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apoyo para calcular la flotabilidad de tuberia

Foro sobre Hidraulica, Hidrologia, Tratamiento de Agua, ..

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edmundo66
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#1

Vie Jul 04, 2008 7:51 pm

Buenas tardes, le envio un saludo y al mismo tiempo me gustaria ver quien me puede ayudar con el siguiente problema:
Necesito construir una balsa a base de tuberia de polietileno de 14" de diametro, esta tuberia considero que sera en bateria de 8. 9 o n... tubos, para poder colocar sobre ellas una maquina que pesa 1100 kilos, esta balsa la colocare en una presa y trasportara de un lugar a otro dicha maquina es decir de orilla a orilla, los tubos estaran cerrados en su extremos con la finalidad de que el aire en su interior ayuden a soportar dicha maquinaria, el problema es que no se como calcular la flotabilidad de la tuberia y que esta no falle por el peso de la maquina, necesito ver si alguien de ustedes me puede ayudar u orientar con algunos apuntes de algun ejemplo similar, donde tengan algunos calculos donde se pueda comprobar esto. muchas gracias po su atencion y su tiempo...

La densidad del polietileno es de 0.955 grs/cm3.
La longitud de cada tubo 12 ml
Diametro de cada tubo 14"

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jcaz15
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#2

Dom Jul 06, 2008 1:31 pm

Sería bueno que dijeras el área mínima que debes de tener debido al área de la maquinaría y así saber el área mínima para usar de tubos, por ahora supondré que con 12 tubos de 14" cubre tu área mínima, es decir una distancia en planta de aprox. 4.27m, cierto no?, después te subo la respuesta y cómo la calculé.

Espero que sea para un trabajo y no para una tarea, porque si es para tarea, la verdad se me haría falta de ética de tu parte, porque si es tarea se debe de investigar.

Saludos, el lunes u hoy en la noche te subo un precálculo.

Independientemente de la flotabilidad de la balsa, deberías saber (también lo buscaré) la resistencia al esfuerzo cortante de este tipo de tuberías, porque podría flotar, pero no aguantar el esfuerzo de contacto de tu maquinaria, o colocar un elemento intermedio entre maquinaría y tubos con mayor rigidez para transferir "uniformemente" el esfuerzo, como una placa de acero o algo.

Saludos
:bana: :beber:

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jcaz15
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#3

Dom Jul 06, 2008 2:23 pm

MIra como has de saber la Flotabilidad se puede relacionar con la Fuerza boyante (Fb), la cual numéricamente se enumera como:
Fb = densidad fluido x Volumen desplazado del fluido

Densidad agua = 0.001 kg/cm3

Si consideramos un tubo de 12 m de largo con un diámetro de 14" (35.56cm), es decir con un área transversal de 993.15cm2 y por lo tanto el volumen interior (despreciando el espesor del tubo, que supongo es mínimo) es Vtubo = 1,191,780 cm3.

Considerando la anterior fórmula y como conocemos el peso que estará sobre la balsa, qué dices es de 1400kg y esta la factorizamos como si fuera una estructura, (la verdad no sé por cuánto se factoriza en cosas así, pero usemos los factores estructurales de 1.40), tendríamos una carga de diseño aproximada de 1960 kg.

Entonces, si suponemos que la balsa se hunde de tal manera en que la fuerza aplicada sea igual a la fuerza boyante (es decir la reacción en el agua) entonces cada tubo desplazaría un volumen de 1,191.780 cm3 (el volumen del tubo), y despejando la formula anterior

Tendríamos que Fb = 1960 kg
Densidad agua = 0.001 kg/cm3

Volumen desplazado del fluido = Fb / densidad fluido
Vol. desplazado = 1,960,000cm3

Por lo tanto, para obtener esa cantidad de agua desplazada se necesiatarían dos tubos de 12 m y diámetro de 14".

Pero un tubo de 12 m, no es mucho, no lo puedes cortar o algo así??????

Claro, la solución anterior es numérica, y quizá deben existir otros criterior para este tipo de estructuras, pero se me hace un buen comienzo, busca en algún libro de mecánica de fluidos, ya que si tu embarcación es como un barquito (creo) puedes sacar el centro de gravedad, el centro de flotabilidad, el metacentro, etc. pero se me hacen que esos son cálculos un poco más refinados, pero yo me acuerdo que n o eran tan difíciles.

La verdad, no sé mucho de esto, me dedico a la geotécnia, pero algo me acuerdo, si necesitas algo más, dímelo y lo buscamos así aprendemos de esto.

Si por ejemplo quieres justificar numériamente más tubos, no los selles, y tendrás un desplazamiento del agua debido a los tubos, más pequeños, por lo que tu fuerza de flotabilidad disminuirá (es lo inverso que hicimos, hasta que tengas una relación de carga por diseño a fuerza de flotabilidad, que puedas poner un FS igual, digamos a 2.

Pero como pudiste ver, dos tubos de esos, sellados, teóricamente si la carga se repartiera y no hubiera momentos de volteo, servirían.

Acá te dejo la resistencia y valores de las propiedades mecánicas del polietileno, para que compares la resistencia a la ruptura del tubo con el esfuerzo debido a la máquina. REPITO??? DEBES DE USAR LONGITUDES DE 12????, POR ESO DAN DOS TUBOS....

saludos
http://es.wikipedia.org/wiki/Polietilen ... C3.ADsicas


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edmundo66
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#4

Lun Jul 07, 2008 10:38 am

Muchas gracias me sirvio mucho lo que me comentas ademas del precalculo que me enviaste, mira te comento:

Yo me dedico a redes de agua potable en general, pero como la empresa a la que trabajo comercializa este tipo de tuberia, y un cliente necesita un proyecto de este tipo me vi de inmediato, con la necesidad de calcularlo pero estoy considerando, realmente que este "barquito", va a funcionar como una muelle flotante, la distancia total sera calculo yo de 24 ml por donde pasara de ida y regreso un especie de camion (ruedas), de el peso arriba señalado, si este muelle estuviera anclado el problema disminuye pero el oleje es el que me preocupa ya que tengo que en encontrar el metacentro para comprobar que este estable la embarcacion, pienso poner un piso sobre la tuberia de madera o lamina antiderrapante o algun otro material que no sea resbaloso, ya que no quisiera estar en el vehiculo en una lluvia muy fuerte, los tubos los pienso unior por medio de unas piezas inyectadas del mismo material o fabricadas en taller, mira la pimera balsa tendria una dimencion de 3 x 12 ml de largo osea un area minima de 36 m2, de ahi parto ahora el metacentro recuerdo que se calculaba en funcion al momento de inercia, la verdad eso lo via en el 86, en las clases de hidraulica 2 y mecanica de fluidos, voy a investigar algun apunte o si me puedes hacer favor de pasarme uno, mira voy a hacer el analisis y si no tienes inconveniente te lo subo aqui para que me des tu opinion, sale ?, no se como te pueda subir aqui unas fotos del proyecto en donde se colocara esta embarcacion ..., si me dicen como te las subo para que te des una idea mas clara.

Muchas gracias

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jcaz15
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#5

Lun Jul 07, 2008 11:57 am

Antes de continuar, te repito que no me dedico a esto, pero los concepetos que se utilizan son de uso común y por lo tanto creo que podemos hacerlo bien.

Si pudieras me gustaría que hicieras un tipo de dibujo en CAD en planta o en corte, del "muelle", y algunas fotos (lo adjuntas con el boton de abajo cuando mandas un mensaje, dice añade un nuevo archivo, y pongas el alcance de la estructura en tu diseño, es decir, dimensiones y la manera en que estará solicitado por el carrito, es decir, las toleracias para pasar, la distancia mínima a estar de la orilla, por eso de los momentos.

Para hacer algo del metacentro.

Saludos y como recomendación deberían hacer una prueba cuando se haya terminado de construir co nuna carga superior a la de diseño para ver como se comporta.

Saludos


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edmundo66
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#6

Mié Jul 09, 2008 2:05 pm

MIRA YA HICE ALGO EN AUTOCAD, TE MANDO EL ARCHIVO PARA QUE LE DES UN VISTAZO, AHOTA BIEN, HABLANDO CON EL CLIENTE ME DIJO QUE ESTE MUELLE FLOTANTE TENDRIA UNA LONGITUD DE HASTA 400 ML, EN TRAMOS DE 12 METROS O MAS, YO LA TUBERIA LA PUEDO UNIR DE 2 MTS HASTA 400, 500 O 1500 METROS DE MANERA MONOLITICA ESE NO ES PROBLEMA, TAMBIEN TE ADJUNTO UNA FOTO DEL LUGAR PARA QUE VEAS COMO ESTA LA OBRA...

CREO QUE AUI EL PROBLEMA SERIA DEFINITIVAMENTE REVISAR QUE NO SE VOLTEE, EL DIAMETRO DE LA TUBERIA ACTUAMLMENTE ES DE 14" PERO LO PODEMOS DEJAR HASTA EN 20 O EL DIAMWTRO NECESARIO..


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edmundo66
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#7

Mié Jul 09, 2008 4:28 pm

Este es un dibujo de lo que se pretende...

saludos
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edmundo66
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#8

Mié Jul 09, 2008 4:41 pm

EN ESTA FOTO AL FINAL SE PUEDE OBSERVAR MAS O MENOS LA DISTANCIA DE DONDE SE COLOCARA EL MUELLE ES DECIR EL INICIO DEL CAMINO.


sALUDOS...
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Joselejandro
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#9

Jue Jul 10, 2008 8:06 am

Estimados:
Les dejo algo para leer, creo que para el caso de la estabilidad de los tubos hay que aplicar un poco el estudio de la flotabilidad ... mucho a esto no me he dedicado, se de los que estudia para la flotabilidad de barcos y cosas semejantes ... pues es obvio ... les dejo un apunte que tenía de la universidad para ir leyendo.
Es bastante interesante el tema ... a ver como se encara, quizas alguna vez nos encontremos con un trabajo similar.

Saludos y espero que sirva.

Pp.-
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edmundo66
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#10

Jue Jul 10, 2008 10:55 am

Muchas gracias son de mucha utilidad, poco a poco va quedando claro este asunto...


alvvel
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#11

Jue Jul 10, 2008 6:54 pm

edmundo66 escribió:Muchas gracias son de mucha utilidad, poco a poco va quedando claro este asunto...

Bien interesante el tema.
Voy a estudiar a ver si puedo aportar algo.
De todas maneras ns comentas los resultados y subes las fotos.
Recuerdo que hace unos años un amigo construllò una balsa para pasar vehiculos de un lado a otro del rio com tambores metalico de 55 galones.
¡que chevere!

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jcaz15
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#12

Vie Jul 11, 2008 12:49 pm

Adjunto un cálculo que hice, considerando un poco más de variable, espero que sirva, en caso de dudas ó cosas que haya considerado mal, favor de hacerlas saber.

Saludos
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Joselejandro
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#13

Lun Jul 14, 2008 8:24 am

jcaz15 no se puede bajar el archivo adjunto.

Yo encontré en la facultad unos ejemplos y ejercicios de estabilidad de flotación, si los quieren me avisan y los escaneo y los paso por aca.

Saludos.

Pp.-

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jcaz15
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#14

Lun Jul 14, 2008 11:24 am

SALUDOS
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edmundo66
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#15

Lun Jul 14, 2008 11:41 am

Muchas gracias ya recibi el analisis lo estoy estudiando en este momento, mi unica duda seria nada mas lo del metacentro, ya que como no es una seccion retangular se tomo como base la figura gemometrica del 1 tubo verdad ?, lo analizo y te envio mis dudas...

Un saludo y gracias nuevamente

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