Caso de uso de los sistemas de tesado DYWIDAG: refuerzo de depósitos LNG

Imagen Caso de uso de los sistemas de tesado DYWIDAG: refuerzo de depósitos LNG
Teresa Bueno

La ciudad de Sagunto, ubicada unos 30 kilómetros al norte de Valencia, es un importante puerto de importación de gas licuado en España. Y con el objetivo de atender a la prescripción comunitaria de ampliación y diversificación de la red energética en Europa, se construyó en ella, por su ubicación estratégica en el arco Mediterráneo y próxima a países productores de África y Oriente Medio, una planta de regasificación.

Con cuatro tanques, la planta dispone de una capacidad de almacenamiento de 600.000 m3 de GNL y de 1.000.000 m3/hora en regasificación, lo que permitiría abastecer el 37% de la demanda nacional de gas del pasado año.




Las obras de construcción de los cuatro depósitos de gas natural licuado que componen la infraestructura energética llevaron largos años, desde 2003 en que se iniciaron los primeros, hasta 2011 en que finalizaron con éxito los trabajos del cuarto depósito.

Y Dywidag-Sistemas Constructivos (DSI) fue la empresa responsable del suministro e instalación de todos los sistemas de tesado en los cuatro depósitos.


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Más de dos mil anclajes para tendones de cordones de distintos diámetros, ciento treinta mil vaínas galvanizadas, ciento veinte mil barras, cuatro mil acopladores y casi ocho mil quinientas tuercas para los depósitos, con altura de 52 metros, diámetro interior de 74 metros y espesor de las paredes de entre 60 y 120 centímetros.

Como el resto, el cuarto depósito fue tesado con tendones de cordones DYWIDAG, 19 Ø 0.62" con anclajes tipo MA: 12 tendones horizontales para la losa de cimentación, 178 en la pared exterior y 18 en la viga superior.




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11 respuestas

Manuel Ballesta 11 jun 18

Estimados Señores,

Casualmente mi PFC fue un depósito de agua postesado unicamente en la dirección circunferencial únicamente (no vertical) y resultaba altamente condicionante el proceso de tesado sino se hacía simultáneamente. Por ejemplo si se empieza tesando a medias lunas desde el tendón inferior hacia el tendón superior, resultaba que los esfuerzos flectores verticales (hacen fisuras horizontales) en la fase de tesado podían superar en un 30-40% en ciertas zonas a la situación de un tesado simultáneo. Lo cual podía dejarnos ya el deposito fisurado de por vida. Quería preguntar si se hizo un estudio adicional del proceso de tesado. O si por el simple hecho de tesar primeramente en la dirección vertical quedaba resuelto este problema.

Por otro lado, en mi PFC fue una tarea ardua calcular la distribución óptima de pretensado en altura para contrarrestar el empuje del agua. Efectivamente se necesitan más tendones por metro de altura en la parte inferior que la superior pero no era una variación lineal. ¿ Que tipo de distribución en altura de tendones se utiliza ?

Gracias.

Pablo Baizán Fernández 20 ago 18

Sin dármelas de entendido ya que en el Grado solo dedicamos media asignatura a hormigón pretensado y fue hace unos años, diré que la distribución de armaduras postesadas debe ser vertical, en mi opinión, por dos motivos. El primero que en el caso de la disposición circunferencial obligaría a realizarse por tramos muy cortos, debido al rozamiento con los tubos galvanizados, lo cual obligaría a establecer juntas de hormigonado verticales, disposición poco recomendable, además de complicar la ejecución. El segundo, y el más importante, motivo es que resulta innecesaria una armadura activa en el plano horizontal por una simple cuestión mecánica, el objetivo del tesado es mantener al hormigón sin tracciones, o reducir la zona traccionada del hormigón, ante esfuerzos de flexión o flexión compuesta, y en este caso el esfuerzo en cada anillo plano es únicamente de tracción, por lo que una armadura pasiva es más que suficiente. Lo ideal sería disponer armaduras pasivas en la circunferencia y verticales postesadas lo más al exterior posible del cilindro y simplifica la ejecución, por tongadas y agrupando anillos.

Hola Pablo:

En una respuesta general anterior he dado mi opinión sobre si la armadura debe ser vertical u horizontal. Quiero aquí responder concretamente a una duda que planteas. Dices "el objetivo del tesado es mantener al hormigón sin tracciones, o reducir la zona traccionada del hormigón, ante esfuerzos de flexión o flexión compuesta,..."

No estoy totalmente de acuerdo, el objetivo del postesado es comprimir adecuadamente el hormigón allí donde se necesita: si hay tracciones por flexión, postesamos de forma excentrica para generar flexiones contrarias, y si hay tracciones centradas podremos postesar de forma centrada e impedir dichas tracciones.

Esta forma ACTIVA de trabajar postesando (comprimiendo) donde hay tracciones es más eficaz que la forma PASIVA de disponer acero de armar pues la primera evita tracciones y la segunda no las evita sino que controla la fisura que seguro se va a producir.

¿Qué opinais?

Muchas gracas otra vez por mantener esta interesante conversación.

Hola:

Muy interesante la conversación.
Intento aportar algunas DUDAS para poder pensar cuando se proyecte un tanque postesado.

Creo que hay dos efectos que no hay que olvidar.

La FORMA del tanque es importante pues determina donde hay esfuerzos de las acciones directas del empuje del líquido. Llevando el caso a un extremo podríamos pensar que en tanques de poco diámetro y mucha altura, los efectos pueden parecerse en la parte alta a los de una tubería, por lo que los esfuerzos serán principalmente horizontales de tracción. En la parte baja, la coacción con la cimentación cambiará el sentido de los esfuerzos principales ya que el alargamiento está impedido y, previsiblemnte se produzcan esfuzos en vertivcal.
Sin embargo si el radio del tanque es muy grande y la altura no, probablemente el depósito se parezca más a un muro y no lleguen a desarrollarse esfuerzos horizontales de tracción provcados por empuje y la parte más importante de los esfuerzos de las acciones direcas del empuje sean verticales, tipo "muro".

Digo acciones directas porque existen además accines de temperatura por almacenar líquidos a temperatuas muy bajas, como en el caso del GNL que se alamcena licuado a -160º o depósitos de líquidos a temperaturas medias-altas (caso de algunos procesos en depuración de agiuas, por ejemplo). En estos casos, las acciones indirectas y las exigencias de control de fisuración son muy dimensionantes. En estos casos los esfuerzos pueden ser bien diferentes respecto de lo escrito en árrafos anteriores.

En segndo lugar, como bien apunta Manuel, también hay que tener en centa los efectos del proceso de postesado pues pueden generar esfueros allí donde no se esperan.

Un saludo

Otra duda que aporto es, ¿es eficaz postesar cerca de la base? donde la coacción con la cimentación va a hacer que too el pretensado se vaya a la cimentación...

Manuel Ballesta 22 ago 18

Efectivamente, no es eficaz postensar justo en el arranque pese a que es en esa zona donde para una distribución hidrostática más empuje se tiene. A no ser que se quiera pretensar la losa, desde luego el pretensado que introduzcas en ese arranque no se va a trasladar apenas al muro. En mi caso la mayor densidad de tendones circunferenciales la tenía entre 1/3 y 1/4 de la altura medida desde la base. Es el axil circunferencial el que mandaba. Tenía 9 metros de alto y 40 de radio. Es decir, un depósito más bien chato.

Me quedo con la duda de saber algo más sobre el proceso de tesado de estos LNG. Entiendo se puede hacer de varias formas en varios escalones etc dependiendo del número de gatos etc... Como bien comenta Juan Carlos, al final de todo el cálculo llegue a la conclusión que el dimensionamiento iba condicionado por la fisuración, en fin .... ya se sabe ... cloro, agua .

En cuanto a lo que comenta Pablo sobre las perdidas por el trazado en curva, comentar que se pueden hacer con macizos de anclaje colocados a cuarto de círculo o menos, que hacen que no haya mucha variación angular y por tanto menos pérdidas. Sobre a la importancia de pretensar circunferencialmente me remito al enlace de los chicos de Estructurando.

http://estructurando.net/2016/10/10/simplificacion-que-no-puede-hacerse-al-calcular-un-deposito-cilindrico/

Ya que estamos dejo otra duda cambiando de tercio. Para analizar el sismo en depósitos cilíndricos se utiliza mucho el método de Housner. Este método que separa la masa del agua en impulsiva (se mueve en bloque con el depósito) y convectiva en desfase (el chapoteo o oleaje que se genera en la parte superior). Este método proporciona Cortante y Momento basal. Es decir es un método de resultante en la base pero no de distribución en altura. Entiendo se hace así porque es la base el punto crítico, por lo general. No obstante, me encuentro con que hay muchos depositos de chapa de acero donde se reduce espesor en altura, y no estoy 100% seguro de que el peor punto de dimensionamiento este en la base. ¿ Un modelo de interaciión fluido-estructura ?. ¿ Que opinaís ?

Saludos.

Pablo Baizán Fernández 24 ago 18

Respecto a la duda del movimiento sísmico y la interacción del movimiento del líquido respecto a la estructura, creo que si, de un modo hipotético, prescindiésemos de la cubierta se podría intuir un ovalamiento de la parte superior del cilindro que induciría una rotura o agrietamiento vertical. Dando por hecho que la cubierta va a realizar un arriostramiento efectivo, creo que se podrían despreciar los efectos de las distintas presiones que el líquido induciría en las paredes del depósito, con un grosor de las paredes normal. En cuanto a los movimientos tangenciales en el plano horizontal que originaría el sismo, los esfuerzos serían el resultado de la integración de la energía que transmitiese el volumen del todo el líquido situado sobre el punto de estudio, por lo que teóricamente el mayor esfuerzo se produciría en la base.

Pablo Baizán Fernández 24 ago 18

No estoy muy seguro de encontrarme a la altura de la conversación, ya que se comentan algunos términos con los que no me encuentro familiarizado como el que ha mencionado Manuel acerca del método de Housner. Pero voy a intentar ser algo atrevido y lanzaré una idea más bien básica que tal vez pueda ser buena.
En el caso del postesado vertical se evitaría la ineficiencia de éste en la base del depósito, por otro lado tendríamos el problema del agrietamiento por la presión. También está la situación del caso de sismo... ¿Tal vez una dirección de postesado en diagonal en dos direcciones ortogonales?. Por poner un ejemplo, es el típico refuerzo de mangueras de jardín en que dos espirales opuestas abrazan el tubo plástico.

Pablo Baizán Fernández 24 ago 18

Por otra parte en cuanto a la ineficiencia del postesado en la base del depósito por la transferencia a la cimentación, cabe pensar que si presenta resistencia al tesado, también presentará resistencia en el sentido opuesto de las fuerzas, por lo que la ineficiencia del tesado no debería constituir necesariamente un problema.

Pablo Baizán Fernández 25 ago 18

He estado pensando en la posibilidad del tesado vertical... En realidad puede no ser tan descabellado como habeis argumentado. Con un tesado vertical podría llegar a producirse incluso tracciones verticales en el intradós del depósito al colocar al exterior los tendones. La presión, en primer lugar contrarrestarían estas tracciones hasta alcanzar el equilibrio de fuerzas, previamente a producirse las fisuras verticales, posteriormente, tras el equilibrio, se producirían tracciones en el sentido circunferencial y entraría en carga las armaduras pasivas. Es algo que merecería la pena estudiar mediante el círculo de Mohr... En cuanto al artículo de estructurando el ejemplo del tonel no resulta del todo apropiado, ya que el tonel se encuentra formado por tablas y el hormigón armado es un medio continuo, y por otra los aros metálicos de un tonel entran en carga al introducirse líquido con lo que se hincha la madera, por lo que los aros metálicos harían lo mismo que la armadura pasiva. Por supuesto soy consciente de que van a producirse tracciones circunferenciales y en ningún caso propondría una armadura de cuantía mínima ni analizaría el depósito como un muro en ménsula.

Hola a todos:

El otro día no puse el enlacea otro artículo de estructurando sobre la importancia de la rigidez.
http://estructurando.net/2017/04/24/entender-la-rigidez-veces-las-cargas-no-van-donde-crees/
En el primer caso se explica qué pasa en un depósito y cómo se pueden desarrollar bien tracciones horizontales y fisuras verticales (de tracción del efecto anillo) bien tracciones verticalesy fisuras horizzontales (de flexión del efecto muro).Eso depende de la geomería y el espesor.

A diferencia de una viga, que se comporta como se arma (frase atribuida a Torroja), en un depósito esta frase no es tan cierta pues la rigidez no se ve muy afectada por el armado y sí por la relacion atura/radio. Así que hay que hacer un análisis elástico y armar o postesar en consecuencia, teniendo en cuenta que la fisuración es preocupante y que postesar es muy eficaz para eso.

Gracias por la discusión.

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