas/sint/vol7 1 01/sint0401.htm
Hernandez Munoz, A., Hernandez Lehmann, A., y Galan, P. (1996). Manual de Depu-
racion de Uralita. Sistemas para depuracion de aguas residuales en nucleos de
hasta 20000 habitantes. Paraninfo S.A.
IBSA. (2015). Aplicacion de pinturas industriales. Descargado de http://www
.industrialbelgrano.com.ar/Productos/Ficha.aspx?id=15
Ingemecanica. (2015). Recomendaciones para la Ejecucion de Uniones Solda-
das. Descargado de http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn58
.html#seccion5
´BIBLIOGRAFIA
American Welding Society. (1996). Manual de soldadura. (8a. ed., cap. Tomo1).
M´
97
INSSEL. (2015). Proyecto Puspetrol. Descargado de http://www.inssel.com.pe/
proyectos/Pluspetrol
Jimenez, G. E. (2009). Diseno y Construccion de un Tanque Para Almacenar 2000
Toneladas de Aceite de Palma Basado en la Norma API-650-2007. Tesis Doctoral
no publicada, Escuela Politecnica del Litoral.
Latorre, A. (2012). Diseno de un Sistema de Tratamiento y Reutiliziacion del Agua
Residual de proceso de hemodialisis de la clınica de los rinones Menydial Rioba-
maba. Tesis Doctoral no publicada, Escuela Superior Politecnica de Chimborazo.
Leon, J. M. (2001). Diseno y Calculo de Recipientes a Presion. Inglesa.
LLanos, D. (2013). Diseno de la planta de Tratamiento de Aguas Reisudales de la In-
dustria de Productos Lacteos Pıllaroo, ubicada en el Canton Pıllaro - Tungurahua.
Tesis Doctoral no publicada, Escuela Superior Politecnica de Chiimborazo.
Lozano, J. (2012). Procedimiento de prueba hidrostatica de estanqueidad para tan-
ques de almacenamiento (Inf. Tec.). Cosmpetrol.
Maldonado, C. G. (2006). Diseno de un Sistema Elevado para Almacenamiento de
Desechos Vegetales con Capacidad de 18 metros Cubicos en Planta Procesa-
dora de Platano. Tesis Doctoral no publicada, Escuela Politecnica del Litoral.
Mateus, M. D., y Vivas, D. A. (2007). Mantenimiento de tanques hidrostaticos de techo
fijo para la Industria Petrolera. Tesis Doctoral no publicada, Espuela Politecnica
Nacional.
Megyesy, E. F. (1992). Manual de Recipientes a Presion. Diseno y Caculo (1a ed.).
Mexico: Limusa.
Morales, S. (2015). Electrocoagulacion en el Tratamiento de aguas. Des-
cargado de http://www.monografias.com/trabajos99/electrocoagulacion
-tratamiento-aguas/electrocoagulacion-tratamiento-aguas.shtml
Netto, A. (1998). Manual de hidraulica (8a. ed.). Sao Paulo: Edgard Blucher.
Pinturas Nervion. (2015). Tipo de recubrimientos. Descargado de http://www
.nervion.com.mx/web/conocimientos/tipos rec.php
Posada, R., Pena, F., y Suarez, J. (2015). Radiografıa Industrial. Descargado de
http://es.slideshare.net/rposadap/radiografa-industrial-final
Proditanques. (2015). Fabricacion de taqnues. Descargado de http://www
.proditanquesing.com/productos/#
98
SENA. (2015). Calidad del Agua. Descargado de http://repositorio.sena.edu.co/
sitios/calidad del agua/#/2014
Sindes Ecuador SA. (2015). Tintas Penetrantes. Descargado de http://www.sindes
.com/tecnicas/informacion-tecnica
Talleres Godoy. (2015a). Galerıa 4. Descargado de http://www.talleresgodoy.com
.ar/05 imagenes ficha04.htm
Talleres Godoy. (2015b). Galerıa 9. Descargado de http://www.talleresgodoy.com
.ar/05 imagenes ficha09.htm
Tecnologıa Mecanica SA. (2015). Inspeccion Visual y Ultrasonica. Descargado
de http://torneriatecmecpanama.blogspot.com/2012$\delimiter"026E30F$
05$\delimiter"026E30F$ 01$\delimiter"026E30F$ archive.html
Universidad Nacional del Comahue. (2015). Soldadura por arco electrico con electrodo
revestido. Descargado de http://procesosunefa.wikispaces.com/file/view/
Proceso$\delimiter"026E30F$ SMAW.pdf
99
TABLAS Y GRAFICAS PARA DISENO
A.1. Valor de σ para tanques rectangulares
A.2. Dimensiones de modulos de tratamiento de aguas
Tabla A.1: Volumenes de modulos
DIMENSIONES DE MODULOS DEL TANQUE
MODULODIMENSIONES
Largo [m] Ancho [m] Altura [m]
Electrocoagulacion 1 2,8 2,44
Floculacion 8,5 1 2,44
Sedimentacion 7,6 1,8 2,44
Recoleccion 0,9 1,8 2,44
APENDICE A
100
B.1. Caracterısticas de perfil IPN
APENDICE A
CATALOGOS DE PERFILES Y
ACCESORIOS
101
B.2. Caracterısticas de perfil angulo
B.3. Caracterısticas de perfil Canal U
102
B.4. Caracterısticas de tubo cuadrado
103
B.5. Caracterısticas de tubo redondo
B.6. Caracterısticas de brida soldable con cuello
104
C.1. Caracterısticas del equipo para corte oxiaceti-
leno
APENDICE C
FABRICACION DEL TANQUE
105
C.2. Especificaciones de electrodo E6010
106
C.3. Especificaciones de electrodo E71T-1
107
C.4. Esquema de paso de peregrino para proceso de
soldadura
108
Figura D.1: Cronograma de Fabricacion
APENDICE D
CRONOGRAMA DE FABRICACION
109
E.1. Recubrimiento Sigma 280
Figura E.1: Hoja de datos para recubrimiento Sigma 280
APENDICE E
ESPECIFICACIONES DE
RECUBRIMIENTOS
110
Figura E.2: Hoja de datos para recubrimiento Sigma 280
111
E.2. Recubrimiento Sigma 300
Figura E.3: Hoja de datos para recubrimiento Sigma 300
112
Figura E.4: Hoja de datos para recubrimiento Sigma 300
113
E.3. Recubrimiento Amerpox
Figura E.5: Hoja de datos para recubrimiento Amerpox
114
E.4. Recubrimiento Fosfapox
Figura E.6: Hoja de datos para recubrimiento Fosfapox
115
Figura F.1: Fabricacion del skid
APENDICE F
FOTOGRAFIAS DE LA FABRICACION
DEL TANQUE
116
Figura F.2: Fabricacion de las paredes del tanque
117
Figura F.3: Montaje de atiesadores externos
Figura F.4: Fabricacion de escalera
118
Figura F.5: Fabricacion de escalera
Figura F.6: Transporte del tanque
119
Figura F.7: Desembarque del tanque
120
Figura G.1: Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque
APENDICE G
FOTOGRAFIAS ENSAYO DE TINTAS
PENETRANTES
121
Figura G.2: Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque
122
Figura G.3: Ensayo de tintas penetrantes en paredes del tanque
123
MANTENIMIENTO DEL TANQUE
Figura H.1: Check List de la Planta de Tratamiento
APENDICE H
124
PLANOS DE FABRICACION
100 Plano de Conjunto Tanque rectangular para tratamiento de aguas residuales
101 Plano de Conjunto Tanque metalico
102 Plano de Conjunto Estructura de la base (SKID)
103 Plano Escaleras
104 Plano Pasamanos 1
105 Plano Pasamanos 2
106 Plano Soporte Plataforma
APENDICE I