MEMORIA DE CÁLCULO PLATAFORMA FILTROS

Tabla 163 Tabla de versiones

Release	Descripción	Fecha	Elaboró	Aprobó
0.1	Se envió para revisión del cliente	01/08/22	DG

OBJETIVO Y ALCANCE

Objetivo

Se requiere modificar la altura de la estructura de los filtros de forma que se consiga el espacio necesario para la instalación de los nuevos equipos.

Alcance

• Se elabora memoria de cálculo para verificar la capacidad de carga de la estructura modificada.

• Se especifican los cambios requeridos para soportar las nuevas condiciones de carga.

• Se elabora planos de fabricación.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA

Los siguientes documentos, suministrados por EL CLIENTE, fueron usados como base para realizar el cargue de información en el programa de cálculo y el desarrollo del análisis.

Planos

• 5800-000-0004–REVL–OXY Media Filter System

Levantamiento de información

• Scouting Filtros NAP Sección DG-DG (junio 21 de 2021) comprimido

• Scouting Filtros NAP Sección DJ-DJ (junio 21 de 2021) comprimido

• Filtros F30751_52_53_54 (comprimido)

Códigos de diseño

• NSR 10: Norma Colombiana de sismos que nos indica el factor de aceleración de sismo correspondiente a la ubicación de la línea para aplicar en la línea.

CÁLCULOS

Se obtienen las medidas de la plataforma y el tipo de perfil del que está conformada, con estos datos procedemos a realizar los cálculos para determinar si al realizar la expansión de la plataforma no se compromete su seguridad e integridad. En los cálculos nos enfocamos en las columnas de la plataforma debido a que son los elementos que recibirán las modificaciones (Aumento de longitud). Para ello obtenemos los datos de las vigas de la plataforma por parte del cliente y las propiedades del material del libro de mecánica de materiales de Beer and Johnston.

Figura 60 Tabla 1. Propiedades geométricas del Perfil

Figura 61 Tabla 2. Propiedades del Acero A36

Luego mostramos las cargas aplicadas en la plataforma para ello nos basamos en la NSR 10 que nos indica que la plataforma debe soportar al menos 100kg por cada metro cuadrado, además se incluye el peso de la plataforma siendo estas las cargas a las que están sometidas las columnas.

Figura 62 Tabla 3. Fuerzas Aplicadas en la Viga

De esta manera obtenemos que la columna esta sometida a las siguientes cargas:

Figura 63 Ilustración 1. Diagrama de Cuerpo Libre de la Viga

Con las cargas obtenidas y las propiedades de la viga se distribuye la carga en 8 vigas y se determinan las reacciones de cada columna.

Figura 64 Tabla 4. Reacciones en las columnas

Con estas reacciones se procede a obtener el estado de esfuerzos en la columna y de esta forma comparar con el esfuerzo de fluencia del material, de esta forma obtenemos si la columna soporta al aumento de la altitud.

Figura 65 Tabla 5. Esfuerzos en la Columna

Con estos resultados obtenemos que la viga continúa soportando las cargas aplicadas obteniendo un factor de seguridad de 1.16. Una de las primeras preocupaciones ante el aumento de altura en la estructura es el pandeo de las vigas para ello se emplea la fórmula de Euler para el pandeo mediante la cual determinamos la carga necesaria para el pandeo de la viga.

Figura 66 Tabla 6. Pandeo de la Columna

Con esta carga la comparamos con la carga aplicada en la estructura y podemos decir que la carga de prueba es menor a la carga necesaria para el pandeo de las columnas.

Luego procedemos a realizar los cálculos de la deflexión de las vigas ante las fuerzas aplicadas, determinamos si la estructura continúa cumpliendo los requerimientos de seguridad según la norma NSR 10.

Figura 67 Tabla 7. Deflexión de la columna

Como podemos ver en la tabla se determina que la deriva (Deformación Horizontal) de la viga consta de 11 cm, pero la norma NSR 10 nos indica que esta deformación no debe superar el 1% de la longitud de la viga; siendo esta distancia de 3.1 cm. Esto se comprueba mediante una simulación realizada por elementos finitos, en el cual se simulan las cargas a las que está sometida la plataforma y de esta manera obtenemos la deformación de la plataforma.

Figura 68 Ilustración 2. Simulación de la Plataforma

Al realizar la simulación vemos que la plataforma tiene una máxima deformación de 6cm que es menor a lo predicho en el modelo, lo que nos indica que estamos en el lado conservador.

Debido a esto se propone emplear un cambio en la estructura al reforzar la conexión entre la plataforma y las columnas al emplear una viga con el fin de aumentar la rigidez de la plataforma.

Figura 69 Ilustración 3. Propuesta de Plataforma

Se realiza una simulación con elementos finitos para comprobar si al realizar este refuerzo efectivamente se disminuye la deformación horizontal de la plataforma. En esta simulación se emplean las mismas cargas obtenidas anteriormente en los cálculos y se ubica un perfil en C de 4in x 4.5 como viga de refuerzo en los marcos.

Figura 70 Ilustración 4. simulación de la Plataforma con Refuerzo

Al realizar la simulación obtenemos que al emplear el refuerzo en la plataforma se disminuye la deformación horizontal de la plataforma hasta 1cm lo que permite que la deriva no supere lo indicado en la NSR 10. Además se verifica que la estructura soporte las cargas aplicadas.

Figura 71 Ilustración 5. Factor de seguridad en la plataforma con refuerzo.

Con la simulación obtenemos que la plataforma continua soportando las cargas aplicadas.