apostila de tanques

Curso Curso de Tanqu Tanques es de Armazenamento

Eng. Edson Machado  Abril/2009

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I ± II ± III III ± IV ± V ± VI ± VII ± VIII VIII ± IX ± X ± XI ± XII XII ± XIII XIII ± XIV XIV ± XV ± XVI XVI ± XVII -

Introdução Clas Classi sific ficaçã ação o dos dos Tanqu anques es de Armaz Armazen ename ament nto o Local Localiz izaçã ação o de um Parq Parque ue de Armaz Armazen ename ament nto o Capaci Capacidad dade/D e/Dimen imensõe sões/D s/Deter eternina ninação ção do n° de Tanques anques de Armaze Armazename namento nto Diqu Diques es e Baci Bacias as de Cont Conten ençã ção o Base Basess e Fund Funda açõe ções Norm Norma as de Cont Contru ruçã ção o Materi Materiais ais de Constru Construção ção Proj Projet etos os:: Fun Fundo do,, Cos Costa tado do e Teto eto Bocais e Acessórios Fabricação Mont ontagem agem Metodo Metodoss de de Insp Inspeçã eção o e Testes estes Pint Pintur ura a e Prot Proteçã eção o Cat Catod odic ica a Operação Manut anuten ençã ção o Inspeção

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I ± II ± III III ± IV ± V ± VI ± VII ± VIII VIII ± IX ± X ± XI ± XII XII ± XIII XIII ± XIV XIV ± XV ± XVI XVI ± XVII -

Introdução Clas Classi sific ficaçã ação o dos dos Tanqu anques es de Armaz Armazen ename ament nto o Local Localiz izaçã ação o de um Parq Parque ue de Armaz Armazen ename ament nto o Capaci Capacidad dade/D e/Dimen imensõe sões/D s/Deter eternina ninação ção do n° de Tanques anques de Armaze Armazename namento nto Diqu Diques es e Baci Bacias as de Cont Conten ençã ção o Base Basess e Fund Funda açõe ções Norm Norma as de Cont Contru ruçã ção o Materi Materiais ais de Constru Construção ção Proj Projet etos os:: Fun Fundo do,, Cos Costa tado do e Teto eto Bocais e Acessórios Fabricação Mont ontagem agem Metodo Metodoss de de Insp Inspeçã eção o e Testes estes Pint Pintur ura a e Prot Proteçã eção o Cat Catod odic ica a Operação Manut anuten ençã ção o Inspeção

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I - Intr Introd oduç ução ão Tanques de armazenamento são equipamentos de calderaria c alderaria pesada, sujeitos a pressão aproximadamente atmosférica, normalmente na faixa de 0 a 0,5 psig. Tanques Atmosféricos, Atmosféricos, Cilindricos, Verticais Verticais não enterrados, Soldados e de  Aço Carbono Regulamenta Regulamentado do pela pela norma americana americana API 650 e NBR 7821 Faixa de Capacidade: 100 Barris (16m) a 550.000 550.000 Barris (87.500m) (87.500m) O custo do Barril armazenado decresce com o aumento da capacidade do tanque Limitação Limitação da capacidade: capacidade: espessura espessura requerida requerida ao costado 3

II ± Classi Classific ficaçã ação o dos Tanques anques de Armaze Armazename namento nto Tanqu anques es de Teto eto Fix Fixo o a) Conico b) Curvo c) Gomos Tanqu anques es de de Tet Teto o Móv Móvel el Tanque anquess de Teto Teto com Diafra Diafragma gma Flex Flexív ível el Tanqu anques es de de Teto eto Flu Flutu tuan ante te a) Simples b) Flutuador  c) Duplo 4

Tanques de Teto Fixo a) Teto Cônico

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Tanques de Teto Fixo b) Teto Curvo

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Tanques de Teto Fixo c) Teto em Gomos

É uma modificação do Teto Curvo, onde qualquer seção horizontal tera a forma de um poligono regular 

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Tanques de Teto Móvel

São tanques cujo o teto se movimentam externamente ao costado, em função da pressao de seu estado vapor 

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Tanques de Teto com Diafragma Flexível

São tanques em que os tetos são fixos ao costado mas apresentam a possibilidade de variar o volume do espaço vapor em consequencia da modificação da pressão de armazenamento

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Tanques de Teto Flutuante São tanques cujo os tetos estão diretamente apoiados na superficie do liquido armazenado. O objetivo principal é minimizar as perdas por evaporação TIPOS: a) Teto Flutuante Simples b) Teto Flutuante com Flutuador  c) Teto Flutuante Duplo

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Tanques de Teto Flutuante a) Teto Flutuante Simples Consiste essencialmente de um lençol de chapas A Flutuabilidade é precaria É o que apresenta maior perda por evaporação, pois o teto esta em contato direto com o produto armazenado

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Tanques de Teto Flutuante b) Teto Flutuante com Flutuador  Possui na construção convencional um disco central e um flutuador na periferia do teto Apresenta maior flutuabilidade Possui menor perda por evaporação e custo superior ao teto flutuante simples Problemas: Dificuldade de drenagem do teto Possibilidade de colapso do teto devido a excessiva pressão de vapor do produto armazenado

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Tanques de Teto Flutuante c) Teto Flutuante Duplo Possui 2 lençois de chapa ligados, internamente, por uma estrutura metalica formando compartimento estanques Problemas: Maior custo de fabricação e montagem Fundações mais caras devido a exigencia de menores recalques Consideravel volume de produto imobilizado Possibilidade de graves danos em tanques com movimentações frequentes

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III - Localização de um Parque de Armazenamento

 A escolha do local para construção de um parque de armazenamento merece minucioso estudo e planejamento

Principais Aspectos: Natureza do Solo Necessidade de Ampliação Facilidade de Operação Facilidade de Acesso e Segurança Operacional

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IV ± Capacidade do Número de Tanques de Armazenamento

 A capacidade de armazenamento ou tancagem de uma unidade operacional dependera de diversos fatores sendo as principais: Tipo da unidade operacional: Refinaria, Base de Distribuição Produto Armazenado Produção da Unidade Consumo da Região Tipo de transporte utilizado para o suprimento da unidade

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IV ± Dimensões de Tanques de Armazenamento  A utilização de um método analitico para fixar melhor relação diamentro x altura é praticamente impossivel, apesar dessa dificuldade a literatura indica algumas relações

Tanques de pequena e média capacidade: D = H Tanques de Grandes Capacidades: D 8/ 3 H

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IV ± Deterninação do Número de Tanques de Armazenamento

 Aspectos Considerados: Custo do Barril Armazenado Segurança da Continuidade Operacional Manutenção e Inspeção Exigência de Serviço Perdas por Evaporação

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V ± Diques e Bacias de Contenção

Diques apropriados são normalmente construidos em torno de cada tanque, ou conjunto de tanques, limitando uma região que se chama bacia de contenção Objetivo: Segurança da Instalação Finalidade: Conter o produto armazenado em caso de rompimento do tanque ou tubulações e limitar o incencio a uma pequena area. Tipos de Materias dos Diques: Terra, Conqueto, Alvenaria

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VI ± Bases e Fundações O projeto e contrução das bases e fundações dos tanques devem ser orientados de modo que os recalques maximos, absoluto e diferencial sejam compatives com a segurança do equipamento. Tais recalques, se excessivos poderão ocasionar: Defornações e tensões elevadas do equipamento, colocando em risco sua estabilidade Esforços elevados nos bocais e tubos conectados no equipamento caso não haja suficiente flexibilidade na tubulação para acomodar os recalques Erros na medição do nível Funcionamento inadequado de componentes do tanque como por exemplo sistema se selagem do teto flutuante

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VI ± Bases e Fundações

Cuidados na execução da Base Deve ser construida pelo menos 30cm mais elevada que o fundo da bacia de contenção, visando garantir uma denagem conveniente, mantendo o fundo do tanque praticamente seco No caso mais frequente de uma fundação direta com anel de concreto, o tratamento da superficie da base do tanque será constituido de uma base drenante de uma revestimento.  A base drenante tem por finalidade: Manter a conformação superficial da base do tanque, permitir a drenagem das aguas do subsolo e estabilizar o terreno para possibilitar a movimentaçao de materiais e equipamentos durante a c onstrução e montagem do tanque.

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VI ± Bases e Fundações Composição da base drenante: Pedra britada e areia Cascalho grosso lavado e areia Areia grossa e limpa Revestimento: Tem como objetivo proteção da chaparia do fundo Betuminoso Argamassa de cimento e areia Concreto

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VII ± Normas de Contrução

 A seguir descreveremos as principais normas adotadas na construçao de tanques de armazenamento. API Standard 650 Abrange especificaçoes sobre material,projeto,fabricaçao,montagem e testes. O API 650 apresenta as seguintes seçoes e apendices Seçao 1 ± Escopo Seçao 2 - Materiais Seçao 3 - Projeto Seçao 4 ± Fabricaçao Seçao 5 - Montagem Seçao 6 ± Metodos de inspeçao de juntas soldadas Seçao 7 - Qualificaçao de procedimentos de soldagem e qualificaçao de soldado 22

Marcaçao  Apendice A - Projeto opcional para tanques pequenos  Apendice B - Praticas recomendadas para o projeto e construçao de fundaçoes  Apendice C ± Tetos Flutuantes  Apendcie D ± Consultas Tecnicas.  Apendice E ± Projeto de tanques submetidos a cargas sismicas.  Apendice F ± Projeto de tanques submetidos a pequenas pressoes internas.  Apendice G ± Projeto ,fabricaçao e montagem de tetos em domo ,estruturalmente  Apendice H ± Tanques possuindo ,simultuamente ,teto flutuante e teto fixo.  Apendice I - Recomedaçoes para o projeto e construçao de sistemas de detecça  Apendice J ± Tanques de armazenamento montados em fábrica ( D 20 pes ).  Apendice K ± Exemplo de aplicaçao de procedimento do ponto variavel de projeto  Apendice L ± Folha de dados.  Apendice M ± Requisitos adicionais para tanques operando em temperatura eleva  Apendice N ± Uso de materiais disponiveis,porem não identificados no API 650.  Apendice O ± Recomendacoes para construcao de conexoes sob o fundo 23

 Apendice P ± Cargas externas admissiveis em aberturas de costados.  Apendice S ± Tanques de armazenamento em A. Inox.   Apendice T - Sumario.

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NBR 7821 Tanques soldados para armazenamento de Petroleo e derivados  A antiga NB ± 89 , atual NBR 7821 estabelece exigências mínimas que devem ser seguidas Para materiais ,projeto,fabricação e testes de tanques em aço carbono.  Abrange tanques sujeitos a pressão próxima da atmosférica e temperaturas entre ± 6 a 200 graus Celsius.

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BS 2654 1989 Especifica os requisitos para materiais , projeto , fabricação , montagem e testes de tanques de aço ,não refrigerados ,soldados ,cilíndricos e verticais .A máxima pressão De projeto e de 56 bar e a temperatura mínima de projeto ± 10 graus Celsius.  API Standard 620 Abrange o projeto e a construção de pequenos tanques de baixa pressão, Soldados ,montados no campo e usados para armazenamento de petróleo e derivados com Pressão ,no Maximo de 15 psig no espaço vapor.  API Standard 2000 Especifica os requisitos normais e de emergência para tanques de armazenamento  API Specification 12 A Especifica os requisitos para tanques com o costado rebitado. 26

 API Specification 12 B Especifica os requisitos para materiais , projeto ,fabric Com o costado aparafusado.

 API Specification 12 D Apendice J mas soldado na obra.  API Specification 12 E Especifica os requisitos para tanques de madeira com c Nominal de 130 a 1500 barris e destinados a serviços em regioes de produçao.  API Specification 12 F Especifica os requisitos para materiais ,projeto ,fabricac Pequenos de aço ,verticais ,cilindricos,não enterrados ,soldados em oficina ,cap 90 a 750 barris e destinados a serviços em regioes de produçao.

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VIII MATERIAIS DE CONSTRUÇAO As chapas são fabricadas em usinas siderurgicas e as bordas podem ser fornecidas com bordas universais e bordas aparadas .As bordas aparadas são usadas no fundo e teto. Para o costado ,devido as tolerancias de montagem esquadrejasse as bordas. As chapas conforme a espessura podem ser classificadas em - chapas grossas com espessura igual ou maior 6,3 mm - chapas finas com espessura inferior a 6,3 mm. Dimensoes fabricadas no BR

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a) Espessura ate 4,75 mm ( chapas finas laminadas a quente ) com 1500X6000 mm ou 1800 com bordas aparadas b) Espessura 6,3 mm e acima ( chapas grossas laminadas a quente ) com 2440 mmX12000mm com bordas universais e aparadas para espessuras maiores que 12,5mm Os materiais são classificados em 8 grupos onde o grupo 1 ( A 283 C,A285 C,A36 ) são os mais utilizados. PERFIS ESTRUTURAIS Devem estar de acordo com a ultima edição de uma das especificações listadas no item 2.4 do API 650 ASTM A 36 * ASTM A 1 31 29

TUBOS E FORJADOS -Mais usuais -

API 5L Gr A ,B ASTM ± A 106

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ASTM ± A ± 105 ; ASTM ± 350 Graus LF1 e LF2

-FLANGES -- Ate 14 polegadas ASTM ± A 105 --De 16 polegadas e acima podem ser de chapa de ASTM A 285,ASTM A 515 -60 ,AS

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PARAFUSOS ,PORCAS E JUNTAS Mais usados são ASTM ± A 193 Gr B7 e ASTM ± A 194 2H para bocais. Mais usados para BV e PL e o ASTM A 307 Gr B Para juntas o API 650 especifica espessura de 3,2 mm. ELETRODOS Os eletrodos para soldagem manual a arco eletrico ,de materiais com limite de resis E devem pertencer as series E 60 ou E70 da classificaçao contida da ultima ediçao

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IX PROJETO DO FUNDO Declividade Os tanques devem ter o fundo conico com caimento minimo de 1 para 120 do ce Os tanques com diametro ate 6 m podem ter o fundo plano.

Disposiçao,material e dimensoes da chapa Chapas anulares e chapas recortadas : recomendado esp. minima de 6, 35 mm e Para todas as chapas de fundo o material deve ter como qualidade minima o aç

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 As chapas do fundo devem apresentar as bordas aparadas e espes. Minima de 6,3 Obs.: A sobreespessura de corrosao deve ser adotado quando o produto armazena Nos casos de corrosao alveolar proteger com pintura e ;ou proteçao catodica. Quando usar chapa anular ou recortada pelo API 650 : Usar recortada quando o material do primeiro anel for do grupo I ,II , III ou III A. Usar anular quando o material do primeiro anel for do grupo IV , IV A , V ou VI Metodos de Construçao : Juntas de topo ou juntas sobrepostas. Obs.: As chapas anulares são ligadas entre si por solda de topo e todas as soldas q Devem ser executadas com no minimo dois passes , visando um comportamento m Porem nas chapas centrais com chapas anulares recomenda-se 3 passes. Reforços no fundo : usados nas regioes de apoio de estruturas , pernas de sustent 33

IX PROJETO DO COSTADO Depende da norma de projeto NBR 7821 * API 650 BS 265 4 : 1989 Dimensionamento do costado pelo API 650 : 1 ± API 650 corpo de norma e metodo basico. 2 ± API 650 corpo de norma e metodo do ponto variavel de projeto. 3 ±API 650 Apendice A  A espessura maxima das chapas do costado dependera da especificaçao de m Jamais sera superior a 1,75 polegadas .Pelo apendice A a esp. Maxima sera d ix

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 As chapas do costado com espessura acima de 1.5 polegadas devem ser normaliz  Acalmadas ,fabricadas com a tecnica do grao fino e testadas obrigatoriamente a im

 Apendice A : tanques de pequena capacidade ,montados na obra e limitados a u T = 2,6 D ( H ± 1 ) G dividido por E x 21000 . T = espessura minima em polegadas. D = diametro nominal em pes . H = nivel de liquido de projeto. G = peso especifico do liquido ( não menor 1 ) E = eficiencia d e junta ( 0,85 ou 0,70) PB = 0,85 . Disposiçao das chapas : simetrica , alinhamento pela face externa e alinhamento  As juntas do costado devem ser de topo e soldadas pelos dois lados ( exceto pr  Total e fusao completa. 35

 Aberturas do costado : Todas as aberturas no costado com diametro maior que 2 polegadas devem ser r  Obs.:As portas de limpeza apresentam reforços dimensionados por procedimento O item 3.7.4 do API 650 apresenta a exigencias de pre fabricaçao e realizaçao de Sobreespessura de corrosao : Normalmente é fixada a partir da taxa média anual Obs . : um balaço economico entre o custo adicional de material para sobreespes do tanque deve ser feito quando nas seguintes situaçoes : a) Corrosao esperada muito intensa : acima de 0,3 mm por ano. b) Sobreespessura para corrosao superior a 6 mm.

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Cantoneira de topo do costado : Todos os tanques de armazenamento devem ter um reforço adequado na parte supe  A norma PB especifica que a cantoneira deve ser soldada de topo com fusao e penet Posicionada da seguinte forma : a) Voltada para o lado interno em tanques de teto fixo. b) Voltada para o lado externo em tanques de teto flutuante.

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Seleçao do Método de projeto e do material do costado:  A norma PB indica o método de projeto a ser adotado no cálculo do costado como a) Espessura menor ou igual a 12,5 mm usar Método do ponto fixo de projeto ( a b) Espessura maior 12,5 mm usar Método do ponto variável de projeto.

 A escolha do material para o costado é feita de acordo com o API 650 e está sub  A temperatura de projeto e a espessura nominal da chapa . Obs.: É proibido utilizar aços com limite de resistencia superior a 49 Kgf por mm2.

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IX PROJETO DO TETO Sobrecarga : segundo o API 650 todos os tipos de teto e estruturas de sustentaç Projetados para suportar sua carga morta ( peso próprio das chapas e da estrutu Uniforme ( inclusive carga de neve )não inferior a 120 Kgf por m2. Variaçoes conforme projetos : NBR 7821 : 60 Kgf por m2 de área projetada. N -270 : 100 Kgf por m2 de área projetada. BS 2654 : 120 Kgf por m2 de área projetada. MATERIAL : A espessura nominal mínima da chapa do teto é 4.75 mm e o mate De qualidade estrutural ,ASTM A 570 Gr 33 ou ASTM A 283 Gr Ccom largura mí Maiores espessuras podem ser requeridas aos tetos autoportantes . Para chapas com espessura maior que 6,35 mm o material deve ser o ASTM A 2 2440 mm.

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TETO CONICO SUPORTADO :  As chapas do teto devem ser montadas sobre uma estrutura com declividade Mínima de 1: 16 .  A máxima declividade permitida pela norma PB é 1 : 6 . Os tanques com declividade maior 1 : 16 devem ter um guarda-corpo completo na Periferia do teto. As chapas do teto não devem ser fixadas a sua estrutura de sustentaçao. Obs. : A ligaçao da chapa do teto e cantoneira do costado deve ser de baixa resist Uma maior tendencia de ruptura a pressao interna do que o costado ou ligaçao fu TETO CONICO AUTOPORTANTE : A norma PB recomenda que os tanques de teto conico seja autoportantes até o di - Esp. Teto maior ou igual a 4,75 mm e menor ou igual a 12,5 mm. 40