Qual Diâmetro e Altura Servem para um Tanque de 20.000 m3: Um Método de Dimensionamento para Tanques Parafusados
Criado em 09.09
Qual Diâmetro e Altura São Adequados para um Tanque de 20.000 m3: Um Método de Dimensionamento para Tanques Parafusados
Um tanque de 20.000 m³ é um cilindro, portanto o diâmetro e a altura vêm da mesma equação de volume: V é igual a π sobre quatro vezes o diâmetro ao quadrado vezes a altura. Um tanque de 20.000 m³ tem cerca de 48 m de diâmetro com 11 m de altura de líquido, ou cerca de 40 m de diâmetro com 16 m de altura de líquido, e a resposta prática é a opção que se ajusta ao terreno e mantém as elevações por guindaste dentro dos limites do canteiro. Os painéis parafusados têm aproximadamente 1,2 m de largura, portanto as dimensões finais recaem sobre múltiplos de painéis, e 300–500 mm de borda livre, além de uma cobertura e cargas de vento e neve, devem ser suportados acima da altura do líquido.
Um engenheiro de projeto encarregado de encaixar 20.000 m³ em um terreno geralmente começa com uma planilha e um gráfico de guindaste, e esse é o instinto correto. O volume é fixado pelo processo, mas o diâmetro e a altura são variáveis livres, e a divisão entre eles determina o custo da fundação, a área do teto, o comportamento sob vento e sismo, a escolha do guindaste no local e se o tanque pode ser ampliado posteriormente. Um tanque aparafusado torna isso mais fácil do que um soldado, porque o casco é montado a partir de painéis fabricados em fábrica; também o limita, porque o diâmetro e a altura finais têm de corresponder a múltiplos de painéis e não a qualquer número que a planilha tenha produzido. Que diâmetro e altura se adequam a um tanque de 20000 m3 é, portanto, uma questão de terreno e de guindaste antes de ser uma questão de volume, e a divisão entre as duas variáveis determina o custo da fundação, a área do teto e se o tanque pode ser ampliado posteriormente.
A geometria: uma equação, duas variáveis
Comece pelo volume do cilindro e depois deixe o local definir a divisão. Para um tanque cilíndrico vertical, a capacidade é igual a π dividido por quatro, vezes o diâmetro ao quadrado, vezes a altura do líquido, então a altura do líquido é igual a quatro vezes o volume dividido por π vezes o diâmetro ao quadrado. Um serviço de 20.000 m³, portanto, resulta aproximadamente no seguinte: com um diâmetro de 40 m, a altura do líquido é de cerca de 16 m; com um diâmetro de 36 m, é de cerca de 20 m; com um diâmetro de 32 m, é de cerca de 25 m; e com um diâmetro de 48 m, é de cerca de 11 m. O diagrama com que a maioria dos projetos acaba ficando é, portanto, um tanque largo de 36–48 m de diâmetro com uma altura de líquido de 11–20 m, não um esbelto. As duas coisas a acrescentar sobre a altura do líquido são a borda livre, tipicamente 300–500 mm ou mais, para que o nível não transborde numa sobrecarga, e a estrutura do teto, que para um tanque aparafusado é um cone raso ou uma cúpula geodésica de alumínio referenciada à AWWA D108 e API 650, com cargas de vento e neve obtidas da ADM 2015 ou ASCE 7-10. Em outras palavras, qual diâmetro e altura se adequam a um tanque de 20000 m3 é resolvido nesta única equação, e a resposta geométrica é um cilindro largo de 36–48 m de diâmetro com uma altura de líquido de 11–20 m acima da borda livre.
Múltiplos de painéis: por que o número varia em degraus
Um tanque aparafusado não fica com um diâmetro arbitrário. Os painéis têm cerca de 1,2 m de largura, e o casco é construído com painéis inteiros ao redor de um círculo, portanto o diâmetro realizado é um múltiplo da largura do painel e a altura realizada é um número inteiro de fiadas. Para um diâmetro de 40 m, a circunferência precisa de cerca de 105 painéis de 1,2 m; para um diâmetro de 36 m, cerca de 95 painéis; e a altura é então dividida pela altura da fiada, de modo que um nível de líquido de 16 m em painéis de 1,2 m corresponde a cerca de 13 fiadas e um nível de 24 m a cerca de 20 fiadas. A verificação de capacidade é executada novamente com as dimensões corrigidas para confirmar que o tanque ainda atende a 20.000 m³, e o pequeno excedente de capacidade é mantido como margem de projeto em vez de ser reduzido pelo recorte de painéis. É também por isso que um tanque aparafusado é fácil de ampliar: adicionar uma fiada de painéis aumenta a altura em uma altura de painel, e adicionar painéis à circunferência é possível no mesmo sistema, portanto o projeto deve ser elaborado já prevendo a fiada de extensão, mesmo que ela não seja comprada hoje. Qual diâmetro e altura são adequados para um tanque de 20000 m3 em termos de painéis é o diâmetro listado e o número inteiro de fiadas que permanece dentro do limite do guindaste, e a verificação de capacidade é então executada novamente com esses números corrigidos.
Fundação, teto e vento: os limites que realmente importam
A opção esbelta e alta é geralmente a que enfrenta as obras civis, não a que enfrenta o volume. Um tanque de 32 m de diâmetro contendo 20.000 m³ fica com cerca de 25 m de altura de líquido, o que impõe uma grande área de exposição ao vento na parede, exige um andaime mais alto e içamento por guindaste, e multiplica a altura de saída da bomba e do suporte de tubulação. Um tanque de 40–48 m de diâmetro contendo o mesmo volume tem 11–16 m de líquido, o que reduz a altura da parede e a carga de vento na parede, mas aumenta a área do teto, de modo que a carga de neve e a drenagem do teto passam a ser as verificações determinantes, e o tanque ocupa mais área do terreno. Onde o terreno não é plano, um diâmetro maior é mais fácil, porque a fundação pode ser um único anel de concreto ou laje concretada em uma única etapa; onde o terreno tem uma limitação geotécnica, o tanque alto e estreito pode exigir estaqueamento, o que geralmente muda a resposta mais do que qualquer argumento sobre revestimento.
Especificação Técnica
Parâmetro | Valor Típico / Faixa | Nota |
Volume de projeto | 20.000 m³ | Mais borda livre e inclinação de fundo |
Diâmetro típico | 36–48 m | Determinado pelo local; assenta em múltiplos de painéis |
Altura típica do líquido | 11–20 m | Largo e raso ou mais alto e estreito |
Largura do painel | ~1,2 m | Painel parafusado fabricado em fábrica |
Espessura do painel | 3–12 mm por projeto | Corrosão tratada por revestimento, não por espessura |
Borda livre | 300–500 mm e acima | Margem para surto e espuma |
Teto | Cone, ou cúpula de alumínio AWWA D108 / API 650 | Cargas conforme ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Revestimento de esmalte | Fundido a 820–930 °C, 0,25–0,45 mm | Teste de faísca 1500 V CC, pH 1–14 |
Acabamento interior | Ra < 0,8 µm | Superfície limpável |
Fundação | Anel de concreto ou base plana com assentamento controlado | Detalhe de ancoragem conforme carga de vento |
Transformando os números em um projeto
Uma vez definida a geometria, os detalhes decidem se o tanque é fácil de possuir. Um serviço de 20.000 m³ em abastecimento de água é comumente um tanque de aço vitrificado: esmalte fundido a 820–930 °C, 0,25–0,45 mm de espessura, classificado acima de 3.450 N/cm², testado por centelhamento a 1500 V CC, tolerante a pH 1–14 e classificado para 30 anos ou mais, com superfície com Ra abaixo de 0,8 µm. As juntas são flangeadas com gaxetas de EPDM e parafusos grau 8.8, de modo que o casco pode ser reapertado e posteriormente elevado ou ampliado, o que é a vantagem prática sobre um tanque soldado neste porte. Onde a água é agressiva ou o local é costeiro, um revestimento epóxi fundido a 180–280 µm conforme AWWA C550 com névoa salina acima de 4000 horas é a alternativa, e onde a certificação para água potável determina a escolha, aplica-se a documentação NSF/ANSI 61 e WRAS às superfícies em contato com a água.
Caso de Projeto
Projeto | Localização | Produto | Capacidade | Escopo |
Tanque de água bruta de grande diâmetro | Namíbia | Tanque GFS | 44.900 m³ | supervisão de fornecimento e construção |
Armazenamento de água de incêndio, dois tanques | Sichuan, China | Tanque de água de incêndio GFS | 8.930 m³ | supervisão de fornecimento e construção |
Tanque de água potável | Indonésia | Tanque de água potável GFS | 21.099 m³ | fornecimento e supervisão de construção |
Capacidade de Engenharia da Center Enamel
A Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) projeta e fabrica tanques de armazenamento parafusados desde 2008. Como o primeiro fabricante de tanques de vidro fundido ao aço (GFS) da China, a empresa possui cerca de 200 patentes relacionadas a esmalte, produz aproximadamente 300.000 placas de aço revestidas com esmalte por ano, concluiu mais de 30.000 projetos instalados e fornece seus tanques para mais de 100 países. A nova base de produção de 150.000 m² foi adicionada para aumentar a capacidade de produção, e tanques individuais são fornecidos com capacidade de até 60.000 m³. A fabricação opera sob as normas ISO 9001 e ISO 45001, com certificação de produtos incluindo NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI e EUROCODE, e o design é referenciado nas normas AWWA D103-09, AWWA C550 e NFPA onde a aplicação exigir.
Para um serviço de 20.000 m³, isso normalmente significa um tanque GFS parafusado com seu diâmetro e altura definidos para o terreno, painéis de quarto de volta sequenciados para a divisão de envio, um desenho de teto e fundação que corresponda à carga de vento e neve, e um pacote de supervisão de montagem e teste de vazamento para o local.
Perguntas Frequentes
P1: Qual diâmetro e altura fornecem exatamente 20.000 m³?
A1: Muitas combinações funcionam. Aproximadamente 48 m de diâmetro com 11 m de líquido, 40 m de diâmetro com 16 m, 36 m de diâmetro com 20 m e 32 m de diâmetro com 25 m resultam todos em cerca de 20.000 m³; a escolha depende do terreno, do guindaste e da fundação, e o número final recai sobre um múltiplo da largura do painel.
Q2: Devo optar por largo e raso ou alto e estreito?
A2: Largo e raso reduz a altura da parede e a carga de vento sobre o casco, mas aumenta a área do teto, a carga de neve e a pegada. Alto e estreito reduz a área do terreno e a área do teto, mas aumenta a carga de vento sobre o casco e a altura do içamento pelo guindaste. A geotecnia da fundação geralmente decide.
Q3: Quanto de borda livre eu preciso?
A3: Uma margem para surto e espuma de 300–500 mm é um ponto de partida comum para serviço de água, aumentada onde se forma espuma, onde o nível oscila devido ao ciclo da bomba, ou onde o tanque será elevado para um regime mais exigente posteriormente.
P4: Posso ser exato com um tanque aparafusado?
R4: A altura do líquido é um número inteiro de fiadas e o diâmetro é um número inteiro de painéis ao redor de um círculo, portanto a capacidade entregue é próxima, mas raramente idêntica à desejada. Projete para o volume mínimo exigido e deixe os painéis fornecerem o restante.
P5: Um tanque de 20.000 m³ pode ser ampliado posteriormente?
R5: Sim, em um tanque aparafusado. Fiadas adicionais elevam o casco, painéis adicionais ampliam a área de implantação ou um tanque paralelo pode ser adicionado, o que evita a substituição civil completa que um tanque soldado do mesmo tamanho exigiria.
P6: Um diâmetro maior altera o projeto da cobertura?
A6: Sim. A área do telhado determina a carga de neve, a capacidade de drenagem e a estrutura do telhado, e para um telhado em cúpula referenciado pela AWWA D108 e API 650, os casos de carga vêm da ADM 2015 ou ASCE 7-10, portanto, um tanque largo e raso e um tanque alto e estreito não têm o mesmo projeto de telhado.
Um tanque de 20.000 m³ é um problema de geometria direta com uma resposta moldada ao local: o volume fixa o produto diâmetro-altura, a largura dos painéis determina as dimensões finais, o terreno e o guindaste definem a divisão, e os casos de carga da fundação e da cobertura confirmam. Em serviços de água e águas residuais, o casco é normalmente um tanque de aço revestido a vidro ou epóxi aparafusado, escolhido por uma junta reapertável e um revestimento classificado para décadas, em vez de um ciclo de repintura. Envie a capacidade, os limites do terreno e as cargas do local e retornaremos o diâmetro, a altura e o número de fiadas com o escopo da cobertura, da fundação e do teste de estanqueidade.
Fale com um Engenheiro
Envie a capacidade necessária, as dimensões do terreno e o limite de altura, os dados de vento e neve, a condição sísmica e de fundação, a capacidade do guindaste no local e a química do líquido. Retornaremos uma recomendação de diâmetro e altura com a contagem de anéis e painéis, a verificação de carga do telhado e da fundação, e o pacote de desenhos e especificações para o seu arquivo.
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