Optimización de la Cubierta Esférica Autoportante de un Tanque Industrial de Grandes Dimensiones

Resumen

Una estructuración frecuente para la cubierta de tanques industriales de almacenaje de combustible es la de un domo autoportante que, compuesta por un entramado de perfiles y chapa de acero, logra resistir una variedad de acciones externas junto a su peso propio sustentándose únicamente en su perímetro. Existe una amplia variedad de diseños estructurales para este tipo de cubierta, lo que la convierte en una tipología ampliamente discutida en trabajos de optimización estructural. Este trabajo se centra en la optimización de la cubierta autoportante tipo domo de un tanque industrial de 50 metros de diámetros y 17.5 metros de altura. Los parámetros a optimizar son el espesor de la chapa, la rigidez del anillo de borde de la cubierta y el radio del casquete esférico, utilizando un modelo numérico paramétrico con elementos de cáscara MITC lagrangeanos cuadráticos en el software COMSOL Multiphysics. Se analiza la respuesta estática de la estructura bajo dos combinaciones de cargas críticas conforme a la norma API-650, incluyendo sobrecargas, presiones internas y la acción del viento. La evaluación del desempeño se basa en los factores críticos de carga de pandeo lineal, con el objetivo principal de minimizar el peso total de la estructura. El estudio concluye identificando una configuración óptima que equilibra la eficiencia en el peso con márgenes de seguridad, brindando interesantes conclusiones para el diseño de cubiertas de grandes luces y sin apoyos intermedios.