¿Por qué los fluidos de alta presión están contenidos en recipientes cilíndricos, en lugar de cualquier otro recipiente con forma?

Hay 2 razones para ello.

Esto se debe a que los bordes curvos tienen una alta estabilidad estructural . Es por eso que muchos edificios tienen bordes curvos.

Ahora puede surgir una pregunta por qué no se fabrican en cilindros esféricos. La razón es que ocupa más espacio pero tiene muy menos volumen.

Por ejemplo, 4 / 3πr ^ 3 = volumen de la esfera r = radio = .5d

Longitud de cubos = d volumen = d ^ 3

Ahora sustituyamos d = 2

Volumen del cubo = 8 cm3

Volumen de la esfera = 4/3 * 3.14 * 1 * 1 * 1 = 4.14cm3

Puedes ver que la esfera tiene menos volumen que el cubo. Debido a la baja eficiencia de embalaje, costaría 2 veces el costo del uso del cubo durante el transporte.

Entonces, la solución está usando cilindros porque tiene bordes curvos tan estructuralmente más estables que el cubo y tiene un buen volumen.

Cilindro = πr ^ 2h

Volumen del cilindro = 3.14 * 1 * 1 * 2 = 6.26cm3

Eficiencia de empaque del cilindro = 75℅

Eficiencia de embalaje de la esfera = 50℅

Eficiencia de embalaje del cubo = 100℅

Por eso usamos cilindros.

La segunda razón es más fácil de hacer .

Las botellas de gas a alta presión, por ejemplo, son esféricas, ya que son dos veces más fuertes que sus piezas cilíndricas (espesor de pared). Desde el punto de vista puramente de diseño por fuerza, la esfera es la elección. Sin embargo, para la logística (montajes, acceso para limpieza / inspección, transporte, etc.), los cuerpos esféricos ceden a formas cilíndricas: los cierres finales aún conservarán la forma esférica o casi esférica. En el caso de los líquidos, no se puede transportar un tanque esférico debido al derrame de líquidos, por ejemplo, petroleros, cajas de cohetes. Cuando se trata de monturas para monitorear las condiciones de los fluidos, los colectores de salida, las válvulas de seguridad (múltiples), las purgas y similares para los tambores de caldera, las formas cilíndricas son la regla.

Para los tanques de concreto OH para agua (servicios municipales), las formas cilíndricas son la norma por la facilidad de construcción. Las excepciones son parábolas para presas de alta presión.

Cuando la masa del recipiente a presión debe ser mínima, como en los tanques de combustible / botellas de gas en naves espaciales, la esfera es la única opción.

La forma cilíndrica de los vasos permite que las tensiones fluyan uniformemente por todo el metal.

Suponga que tiene una chapa gruesa de metal, técnicamente no tiene ningún tipo de estrés. Ahora tiene que hacer una caja o un cilindro con esta hoja. En el momento en que modifique la forma de esa hoja, generará algunas tensiones llamadas tensiones de flexión o formando tensiones.

Ahora tenemos que asegurarnos de pasar estas tensiones por todo el metal de manera uniforme. Siempre que haya un cambio brusco en la forma de la sección transversal de la lámina, ese área local de deformación será un área de acumulación de tensiones. Entonces, en estos puntos de cambio abrupto, la concentración de estrés será alta en comparación con el resto del cuerpo.

Estas áreas son venerables a la oxidación y al fracaso. Por lo tanto, debemos evitar estas áreas altamente concentradas.

En formas cilíndricas, el estrés fluye suavemente por todo el cuerpo, por lo que las posibilidades de falla se reducen bastante.