Modelo por elementos finitos y optimización multiobjetivo de tanques de GLP reforzados con material compuesto de fibra tejida

• Autor: Solis Quispe, Williams Kevin
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/32107
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/32107
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Metal--Revestimientos; Tanques--Mantenimiento y reparación; Resistencia de materiales; Optimización matemática; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.01

El presente trabajo propone una solución técnica y sostenible para extender la vida útil de tanques metálicos de GLP que no superan la prueba hidrostática de presión. Se plantea el refuerzo del tanque mediante un recubrimiento externo de fibra de carbono tejida, aplicado por la técnica de bobinado. Para validar esta propuesta, se desarrolló un modelo analítico en MATLAB, un modelo numérico por elementos finitos en ANSYS y un estudio experimental con galgas extensiométricas. Además, se caracterizó la resistencia del laminado mediante ensayos de tracción (ASTM D638). La validación cruzada entre modelos mostró una desviación inferior al 4 %, confirmando la fidelidad del modelo digital. Posteriormente, se implementó una optimización multiobjetivo que evaluó 200 configuraciones de diseño. El diseño óptimo obtenido logra reducir la masa del refuerzo respecto a configuraciones convencionales y mantener los esfuerzos internos dentro de los límites del diseño original, con un factor de seguridad mayor a 1.4. La investigación demuestra que es posible reacondicionar tanques descartados con un desempeño estructural comparable al de un tanque nuevo, proponiendo una alternativa técnica viable, económica y ambientalmente favorable.