TANQUES DE ALMACENAMIENTOMANUAL DE GESTION DE OPERACIONES

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Tanques de Almacenamiento

Las refineras de Petrleo son industrias que requieren manejar cantidades muy importantes de lquidos y gases, por lo que necesitan disponer de una gran capacidad de almacenaje. El uso racional de los tanques implica un importante ahorro en los gastos de una refinera dada la inversin elevada que requiere su construccin y mantenimiento. Los productos petrolferos se pueden dividir en tres clases de acuerdo con su volatilidad, a cada clase le corresponde tipos particulares de tanques que se diferencian esencialmente por su presin de servicio. Un tanque soporta, por una parte, la presin hidrosttica creada por el lquido contenido, y por otra, la presin de la fase gaseosa situada sobre el lquido.

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Tanques de AlmacenamientoDe acuerdo con lo expuesto podemos establecer la siguiente clasificacin.

Presion de VaporSiempre > 1 kg/cm2

ProductoPropano Butano Crudo Gasolinas Nafta Keroseno

Tipos de Tanque EmpleadosEsferas, Recipientes a Presin Techo flotante Techo (Sabana/Pantalla) flotante interno

Menos de 1 kg/cm2 y Mayor de 0 kg/cm2

Despreciable Gas Oil (practicamente 0 kg/cm2) Fyuel - Oil

Techo fijo (algunas veces calorifugados y aislados)

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Tanques de AlmacenamientoTipos de tanques 1. Tanque de techo fijo Techo soportado. El tanque de techo soportado generalmente tiene un fondo plano, una envolvente cilndrica y un techo cnico. Se utilizan generalmente hasta tamaos de 85 metros de dimetro y 20 metros de altura. Existe una estructura interna de soporte del techo. Se construye mediante chapas soldadas, adecuadamente curvadas para el caso de la envolvente, el fondo se construye plano pero con una capacidad de flexin tal que pueda adaptarse a la forma ligeramente cncava de las fundaciones. El techo se construye mediante chapas soldadas y unidas a la envolvente en toda su periferia.

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Tanques de AlmacenamientoTechos auto-soportados (DOMO o Umbrella). Estos tanques son modificaciones de los tanques de techo cnico. En estos las chapas del techo son segmentos curvados esfricamente y unidos de tal modo que se convierten en una estructura autosoportada. Estos tipos de tanques son raros en dimetros de ms de 30 metros de dimetro, se utilizan cuando no se esperan asentamientos importantes. En pequeos dimetros pueden tener techo cnico.

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Tanques de Almacenamiento2 Tanques de techo flotante

Este tipo de tanque se usa con objeto de reducir prdidas mediante la eliminacin de la cmara de vapores sobre el lquido. Se usa para productos voltiles.El fondo y envolvente de estos tanques se construye igual que los de techo fijo. El techo por el contrario flota sobre el lquido deslizndose dentro de la envolvente y siguiendo al lquido en sus variaciones de nivel. Una junta especial asegura la estanqueidad entre las paredes y techo. Hay varios tipos de techos flotantes entre ellos el de pontoon anular en los cuales las cmaras de flotacin se distribuyen en el anillo exterior mientras que la parte central es una chapa simple. El rea con pontones puede variar entre el 20 y 60 % del total.7

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Tanques de Almacenamiento2 Tanques de techo flotante Existen dos variaciones de este tipo que son el "Low Deck pontoon" y "High Deck Pontoon". El Low Deck Pontoon establece un mayor contacto entre el velo y el producto impidiendo la corrosin por vapores, esto se consigue mediante un pontoon central. El High Deck Pontoon por el contrario establece una cmara de vapor entre techo y producto, no tiene muchas aplicaciones. El de doble velo en los cuales la cmara de flotacin abarca toda la superficie del techo, este tipo es usado generalmente en tanques de dimetros no muy grandes.

El ms simple de los techos flotantes es el tipo "pan" que consiste en un velo de chapas soldadas

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Tanques de Almacenamiento3 Sin techo Para productos de poca peligrosidad o importancia caso de agua, etc., en que no existe necesidad de techo, los tanques pueden ser construidos sin este elemento. 4 Pantalla/Sabana Flotante En estos, los tanques tienen un techo fijo generalmente auto-soportado y una pantalla que flota sobre el lquido, se utilizan para productos con alta presin de vapor

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Tanques de AlmacenamientoCdigos de Diseo - Construccin Mantenimiento El Cdigo de Diseo ms utilizado en Refineras en el Diseo y Construccin de Tanques de Almacenamiento atmosfricos es el API-650, mientras que para tanques a baja presin es el API-620, el API-653 se utiliza para la inspeccin, valoracin y reparacin de tanques existentes.

Se describen a continuacin los contenidos de las distintas Secciones y Apndices del API 650:Seccin 1. - Alcance Seccin 2.- Materiales Seccin 3. - Diseo Seccin 4.- Fabricacin Seccin 5.- Montaje Seccin 6.- Inspeccin soldaduras Seccin 7. - Procedimientos soldadura y homologacin soldadores Seccin 8.- Chapa identificacinIvn Avils B. 11

Tanques de AlmacenamientoLos distintos Apndices se describen en la Tabla siguienteApendiceA B C D E F G H I J K L M N O P S

TemaDiseos Opcionales para Tanques pequeos Diseo y construccin de cimentaciones Techos Flotantes Externos Consultas Tcnicas Diseo Sismico Diseo para Presin Interna Techos Soportados Domo de Aluminio Techos Flotantes iNternos Deteccin de Prdidas Construccin de Taller de Tanques Ejemplo de Clculo por Mtodo de variable-design-point Hoja de Datos API-650 Tanques Operenado a Temperatura Elevada Uso de Nuevos Materiales que no son identificados Conexiones en Fondo Cargas Exteriores Permitidas en Conexiones Tanques de Acero InoxidableAustentico

CondicionRequerimiento Alternativos Recomendaciones Requerimientos Requerimientos Opcional Requerimientos Requerimientos Requerimientos Opcional Requerimientos Informacin Requerimientos Requerimientos Requerimientos Recomendaciones Opcional RequerimientosIvn Avils B.

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Los estndares en el diseo y construccin de tanques de almacenamiento han variado poco con el tiempo. Los grandes tanques de almacenamiento, son cilindros de eje vertical en los que la principal fuente de tensiones viene determinada por el peso y temperatura del producto que almacenan.

Las bases, sin embargo, tanto la superior (techo), como la inferior (fondo) han sido objeto de grandes modificaciones y avances tecnolgicos para adaptarlos a las ltimas exigencias legislativas, tanto en lo que se refiere a la seguridad de las personas y bienes como a la preservacin del Medio Ambiente, sin contaminacin.

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Desde el punto de vista del producto (temperatura) que contienen los tanques los podemos dividir en: - Tanques atmosfricos o calentados T > = 5 C - Tanques refrigerados T > = -50C - Tanques criognicos T < -50C Aunque el cdigo API-620 (Apend. Q) limita las temperaturas por encima de los -270C, para los tanques criognicos, suele ser aplicado hasta los -200C, como por ejemplo, en los almacenamientos de oxgeno o nitrgeno licuados. El Apndice M del API-650 contempla los requisitos para tanques con productos calientes 500 > T > 200F.

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Tanques de AlmacenamientoLos estndares actuales se orientan hacia: a)Techos sin columnas. Las columnas son elementos que modifican su posicin con el tiempo (asentimientos, movimientos horizontales, etc.), y provocan deformaciones en el techo que pueden conducir a su colapso. En los techos con pantalla pueden provocar el hundimiento de sta si se queda trabada por las columnas, adems de ser una fuente continua de prdidas al darse en ellas el efecto de pared mojada. Tambin suelen ser muy afectadas por la corrosin. b) Techo tipo cpula (autosoportado) Si no son convenientes los tanques con columnas, la solucin estructural alternativa es el techo esfrico que permite salvar grandes luces (dimetro). Adems esta forma geomtrica resiste bien pequeas presiones interiores.

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c) Tanques cerrados con vlvulas P/V Las prdidas por evaporacin son muy altas en los tanques con ventilaciones abiertas. Esto implica gran cantidad de emisiones a la atmsfera que no permiten las legislaciones actuales, salvo para los productos de muy baja tensin de vapor; esta tendencia la suponemos ms acentuada en el futuro. El clculo de las mismas puede hacerse mediante API RP 2000. d) El techo cpula junto con la disposicin de vlvulas de P/V Permiten presurizar la zona de vapores de los tanques mediante un gas neutro de blanketing (normalmente Nitrogeno, N2), con lo que se consiguen reducir las prdidas por un lado y la distancia permitida entre tanques por otro.

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Tanques de Almacenamientoe) Fondos con detectores de fugas y proteccin catdica: Siendo el fondo un elemento del tanque que prcticamente no trabaja, es tambin, el elemento que ms problemas acarrea para su conservacin y mantenimiento. El problema se deriva de su contacto directo con la fundacin y la dificultad de inspeccionar su exterior. Por el interior est afectado como el resto del tanque, e incluso de forma acentuada, debido a las acumulaciones de agua. Los tanques nuevos deberan disearse con detectores de fugas y proteccin catdica. El cdigo API-650, Apndice 1 contempla diferentes soluciones para deteccin de fugas por el fondo y el API RP 651, evala distintos mtodos de proteccin catdica.

f) Fundaciones con membrana de impermeabilizacin Evitara contaminacin del suelo, su diseo se hace segn Apndice 1 del API650.

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g) En relacin con los techos flotantes Los avances mas sealados se refieren, en primer lugar, a la estabilidad del techo: La rigidez de los pontones, la evacuacin de las aguas de lluvia, el diseo de la escalera rodante, etc., marcan de forma determinante la vida de los mismos. En funcin del dimetro se adopta el modelo de simple pontn, doble pontn o doble lmina si se requiere un techo flotante rgido. Su diseo puede hacerse de acuerdo con Apndice C" del API-650. El otro aspecto que ha variado profundamente es el diseo de la junta de cierre. Esta ha pasado de los antiguos sellos mecnicos con pantgrafos a los modernos dobles sellos flexibles.

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h) Los techos fijos con pantalla flotante Parecen marcar el futuro de los pequeos y medianos tanques de almacenamiento de productos con alta tensin de vapor a temperatura ambiente. Son obligatorios para los productos clase B y otros productos con tensin de vapor superior a los 27,6 Kpa. El tipo de pantalla ms usada es el de acero por ser sta la que ms reduce las emisiones (prdidas), y, al mismo tiempo, la ms rgida. As mismo, la pantalla de acero soporta mejor las reacciones de aspiraciones flotantes, que son cada vez ms usuales, sobretodo si se requieren extracciones de gran pureza como ocurre en los tanques de A.T.K. y gasolinas. El Apndice H del API-650 contempla su diseo.

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Normas de Diseo, Construccin, Mantenimiento e Inspeccin de Tanques

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Tanques de AlmacenamientoElementos de los tanques - diseo y construccin a) Envolvente Diseo El Cdigo generalmente utilizado es el API-650.

La envolvente estar formada por chapas soldadas a tope con penetracin completa, una vez curvadas estas adecuadamente. Estas chapas se disponen en virolas cilndricas, el nmero de virolas depende de la altura total del tanque, teniendo en cuenta que las chapas tendrn un ancho mnimo de 72 pulgadas. Las soldaduras verticales en virolas adyacentes no deben alinearse y debern tener una separacin mnima de 5 t donde "t" es el espesor de la chapa.La envolvente va soldada al fondo mediante una soldadura en ngulo continuo por ambos lados sobresaliendo este al exterior en una distancia determinada.Ivn Avils B.

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Tanques de AlmacenamientoEn la siguiente figura pueden verse detalles de la unin de la envolvente de un tanque al fondo.

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Tanques de AlmacenamientoLas soldaduras tanto verticales como horizontales de unin de chapas de la envolvente as como de la envolvente al angular de coronacin estarn de acuerdo con la siguiente figura.

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Tanques de AlmacenamientoEl espesor de la envolvente ser mayor que el de diseo, incluyendo corrosin permitida, pero no menor que lo siguiente:

Diametro nominal Pies

Espesor de Virolas Pulgadas