CILINDROS DE PARED DELGADA

Con frecuencia se usan cilindros como recipientes a presión, por ejemplo, como tanques de almacenamiento, actuadores y neumáticos para confundir fluidos a presión. 

Los esfuerzos en las paredes «le los cilindros son similares a los que actúan en esferas, si bien el valor máximo es mayor. Aquí se demuestran dos análisis distintos. En un caso, se determinara la tendencia la presión interna a tirar del cilindro en una dirección paralela a su eje. Ésta se llama esfuerzo longitudinal. A continuación, se analiza un anillo alrededor del cilindro para determinar el esfuerzo que tiende a tirar de él. Éste se llama esfuerzo anular, o esfuerzo tangencial

Ejemplo

Ejemplo Calcule el esfuerzo en la pared efe una esfera de 300 mm de diámetro Interno y 1.50 mm 15-1 de espesor de pared cuando contiene gas nitrógeno a 3500 kPa de presión interna.

ESFERAS DE PARED DELGADA - IV

Sin embargo, en esferas de pared delgada con un espesor de pared t, menos que 1/10 del radio del a esfera, el área de la pared se puede aproximar como :

ESFERAS DE PARED DELGADA - III

Por el equilibrio de las fuerzas horizontales en el cuerpo libre, las fuerzas en las paredes también deben ser Iguales a F„, calculada con la ecuación (15-6). Estas fuerzas de tensión que actúan en el área de la sección transversal de la paredes de la esfera crean esfuerzos de tensión. Es decir:

ESFERAS DE PARED DELGADA - II

en donde Ap es el área proyectada de la esfera en el plano que pasa por el diámetro Por consiguiente:

ESFERAS DE PARED DELGADA - I

En el análisis de un recipiente a presión esférico, el objetivo es determinar el esfuerzo en su pared para garantizar la seguridad. Debido a la simetría de una esfera, un cuerpo libre conveniente para usarse en el análisis es la mitad de la esfera, como se muestra en la figura 15-2. La presión interna del liquido o gas contenido en la esfera actúa perpendicular a las paredes, uniformemente sobre toda la superficie interior. Como la esfera se cortó a través de un diámetro, todas las fuerzas actúan en dirección horizontal. Por consiguiente, sólo se tiene que considerar el componente horizontal de las fuerzas creadas por la presión del fluido para determinar la magnitud de la fuerza en las paredes. Si una presión P actúa en un área A, la fuerza ejercida en el área es:

Considerando que la lucras actúa en toda la superficie interior de la esfera y determinando el componente horizontal, la fuerza resultante en la dirección horizontal es:

DISTINCIÓN ENTRE LOS RECIPIENTES A PRESIÓN DE PARED DELGADA Y PARED GRUESA - III

Como el diámetro es dos veces el radio, el criterio para que un recipiente se considere de pared delgada es:

Las dos secciones siguientes se dedican al análisis de esferas y cilindros de pared delgada. Posteriormente, en la sección 15-5, se analizarán las esferas y cilindros de pared gruesa.