Esta herramienta para calcular el volumen de un tanque determina la capacidad total, la cantidad de líquido a un nivel de llenado determinado y el volumen libre restante. El cálculo se basa en las dimensiones geométricas y tiene en cuenta la forma del depósito, incluidos los elementos cilíndricos, rectangulares, elípticos, esféricos y cónicos.
La calculadora sirve para calcular el volumen de depósitos de agua, tanques de combustible, recipientes de almacenamiento y otros depósitos de geometría conocida. Los resultados se expresan en litros o metros cúbicos.
Capacidad geométrica. El volumen total se obtiene a partir de las dimensiones interiores del tanque. La longitud, la anchura, la altura y los diámetros se introducen en centímetros. Se convierten a metros mediante el factor 0,01. El volumen calculado se expresa en m3 y, si es necesario, en litros según la equivalencia 1 m3 = 1000 l.
Nivel de llenado. La altura del líquido se mide verticalmente desde el punto más bajo del interior del depósito hasta su superficie. Solo se considera la parte del volumen geométrico situada por debajo de ese nivel. Si la altura de llenado introducida supera la altura total del tanque, se utiliza la altura máxima admisible.
Supuestos geométricos. Todas las superficies se consideran figuras geométricas ideales con las dimensiones constantes indicadas. Los depósitos de tipo cápsula tienen extremos semiesféricos, los elípticos mantienen una sección transversal elíptica constante a lo largo de su longitud y los elementos cónicos presentan un diámetro que cambia linealmente con la altura. No se aplican factores de corrección por material, temperatura o deformación.
Cilindro vertical. Se multiplica el área de la base circular por la altura del tanque. El radio es la mitad del diámetro interior. Para el llenado parcial se sustituye la altura total por la altura del líquido.
V = π × R2 × H
R es el radio interior en metros, H la altura en metros y π ≈ 3,14159265. Por ejemplo, un tanque de 100 cm de diámetro y 200 cm de altura tiene una capacidad total aproximada de 1570,8 l.
Cilindro horizontal. El volumen total se calcula multiplicando el área de la sección circular por la longitud. Para el llenado parcial se determina el área del segmento circular situado bajo la superficie del líquido y se multiplica por la longitud del cilindro. Por tanto, el volumen de líquido no aumenta de forma lineal con la altura de llenado.
Depósito rectangular. La capacidad total es el producto de la longitud, la anchura y la altura interiores. El volumen de líquido se obtiene del mismo modo, pero utilizando el nivel real de llenado en lugar de la altura total.
V = L × W × H
En la fórmula, L es la longitud, W la anchura y H la altura, todas en metros. Por ejemplo, un depósito de 200 × 100 × 120 cm tiene una capacidad de 2,4 m3, es decir, 2400 l.
Cápsula. Este depósito consta de una sección cilíndrica y dos extremos semiesféricos. Las dos semiesferas forman conjuntamente una esfera completa. Por tanto, el volumen total es la suma del volumen del cilindro y el de una esfera del mismo radio.
V = π × R2 × L + 4 × π × R3 / 3
L representa únicamente la longitud de la sección cilíndrica en metros, sin incluir los extremos esféricos. En posición vertical, el llenado se calcula por etapas: primero la parte esférica inferior, después la cilíndrica y, por último, la esférica superior. En posición horizontal se suman el volumen correspondiente al segmento circular del cilindro y el volumen de los extremos esféricos hasta el mismo nivel.
Depósito elíptico. La sección transversal se considera una elipse. Sus semiejes equivalen a la mitad de la anchura interior y a la mitad de la altura interior. El volumen total se calcula multiplicando el área de la elipse por la longitud del depósito.
V = π × a × b × L
a es la mitad de la anchura, b la mitad de la altura y L la longitud, todas en metros. Para el llenado parcial se utiliza únicamente el área de la elipse situada bajo la superficie del líquido. Así se tiene en cuenta el crecimiento no lineal del volumen al subir el nivel.
Tronco de cono. La capacidad total se determina a partir de los radios superior e inferior y de la altura. El área de la sección horizontal varía con la altura porque el diámetro aumenta o disminuye uniformemente.
V = π × H × (R12 + R1 × R2 + R22) / 3
R1 es el radio inferior, R2 el radio superior y H la altura, todos en metros. Para el llenado parcial se calcula primero el radio a la altura del líquido. Después se aplica la misma fórmula al tramo inferior lleno.
Depósito con fondo cónico. La capacidad total es la suma del volumen del tronco de cono inferior y del cilindro situado encima. Mientras el líquido permanece dentro del fondo cónico, solo se calcula la parte llena del cono. Cuando alcanza la sección cilíndrica, se suma al volumen del cono completo el volumen de líquido contenido en el cilindro.
Depósito con parte superior cónica. Primero se calcula el volumen del cilindro inferior y después el del tronco de cono superior. Mientras el líquido permanece en el cilindro, su volumen es proporcional a la altura de llenado. Cuando el nivel sube más, se añade el volumen de la parte llena del cono teniendo en cuenta la variación del diámetro.
Volumen de líquido. Para cada forma se calcula el volumen geométrico situado por debajo del nivel indicado. Con una altura de llenado de 0, el volumen de líquido es 0. Al alcanzar la altura total del tanque, equivale a la capacidad completa.
Volumen libre. Es la diferencia entre la capacidad total y el volumen actual de líquido. Por ejemplo, si un tanque tiene una capacidad de 2000 l y contiene 750 l, quedan 1250 l libres.
Porcentaje de llenado. El volumen de líquido se divide entre la capacidad total y se multiplica por 100. En el ejemplo anterior, el tanque está lleno al 37,5 %. El porcentaje se calcula a partir del volumen, no de la relación entre la altura del líquido y la altura total del depósito.
Entre las normas europeas relacionadas con los depósitos industriales de acero se encuentran la EN 12285-1 (tanques horizontales de acero fabricados en taller para almacenar bajo tierra líquidos que pueden contaminar el agua), la EN 12285-2 (depósitos equivalentes para almacenamiento sobre el suelo) y la EN 14015 (diseño y fabricación de depósitos verticales cilíndricos de acero soldado con fondo plano, construidos in situ).
Estas normas establecen requisitos para las estructuras correspondientes y su fabricación. La capacidad geométrica se calcula a partir de las dimensiones del tanque, sin aplicar automáticamente coeficientes de diseño estructural de dichas normas.
Depende de la forma del depósito. En un tanque rectangular o un cilindro con sección horizontal constante, el volumen es proporcional a la altura del líquido. En un tronco de cono o un depósito con fondo cónico, el área de la sección horizontal cambia con la altura, por lo que media altura puede representar bastante menos o más de la mitad del volumen. En cambio, en un cilindro horizontal de sección circular, un nivel equivalente a la mitad del diámetro corresponde exactamente a la mitad de la capacidad.
Se utilizan el diámetro interior, la longitud del tanque y la altura vertical del líquido medida desde el fondo. La calculadora determina el área del segmento circular lleno y la multiplica por la longitud del cilindro. Así se tiene en cuenta la curvatura de las paredes y se obtiene el volumen de líquido a cualquier nivel de llenado admisible.
Un depósito de tipo cápsula añade el volumen de dos extremos semiesféricos a la sección cilíndrica. Si el diámetro y la longitud de la parte cilíndrica son iguales, la capacidad total de la cápsula es mayor. Su longitud total también es mayor en un diámetro, porque los extremos se contabilizan por separado.
Con las mismas dimensiones, los depósitos con fondo cónico y con parte superior cónica pueden tener la misma capacidad total, pero distintos volúmenes de líquido a una misma altura de llenado. Esto se debe a que las áreas de las secciones horizontales son diferentes a cada nivel. La calculadora tiene en cuenta la posición del cono y la variación del diámetro con la altura.
El cálculo geométrico supone una forma interior idealizada. Un depósito real puede tener transiciones redondeadas, elementos salientes, componentes adicionales o dimensiones interiores diferentes de las nominales. Por eso la capacidad geométrica calculada puede no coincidir con la capacidad indicada. Para estimar con precisión el volumen de un tanque existente, conviene utilizar sus dimensiones interiores reales.