COSTRUYE TU PROPIO GENERADOR DE BIODIESEL (Criterios de Ingeniería - 2ª parte)

Una vez definido el diseño de los tanques, se tiene otro factor no menos importante para llevar a cabo nuestro “generador de biodiesel”, se trata de la estructura de soporte para el proyecto y a la que muchas veces no se le toma muy en serio si se trabaja empíricamente.

Veamos el caso de este “Generador de fondo cónico”, construido a partir de un barril petrolero de 200 litros y que está soportado por 4 tubos estructurales ligados con travesaños.

Modelaremos las patas como “columnas” , haremos un poquito de cálculos basándonos en la teoría respectiva y llegaremos a una interesante conclusión:

Definimos el coeficiente de esbeltez de la siguiente forma:

Como trabajamos con acero estructural, tendremos aproximadamente:
E (Módulo de Young) = 200 GPa ; σy (Esfuerzo de fluencia) = 250 MPa
Reemplazamos este dato en la expresión de arriba tenemos Ce = 116,7

La Relación de Esbeltez se define = L/r, donde “L” es la longitud efectiva y “r” el radio de giro de la sección geométrica, definido a su vez por:
“I” es el momento de inercia de la sección transversal y “A” el área de la misma.

Ahora bien, la carga admisible en columnas de acero está regida por las especificaciones puntuales de la AISC (American Institute of Steel Constructions), las cuales indican:

a) ) Si L/r está entre Ce (116, 7 en nuestro caso) y 200

b) ) Si L/r es menor de Ce (116,7)

Donde F.S. es el factor de seguridad:

El tubo estructural utilizado es de 1” de diámetro y aproximadamente 1 mm de pared. Así tenemos: (Todos estos datos pueden obtenerse del Manual de la AISC)

Suponiendo que nuestras patitas tengan una altura de 1,5m, estaríamos en el caso “a” dado que L/r = 172,99 y la carga admisible sería de 2741,507 N ≈ 779 kg por pata.

Si las patitas tienen una altura más modesta, digamos 80 cm, estaríamos en el caso “b” dado que L/r = 92,262 <>

Nuestro factor de seguridad F.S. ≈ 1,9

Por ende nuestra carga admisible aumenta a 8373,54 N ≈ 853 Kg por pata.

El barril lleno puede pesar hasta 200 kg (50 Kg soporta cada una de las 4 patas aproximadamente) y ello nos hace pensar que hubieren sido suficientes 3 patas en vez de 4 asumidas empíricamente. Esta es la conclusión más importante.

Por todo lo expuesto, quedamos convencidos entonces de la importancia en optimizar también el diseño de las estructuras de soporte, ya no sólo con respecto al número de columnas, vigas o travesaños, sino también el de seleccionar la sección geométrica de dimensiones más convenientes para los perfiles que han de utilizarse.

El manual de construcciones de acero de la AISC es una herramienta valiosísima como referencia para cualquier estructura de soporte hecha de acero. Aquí dejo el link desde donde podrá descargarse.

http://my.opera.com/montane76/blog/manual-of-steel-construction-aisc-lrfd

Otro aspecto importante es el de la soldadura, si bien el manual AISC nos brinda ciertos alcances, viene al caso indicar que para espesores de plancha de acero de 6 mm ó menos, el espesor mínimo de los cordones es de 3mm, mientras que para espesores de entre 6 y 8 mm (Es muy raro requerir un espesor mayor de planchas y perfiles en proyectos pequeños), el espesor de soldadura mínimo es de 5 mm. Estos datos se ajustan a otra especificación importante, correspondiente a la AWS (American Welding Society).

Este artículo será uno de los pequeños pero su importancia es fundamental. El próximo estará referido a los sistemas de calentamiento.