Proyecto de Refinacion Para Imprimir Sin Anexos

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DISEÑO DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE GLP TIPO ESFERICO

1. ghyy 1. INDICE

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2. RESUMEN EJECUTIVO

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3. INTRODUCCION

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4. ANTECEDENTES

5

5. OBJETIVO GENERAL

5

6. OBJETIVOS ESPECIFICOS

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7. MARCO TEORICO

7-19

8. DESARROLLO

19-38

9. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

39-42

10. RECOMENDACIONES

42-43

11. BIBLIOGRAFIA

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12. ANEXOS

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2. RESUMEN EJECUTIVO En el presente proyecto se dará un punto de vista a las capacidades de los tres tanques esféricos de almacenamiento de gas licuado de petróleo senkata (la paz) como solución al planteamiento del problema de determinar el tamaño óptimo del diseño de un tanque esférico de almacenamiento de gas licuado de petróleo en base a los tres tanques mencionados en nuestro país con la visión de mejorar los mayores capacidades en cuanto al almacenamiento de GLP en un 30 % y con la visión de economizar en la compra de tanques pequeños , esto ayudaría a mejorar la demanda interna de este producto en el país. El tanque es diseñado con las formulas establecidas por las entidades diseñadoras de tanques aplicando normas de construcción y tomando en cuenta las normas A.S.M.E. VII sección 1 y 2 ,para adecuar al tanque esférico para nuestro país. Para determinar esta solución se han tomado en consideración el volumen de los tres tanques de senkata (LA PAZ) DESARROLLO: Obtencion de datos de los tanques de GLP tipo esféricos existentes en la planta de Senkata. (capacidad actual = 3661.5 m3) Analisis de estos datos para obtener parámetros de cálculo. Con los parámetros obtenidos diseñar un nuevo tanque capaz de reemplazar y al mismo tiempo aumentar la capacidad en un 30% respecto de los 3 tanques existentes. RESULTADOS OBTENIDOS: Aumento de la capacidad en un 30% (4759.95 m3). Cambio del material por uno de mejores cualidades mecánicas. El nuevo tanque obtenido cumple con las normas establecidas para este tipo de recipientes.

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EXECUTIVE SUMMARY In this project a viewpoint will be the capacities of three spherical storage tanks for liquefied petroleum gas Senkata (peace ) as a solution to approach the problem of determining the optimal size of the design of a spherical storage tank LPG based on the three tanks mentioned in our country with the vision to improve further capabilities for LPG storage by 30% and the vision to save on the purchase of small tanks , this would help to improve domestic demand for this product in the country . The tank is designed to formulas established by the designers of tanks entities applying construction standards and taking into account the ASME VII Section 1 and 2 , the spherical tank to adapt to our country. To determine this solution are taken into consideration the volume of the three tanks Senkata ( La Paz ) DEVELOPMENT : • Obtaining data from existing LPG spherical tanks in the plant type Senkata . (current = 3661.5 m3 capacity) • Analysis of these data for calculation parameters . • With the parameters obtained design a new tank capable of replacing while increasing capacity by 30 % from the 3 existing tanks. RESULTS OBTAINED : • Increased capacity by 30% ( 4759.95 m3 ) . • Changing the media with a better mechanical qualities. • The new tank received meets the standards established for such containers

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3. INTRODUCCIÓN Varias empresas utilizan el gas licuado de petróleo (GLP) en su proceso productivo, lo que conlleva a la necesidad de abastecimiento por una de las empresas comercializadoras de GLP del país. Estas empresas comercializadoras buscan a los clientes potenciales para entregar el producto. Es importante indicar que el país demanda del diseño de tanques esféricos con una capacidad eficiente para el almacenaje de GLP y así ampliar la producción interna para cubrir la demanda, por ese motivo se ha visto según nuestros estudios para nuestro proyecto de refinación comparar con los tres tanques esféricos de senkata ( la paz) que tiene un volumen……..para diseñar un nuevo tanque con un volumen equivalente a los tres tanques mencionados , el proyecto tiene como fin el diseño de un tanque esférico de un volumen tres veces más grande que uno de los tanques esféricos de gas licuado de petróleo (GLP)en senkata , para dicho diseño se tomaron datos (oficiales) de volumen presión y temperatura de la planta mencionada como referente a nuestro proyecto, también debemos indicar que en el contenido del proyecto incluye el desarrollo y aplicaron de datos en formulas especiales para la construcción del tanque esférico de GLP . De esta manera lograríamos almacenar mayores volúmenes de gas licuado de petróleo en estos tanques esféricos que se fabricarían. El departamento comercial al contactar con las empresas fabricantes de tanques esféricos, coordina reuniones en las cuales van esclareciendo las necesidades de los volúmenes de tanques esféricos que según ellos serian apropiados, para así llegar a una solución de abastecimiento óptima (al menos por el lado comercial). Si bien es cierto, siempre se negocia la mejor opción del lado de la comercializadora, el responsable comercial a cargo de los diseños de tanques esféricos de almacenamiento de gas licuado de petróleo, puede ofrecer alguna “sensibilización” en algunas de las ofertas para cerrar la negociación. Esta “sensibilización” en mucho de los casos, afecta uno de los principales costos que involucra el abastecimiento de GLP granel para la industria: el tanque para recepción de GLP a granel (en el lado de la industria), debido a que el tanque se muestra en muchas “presentaciones” – medidas-, se puede tomar una “presentación” de tanque menor para que la inversión inicial del proyecto baje considerablemente. Al tomar esta decisión, el principal afectado es el departamento de logística: • Al escoger un tanque de menor tamaño para el almacenamiento de GLP en el cliente, generará viajes adicionales a dicho cliente para abastecer la demanda, que con un tanque más grande se ahorrarían. Estos viajes “adicionales” generan costos de transporte, que tendrán que ser “asumidos” por el presupuesto logístico, si es que el responsable comercial no incluyó lo que genera estos viajes adicionales en la “tarifa mensual comercial” que se cobra por la entrega del GLP a granel al país. Esta situación –de escoger un menor tanque- ha causado el desabastecimiento de gas licuado de petróleo en los países en crecimiento poblacional (DEMOGRAFICO) es por esta razón que se ha visto en beneficio de la población ampliar capacidad de los volúmenes de tanques esféricos de GLP de senkata uno defiende el “cierre de una venta a un Repositorio de la Escuela Superior Politécnica del Litoral Artículo Tesis Grado 4. ANTECEDENTES

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Para la elaboración de este proyecto el grupo conformado fuimos a la ANH BOLIVIA del estado PLURINACIONAL a solicitar datos del diseño de tanques esféricos de almacenamiento de senkata pero los operarios del mismo nos dijeron que nos contactemos con una persona encargada de almacenar dichos datos del mismo predio pero cuando lo comunicamos nos dijo que nos podrían proporcionar los datos en los predios de YPFB en la calle bueno llegando al mismo nos dijeron que tenemos que mandar una carta al encargado de los datos técnicos del diseño de los tres tanques existentes en dicha planta (senkata). Mandamos la carta solicitando la información requerida hace una semana antes tal como nos dijeron pero llegado el momento nos negaron diciendo que no se pueden proporcionar esos datos. Por lo cual consultamos al ingeniero Cuevas de la materia de perforación I quien trabaja en la YPFB para preguntarle si nos podría colaborar con los datos el Ingeniero se mostro muy amable en proporcionar el dato de volumen presión y temperatura interna de los tanques esféricos de senkata. Este proyecto también cuenta con la información recopilada de diferentes fuentes como tesis libros y entre otros sobre el diseño de tanques esféricos de almacenamiento de gas licuado GLP. Este proyecto fue diseña en vista del diseño de un tanque de mayor volumen de uno de los tanques de senkata. Es de decir nuestra propuesta es construir un tanque con volumen igual a tres veces a uno de los tanques de senkata para economizar la economía y tener el mejor rendimiento en el abastecimiento de gas licuado de petróleo GLP a un país con crecimiento demográfico en el mundo.

5. OBJETIVO GENERAL Diseñar un tanque de almacenamiento de GLP, en base al análisis realizado a los tanques existentes en el departamento de La Paz. 6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar una memoria técnica de construcción del tanque. Formular ecuaciones para la construcción del tanque esférico Mejorar la capacidad de almacenamiento de GLP Determinar las diferentes dimensiones del tanque esférico de alta presión en construcción en base a la capacidad de los tres tanques esféricos de senkata considerando presión temperatura volumen del mismo Mejorar el abastecimiento de GLP en Bolivia de acuerdo al crecimiento demográfico Delimitar las soluciones de tanque a las que se puedan considerar como óptimas

7. MARCO TEÓRICO 7.1. G.L.P. : CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES

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Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos a temperatura y presión ambiental, mantenida en estado líquido por aumento de presión y/o descenso de temperatura. Está compuesto principalmente por propano, butano y pueden en algunos casos contener propileno y butileno. 7.1.1. FISICAS DE LOS GLP 7.1.1.1.

Presión de vapor.

Es la presión que, a la temperatura T de prueba, ejercen los vapores emanados de los gases del petróleo en estado líquido, contra las paredes del envase que los contiene, una vez que se ha establecido el equilibrio entre el líquido y su vapor. 7.1.1.2.

Gravedad especifica del gas.

Es la medida de la densidad del gas, a una temperatura T y presión P, comparada con la del aire a la misma temperatura T y presión P. En el caso de los gases licuados de petróleo, T y P son medidas a condiciones estándar: T = 60 °F y P = 14.7 lpca. 7.1.1.3.

Calor latente de vaporización

El calor latente de vaporización de una sustancia dada, es el necesario para hacer pasar la unidad de masa de la misma del estado líquido al gaseoso a una presión y temperatura dada. 7.1.1.4.

Punto inicial de ebullición

Es la temperatura a la que su presión de vapor es igual a la presión externa. Al reducir la presión externa, disminuye el punto de ebullición de un líquido; al aumentar la presión externa, se eleva el punto de ebullición de los líquidos. 7.1.1.5.

Temperatura de ignición

Es la Temperatura mínima a la que debe ser calentada una sustancia en el aire para que en ella se pueda iniciar y mantener una combustión independientemente de la fuente de calor. Se conocen ciertas variantes que afectan a las temperaturas de ignición de los líquidos y gases inflamables, como son la forma y dimensiones del espacio donde ocurre la ignición, el grado y duración del calentamiento, la clase de fuego de ignición y su Temperatura y la presencia de materiales que posean propiedades caloríficas o de otra clase. 7.1.1.6.

Ignición

Proceso de inicio de una combustión. 7.1.1.7.

Calor especifico

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El calor específico, o más propiamente, la capacidad térmica o calorífica de una sustancia, es el número de unidades de calor necesarias para elevar la temperatura de una masa de dicho material un grado en cualquiera de las escalas, es decir, en Btu para elevar la temperatura en 1°F de una libra de la materia, y en calorías elevar a un gramo de esa materia 1°C. Las cifras de calor específico tienen importancia para la protección contra incendios, pues indican la cantidad relativa de calor necesaria para elevar las temperaturas de ciertas materias a un punto peligroso, o la cantidad de calor que debe suprimirse para enfriar una sustancia caliente y ponerla a una temperatura de seguridad. Una de las razones de la eficacia del agua como agente extintor es que su calor específico es más alto que el de la mayoría de las otras sustancias. 7.1.1.8.

Densidad relativa del vapor

Es la masa de un volumen de vapor o gas comparado con el de aire seco de igual volumen, a las mismas condiciones de temperatura y presión. Una cifra inferior a 1 indica que el gas es más ligero que el aire y una cifra superior a 1 indica que es más pesado que el aire. Se puede usar la siguiente fórmula para calcular la densidad de un gas:

g

7.1.1.9.

Ma M aire

Ma 28 .96

Relación de expansión

La relación de expansión del GLP, como un líquido, es de 1/270 a 1/1000 el espacio que podrían necesitar como un gas a temperatura normal, haciendo esto posible ser transportado como un líquido y luego ser usado como un gas. Esto significa que 1 pie cúbico de propano líquido se expandirá a 270 pie cúbico de propano gaseoso, de allí su alto poder explosivo.

7.1.1.10. Punto de inflamación Temperatura mínima a la cual un líquido desprende vapores en concentración suficiente, para formar con el aire una mezcla inflamable cerca de la superficie del líquido, en donde la combustión de la mezcla solo se mantendría, si permanece una fuente de ignición en la superficie del líquido. 7.1.2. EFECTOS DE LOS GLP Hasta la actualidad no se ha comprobado que los GLP posean componentes nocivos para el medio ambiente, no es venenoso y no daña al aire ni al agua. A lo que se refiere a los materiales, disuelve el caucho natural, por lo que este no debe usarse en elementos como membranas, tubos, juntas ni elementos relacionados con su manejo.

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El las personas puede producir asfixia en caso de existir una fuga continua, ya que desplaza al aire al ser más pesado que él y por ello genera la carencia del mismo.

7.2. TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una Reserva suficiente de algún producto para su uso posterior y/o comercialización. 7.2.1. IMPORTANCIA HIDROCARBUROS

DEL

ALMACENAMIENTO

DE

LOS

La necesidad de almacenar recursos energéticos para controlar, transportar y distribuir es evidente en la medida en que se desea asegurar un abastecimiento abundante y seguro, para mejorar la producción y así, disminuir también la afectación al medio ambiente. El almacenamiento proporciona a la industria una mejor planificación en las diferentes operaciones que se realizan tales como: distribución, reservas, inventarios, transporte, tratamiento, refinación, etc., con mayor exigencia y bajo normas específicas en la industria petrolera, que requiere de recipientes con características particulares para almacenar una gran variedad de productos como son: crudo, gas licuado de petróleo, propano, butano, solventes, agua, gasolina, etc. El almacenamiento de líquidos combustibles tales como petróleo, fuel oíl, diesel, kerosene y otros derivados petroquímicos considerados como productos limpios que se pueden conservar a presión atmosférica y temperatura ambiente, se realiza normalmente en tanques cilíndricos de fondo plano, techo fijo, o flotante, a fin de evitar la acumulación de gases inflamables dentro de los mismos Para la construcción de los tanques se emplean planchas de acero de específicas composiciones, de distintos espesores conforme su posición relativa en la estructura del tanque. Estas planchas se sueldan entre sí de acuerdo a normas de construcción que garantizan la integridad y posterior funcionamiento del almacenamiento. Los tanques esféricos están diseñados para soportar presiones internas de máximo 18 Kipá o 2,5 psi y se han construido hasta de 1220500 litros de capacidad en Bolivia. Para prever y contrarrestar el daño que pudiera ocasionar la rotura o rebose de un tanque, se construye un cubeto de contención alrededor de cada tanque o de un grupo de tanques, dependiendo de su volumen instalados en el sitio, aislado de las capas del suelo por una ge membrana, garantizando de esta manera la mínima contaminación por absorción. 7.2.2. TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Generalmente el primer paso en el diseño de cualquier recipiente de almacenamiento, es la determinación del tipo de tanque a utilizar.

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Los principales factores que influyen en esta decisión son: la función y ubicación del tanque, tipo de fluido, temperatura y presión de operación, y el volumen necesario de almacenamiento o la capacidad para procesamiento. Los tanques de almacenamiento se los puede clasificar de acuerdo a las necesidades o restricciones tales como: presión de operación, capacidad de movilización, según los ejes de simetría, temperatura de almacenamiento y tiempo de operatividad.

7.2.3. ALMACENAMIENTO A TEMPERATURA AMBIENTE Y PRESION ATMOSFERICA La presión de operación máxima en este tipo de tanques, es la presión atmosférica. Cuando se almacene petróleo o productos derivados se requerirá de protección del producto contra agentes externos (lluvia, basuras, viento, polvo, granizo, etc.), esto se logra con la implementación de un techo. Los principales techos que pueden tener este tipo de tanques atmosféricos son: Tanque con techo flotante (FRT: Flotan Roof Tank), Tanque con techo cónico (CRT: Cone Roof Tank), Tanque con techo Domo (DRT: Dome Roof Tank), Tanque con techo flotante interno (IFRT: Internal Floating Roof Tank), Tanque de techo flotante externo (EFRT: External Floating Roof Tank).

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7.2.4. ALMACENAMIENTO A BAJA PRESION Y A TEMPERATURA AMBIENTE Dentro de este tipo de tanques para almacenamiento, los principales son: Hemisferoides: la presión del almacenamiento máxima en este tipo de recipientes es de 350 mbar (5.08 Psi), Esferoides: la presión de almacenamiento del producto es de hasta máximo 2 bar (29.01 Psi). Los tanques hemisferoides y esferoides son tanques que se utilizan para el almacenamiento de líquidos muy volátiles (líquidos con bajo punto de inflamación). Esferas con alta presión:

Tanque esférico

(senkata)

Por la alta presión de almacenamiento estos funcionan hasta 25 bares (362.59 Psi). Son considerados como recipientes, dentro de este grupo las “salchichas” que son usadas para el almacenamiento de gases mantenidos a temperatura crítica y presión requerida. Su montaje en posición horizontal se hace sobre dos o más “sillas de montaje” y si es en posición vertical se hace sobre “patas de apoyo”.

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7.2.5. Bolivia: Reglamento para Construcción y Operación de Plantas de Engarrafado de Gas Licuado de Petróleo (GLP), 23 de julio de 1997

De la infraestructura y especificaciones técnicas Artículo 12°.- Las empresas interesadas en la construcción y operación de plantas de engarrafado de GLP para la comercialización, deberán contemplar en sus proyectos con la siguiente infraestructura básica: 1. Área de Tanques de Almacenaje de GLP. 2. Área de la Planta de Engarrafado de GLP. 3. Aéreas de Oficinas, laboratorio y talleres de mantenimiento. Artículo 13 Área de Tanques de Almacenaje de GLP. El conjunto de instalaciones del área de tanques de almacenaje de GLP, estará constituido de los siguientes sistemas: A. Sistema de recepción del GLP. B. Tanques de Almacenaje. C. Sistema de cañerías. D. Equipos de: trasvase, motorización, regulación y medición. E. Válvulas de control y salida. Estos sistemas deberán cumplir con las especificaciones técnicas establecidas en los ANEXOS No. 1 y 2. Artículo 14°.- Los Tanques de Almacenaje de GLP, podrán ser instalados en superficie (tanques aéreos), enterrados o semienterrados los que deberán cumplir con las distancias mínimas de seguridad y normas establecidas en los ANEXOS 1 y 4 respectivamente. Artículo 15°.- El manitol de recepción del GLP deberá servir para recibir el producto por cisternas y/o mediante ducto. Este sistema deberá estar situado fuera de los límites de las

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distancias de seguridad establecidas en el presente Reglamento y deberá permitir la recepción y distribución a los diferentes tanques en forma independiente, con sistemas de válvulas de bloqueo y válvulas checo. Las líneas serán diseñadas e instaladas de acuerdo a las Normas ANSI B 31.4 y API STD 1104. Artículo 16°.- Cuando la recepción del GLP se la efectúe a través de un ducto, que derive de un ducto troncal o de otra Planta de Almacenaje de GLP del proveedor, el mismo será construido de acuerdo a las estipulaciones del Reglamento de Diseño, Construcción, Operación y Abandono de Ductos en Bolivia. Artículo 17°.- La instalación de los tanques de almacenaje, tanto aéreos como enterrados o semienterrados, deberán cumplir las distancias mínimas de seguridad, en relación a espacios libres, distancia de cercos, distancia de paredes o muros ciegos, límites de propiedad, abertura de inmuebles, focos fijos de inflamación, motores de explosión, vías públicas, férreas, líneas aéreas de alta tensión, equipos eléctricos no protegidos, sótanos, alcantarillas y desagües, edificios de diferente uso, etc., que se consignan en el ANEXO No. 1: Distancias Mínimas de Seguridad de Tanques de Almacenaje de GLP. Artículo 18°.- Será permitida la utilización de muros y pantallas entre los Tanques de Almacenaje y puntos que se desea proteger, reduciendo las distancias de seguridad, aplicando las especificaciones del ANEXO No. 3: Utilización de Muros o Pantallas en Instalaciones de Tanques de GLP. Artículo 19°.- Los tanques de almacenaje de GLP no podrán estar situados en el interior, debajo de las edificaciones, ni en patios. Artículo 20°.- Dentro de las distancias de seguridad que figuran en el ANEXO No. 1, relacionados a la Referencia II, no podrán existir construcciones, instalaciones y materiales ajenos al servicio. Artículo 21°.- La construcción e instalación de los tanques de almacenaje tanto aéreos como enterrados, equipos de trasvase, elementos auxiliares e instalaciones eléctricas, deberán sujetarse a las Especificaciones y Características de los Tanques de Almacenaje de GLP, ANEXO No. 4. Artículo 22°.- Los sistemas de protección y seguridad industrial en las Plantas de Almacenaje de GLP, deberán cumplir las estipulaciones contenidas en el ANEXO No. 5: Normas de Protección y Seguridad Industrial de los Tanques de Almacenaje de GLP. Artículo 23°.- Los requisitos técnicos de seguridad e higiene industrial para el almacenaje de GLP, que operen con cisternas dentro de sus instalaciones, están especificadas en el ANEXO No. 6: Requisitos Técnicos de Seguridad e Higiene Industrial en Operaciones con Cisternas de GLP. Artículo 24°.- Todos los equipos de trasvase como bombas y compresores, deberán cumplir con lo establecido en los ítems 3, 4 y 5 del ANEXO 4.

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7.3. PLANTA ENGARRAFADORA DE SENKATA La Planta engarrafadora de Senkata es la planta de mayor capacidad de engarrafado en Bolivia. teniendo un promedio de producción de 42000 garrafas al día, se caracteriza porque no solamente la ciudad del El Alto y la ciudad de La Paz son beneficiadas con su abastecimiento, sino también localidades las que no pueden contar con su propia capacidad de engarrafado Se debe considerar que las operaciones que se realizan en la Planta Engarrafadora no solamente comprende la recepción y despacho del producto de interés que es el GLP, sino también entre otras operaciones que se realizan son las de la respectiva fiscalización a la empresa CLHB, es decir se realiza la fiscalización tanto en la recepción de productos provenientes por el poliducto OCOLP y por cisternas que vienen de distintos países en el caso de la importación de diesel y la gasolina especial, y también en el despacho de los mismos en los respectivos puntos de carguío y descarguío en la misma planta de almacenamiento de YPFB Logística, esto en el caso de los derivados líquidos, y a la vez se realizará la fiscalización en la recepción de GLP en los tanques esféricos de la empresa. Ubicación de La Planta Engarrafadora de Senkata La Planta Engarrafadora de Senkata se encuentra ubicada en la ciudad de El Alto, en la Avenida 6 de Marzo km. 8 Vi carretera a Oruro. La locación en particular donde se encuentra la planta engarrafadora, es debido al amplio espacio que brinda la misma, otra razón especial de la ubicación de la planta es debido a que justamente en los predios colindantes a ésta, se encuentra la planta de almacenamiento de combustible de la empresa nacionalizada YPFB Logística, (anteriormente la Compañía Logística de Hidrocarburos Boliviana "CLHB"), la cual como empresa encargada en el almacenamiento y distribución de derivados tales como gasolina especial, diesel, kerosene, gasolina Premium, Jet fuel y GLP, es abastecida por el Poliducto Oruro - Cochabamba -La Paz "OCOLP" mediante el cual son transportados todos estos derivados mencionados, por tal razón esto facilita el rápido almacenamiento y entrega de los productos a las empresas mayoristas, y por ende una óptima y rápida entrega en el caso del GLP a la planta engarrafadora. Por esto se debe considerar que la locación donde se encuentra la planta es de gran estrategia ya que tanto el flujo de entrega y de salida del producto de interés, debe ser constante y no debe tener ningún problema en cuanto a las operaciones que se realicen. Unidades de abastecimiento de GLP a la Planta Engarrafadora de Senkata

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La Planta de almacenamiento de YPFB Logística, comprende un área mayor a la de la Planta Engarrafadora, ya que ésta tiene la función del respectivo almacenamiento de productos tanto líquidos como gaseosos (GLP), contando con una cantidad total de 27 tanques de almacenamiento, de los cuales 18 son de combustibles líquidos (gasolina especial, diesel, Jet fuel, kerosene, gasolina Premium), 2 Tanques esféricos para el almacenaje de GLP. 2 tanques de almacenamiento de agua contra incendios y 5 tanques disponibles para diferentes operaciones. Conjuntamente con la empresa YPFB Logística, se cuentan en total con 3 tanques esféricos de almacenamiento de GLP, de los cuales los tanque 22 y 23, corresponden a la empresa YPFB Logística, mientras que el tercer tanque esférico el número 24 es propiedad de la Planta Engarrafadora. cada uno de estos tanques con una capacidad de 1.220.500 litros.

Tanques esféricos de almacenaje de GLP

Mediante los tanques 22 y 23 pertenecientes a YPFB Logística, se procede al respectivo abastecimiento de GLP a la planta engarrafadora, previo despacho del producto al tanque 24 perteneciente a la planta engarrafadora. Lodo éste proceso se lo realiza durante toda la jornada de trabajo, empezando a tempranas horas de la mañana alrededor de las 5 a.m. y terminando el proceso en horas de la tarde. Una vez que es abastecido el tanque 24 con el producto, durante esa jornada se procede a la respectiva medición de los parámetros de interés, tal el caso de la presión medida en Psi, la temperatura medida en grados Fahrenheit, y la altura del producto medida en metros. El producto contenido en el tanque de almacenamiento es entregado a la batería de tanques horizontales de almacenamiento, o como son denominados también "Tanques Salchicha", se tiene una cantidad de 8 tanques salchicha, cada uno de ellos con una capacidad de

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la medida del volumen se lo realiza mediante porcentaje de contenido, el cual por lo general fluctúa entre el 50 y 60 % en la mayoría de los tanques, mientras que la temperatura y la presión son registradas al igual que en el tanque esférico con las mismas unidades. Una vez transferido el producto a los tanques salchicha, estos despachan el GLP hacia las plantas engarrafadoras. como se sabe se cuentan con dos plantas engarrafadoras, en todo lo que es el complejo de la planta engarrafadora de Senkata, la primera que es la más grande contiene 2 carruseles para el respectivo llenado del producto a las garrafas, y la segunda planta solo contiene un carrusel para el embazado del GLP. Otros ambientes La planta engarrafadora de Senkata, presenta otros ambientes, en los cuales se realizan actividades de distinta índole, pero todas ellas concernientes a las operaciones que se realizan en la mismas plantas de engarrafado. Entre otros ambientes, podemos mencionar a las oficinas administrativas, almacenes, despachos de ventas, cementerio de garrafas, entre otros. Oficinas administrativas Son en estos predios, donde se realiza todo lo referente a la administración de la misma planta, realizando los respectivos papeleos, contabilidad, a cerca de todo el proceso que se tiene en las plantas engarrafadoras, es importante recalcar que son en estas oficinas donde se encuentran las principales autoridades dentro la planta engarrafadora, es decir hablamos de autoridades tales como el supervisor de operaciones, fiscal de GLP, fiscal de líquidos, encargado de planta, secretarias, y otros funcionarios, y es desde aquí que se instruyen todas las ordenes necesarias a seguir en las plantas de engarrafado, fiscalización en YPFB Logística, recepción y despacho de producto. Oficina de Ventas Es en estos predios, donde se realiza la respectiva venta de una cantidad determinada de garrafas de GLP a las distintas empresas mayoristas, encargadas del transporte de del producto hacia las plantas de distribución, y es desde ahí donde las empresas minoristas adquirirán el derecho de venta del producto al consumidor final, previa venta del producto por parte de las empresas mayoristas en sus propios predios. La venta de producto que realiza la planta engarrafadora a las distintas empresas mayoristas, se lo realizará dependiendo de la categoría que tengan las mismas, clasificándose en categorías desde la A hasta la F, donde las primeras categorías tienen el privilegio de poder comprar o adquirir mayor cantidad de producto a comparación de las demás categorías. Tanques de almacenamiento de agua contra incendios e hidrantes

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Dentro la planta engarrafadora de Senkata se cuenta con dos tanques de almacenamiento de agua contra incendio, uno con una cantidad de almacenaje de ............ y el otro con ......... , debemos sobresaltar, que es de vital importancia contar con este tipo de tanques, ya que hablamos de una planta donde el proceso que se sigue en ella es muy riesgoso, ya que se puede presentar un posible accidente por explosión o incendio dentro las instalaciones de las plantas de engarrafado durante el proceso de embasado del producto , incendio en los tanques de almacenamiento, o en los camiones distribuidores de las empresas mayoristas al estar dentro de los predios de la planta, por tanto es obligatorio tener este tipo de dispositivos ya sea el tipo de planta que se tenga, en especial si la operación que se realiza es con hidrocarburos, o materiales inflamables. También se debe mencionar que la presencia de hidrantes dentro la planta es otro tema de gran interés, ya que sin este tipo de dispositivos, sería imposible combatir, un accidente tal como un incendio dentro de las instalaciones de la planta engarrafadora, cabe recalcar que un accidente de esta naturaleza no se ha visto en mucho tiempo lo que sugiere que todas las operaciones que se realizan dentro de la planta son de gran eficiencia y seguridad. Es también importante hacer notar que estos hidrantes deben ser sujetos a un constante mantenimiento, ya que en cualquier momento, en especial el menos pensado, puede ocurrir un incidente de esta magnitud, entonces, tanto hidrantes como tanques de almacenamiento de agua deben estar en buen estado para cumplir su funcionamiento adecuado, esto con un previo cuidado y mantenimiento de los mismos. Almacenes Son en estos predios, donde son almacenados distintos materiales de trabajo, o sea hablamos de repuestos para los distintos equipos que se usan durante el proceso de engarrafado, precintos de seguridad, tapones para el engarrafado, equipos de protección personal, esto usado por los operarios tanto de planta como del sector administrativo, materiales de escritorio para el uso en el área administrativa, material para el tendido de tuberías de gas domiciliario, y otros materiales secundarios. Es importante recalcar que parte del galpón de los almacenes es compartido con la empresa YPFB Logística, ya que el lugar donde se encuentran estos predios forma parte de las instalaciones de la misma empresa. Cementerio de Garrafas Es en estos predios donde el envase utilizado para el transporte y uso del GLP, por el consumidor final, o sea las denominadas garrafas, llegan a su fin de uso, esto debido a que ya han cumplido su vida útil, es decir por el tiempo de uso que se les ha dado, hablamos de alrededor de 10 años como vida promedio útil de una garrafa, entonces por todo ese tiempo transcurrido, se puede haber encontrado fallas y defectos en las garrafas, entonces un operario de la planta puede encontrar estas falencias, y después aislar el envase del resto de garrafas que se encuentran en buen estado, se le realiza una inspección minuciosa, para

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poder determinar finalmente si se encuentra en un mal estado, si esto pasara es enviada al cementerio de garrafas, para su posterior reciclaje. Es importante mencionar que por el hecho de que una garrafa se encuentre en mal estado, la probabilidad de que ocurra un accidente ya sea en las instalaciones de la planta engarrafadora, en el camión de transporte, o el lugar de consumo final, es muy peligroso, entonces la operación de detección de garrafas en mal estado es muy importante, de tal modo de evitar este tipo de problemas que pueden resultar en una tragedia. Proceso de engarrafado en la planta de Senkata Sistemas externos involucrados durante el engarrafado Una vez que el GLP es despachado de los tanques salchicha hacia las distintas plantas de engarrafado, previamente se realiza el respectivo bombeo del producto mediante bombas de desplazamiento positivo, las cuales realizan la circulación del producto a una determinada presión y caudal ya establecidos a las respectivas plantas.

Líneas de abastecimiento de GLP a la planta de engarrafado 1 El sistema de tuberías que se tiene en la planta está diseñado para cualquier tipo de circunstancias imprevistas, tal el caso de un posible paro de la planta, debido a muchos factores como ser mantenimiento de los carruseles, mantenimiento de la correa transportadora, limpieza de los equipos, posible accidente dentro de estas instalaciones, etc... entonces automáticamente el flujo que se tenía desde los tanques salchichas hacia la planta debido a este paro e operaciones retorna hacia los tanques por medio de líneas de retorno, esto para evitar posibles problemas o accidentes dentro de las instalaciones.

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Todo el sistema de líneas de alimentación a la planta engarrafadora está provisto de instrumentos de medición tanto para la temperatura, presión y caudal, ya que estas irán dirigidas directamente hacia los carruseles y a las balanzas estacionarias en el caso del embazado de las garrafas de 45kg. A la vez el proceso de engarrafado también viene acompañado de la inyección de aire, esto se lo realiza mediante una estación de compresión la cual alimenta de aire comprimido a la planta engarrafadora durante todo el periodo de operación.

Sala de Compresión - Planta Engarrafadora de Senkata Proceso dentro la planta El Proceso de Producción es Continuo por tratarse de un producto tal como el GLP a alta presión sin intermitencias, tanto rendimiento de bombas y compresores y alturas en los tanques horizontales y esferas de almacenamiento no pueden ser detenidos, por lo tanto el carrusel de llenado debe trabajar todo el tiempo. Vaciado del gas residual En esta es la etapa inicial del proceso las garrafas de GLP llegan con un gas residual Con mayor porcentaje de Propano y los derivados ISO-ciclos del propano y butano, las garrafas sin producto son almacenadas en un plataforma para su respectiva espera antes de ser colocadas en la cinta transportadora. El operador de GLP abre las válvulas con una llave para evacuar todo el gas que se encuentra en la garrafa de tara 10, 11, 11.5, 12 y 12,5 Kg esta operación se hace cuando la cinta transportadora esta en movimiento. También el operador debe observar que la garrafa este en buenas condiciones y que no tenga ningún objeto en la válvula como precintos, bolsas etc. Anterior el pre-proceso de purgado de GLP.

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Control de fugas En el caso de la detección de fugas, se cuenta con un equipo especial a la salida de cada carrusel, el cual ayudará en la fácil detección de posibles fugas en las garrafas, este equipo denominado "Carrusel de Hermetizado" que se tiene en la planta trabaja con todo el lote de garrafas que ya han sido llenadas con el producto y son introducidas a este equipo el cual mediante un fluido ayudará a determinar la posible presencia de fugas de GLP, con el solo hecho de observar si existe burbujeo, en tal caso el operario aislará esta garrafa defectuosa, y el ciclo de inspección continuará. Esto por el momento ya no es utilizado, debido a que el tiempo de trabajo y la eficiencia del mismo se vería afectada y a la vez disminuiría. El procedimiento que se sigue actualmente es muy simple y a la vez rústico, es decir, un operario colocará algo de espuma (agua - jabón) en la boquilla de la válvula a cada garrafa mediante una brocha, entonces si se presentase fuga, se observaría burbujeo en la espuma, y ese es el procedimiento que se sigue para todo el circuito de garrafas después de su envasado. Por tanto cabe señalar que en este proceso se optimizo el trabajo Horas - Hombre y Horas Maquina. Cancelando momentáneamente el carrusel de hermetizado que involucra 4 operarios.

8. DESARROLLO 9.1. MATERIALES En esta sección se analizaran los materiales recomendados usados en los tanques y sus apoyos. Las tensiones aceptables de los materiales son determinadas de acuerdo con el método recomendado en cada capítulo para cada tipo de tanque de almacenamiento. 9.1.1. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER Y REQUISITOS QUE DEBENLLENAR LOS MATERIALES PARA SATISFACER LAS CONDICIONES DE SERVICIO. a) PROPIEDADES MECÁNICAS Al considerar las propiedades mecánicas del material, es deseable que tenga buena resistencia a la tensión, alto punto de cedencia, por ciento de alargamiento alto y mínima reducción de área, con estas propiedades principalmente, se establecen los esfuerzos de diseño para el material en cuestión. b) PROPIEDADES FÍSICAS

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En este tipo de propiedades, se buscará que el material deseado tenga bajo coeficiente de dilatación térmica. c) PROPIEDADES QUÍMICAS La principal propiedad química que debemos considerar en el material que utilizaremos en la fabricación de recipientes a presión, es su resistencia a la corrosión. Este factor es de muchísima importancia, ya que un material mal seleccionado nos causará múltiples problemas, las consecuencias que se derivan de ello son: I Reposición del equipo corroído. Un material que no sea resistente al ataque corrosivo, puede corroerse en poco tiempo de servicio. II Sobre diseño en las dimensiones. Para materiales poco resistentes a la corrosión, es necesario dejar un excedente en los espesores, dejando margen para la corrosión, esto trae como consecuencia que los equipos resulten más pesados, encarecen el diseño y además de no ser siempre la mejor solución. III Mantenimiento preventivo. Para proteger a los equipos del medio ambiente corrosivo es necesario usar pinturas protectoras. IV Paros debidos a la corrosión de los equipos. Un recipiente a presión que ha sido atacado por la corrosión, necesariamente debe ser retirado de operación, lo cual implica pérdidas en la producción. V Contaminación o pérdida del producto. Cuando en los componentes de los recipientes a presión se han llegado a producir perforaciones en las paredes metálicas, los productos de la corrosión contaminan el producto, lo cual en algunos casos es costosísimo. VI Daños a equipos adyacentes. La destrucción de un recipiente a presión por corrosión, puede dañar los equipos con los que esté colaborando en el proceso. VII Consecuencias de tipo social. La falla repentina de un recipiente a presión corroído, puede ocasionar desgracias personales, además de que los productos de la corrosión, pueden ser nocivos para la salud. d) SOLDABILIDAD Los materiales usados para fabricar recipientes a presión, deben tener buenas propiedades de soldabilidad, dado que la mayoría de sus componentes son de construcción soldada. Para el caso en que se tengan que soldar materiales diferentes entre sí, estos deberá ser compatible en lo que a soldabilidad se refiere. Un material, cuantos más elementos de

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aleación contenga, mayores precauciones deberán tomarse durante los procedimientos de soldadura, de tal manera que se conserven las características que proporcionan los elementos de aleación. 9.1.2. SELECCIÓN DEL MATERIAL La decisión final sobre el material a utilizar será de acuerdo a lo siguiente: Material más adecuado. Será aquel que cumpla con el mayor porcentaje de requisitos tales como: I Requisitos Técnicos. Cumplir con el mayor número de requisitos técnicos es lo más importante para un material, ya que de éstos depende el funcionamiento correcto y seguro del equipo. II Requisitos Económicos. Estos requisitos lo cumplen los materiales que impliquen los menores gastos como son los iníciales, de operación y de mantenimiento, sin que por este concepto se tenga que sacrificar el requisito técnico, que repetimos, es el más importante. A continuación algunos materiales que se pueden utilizar en la construcción de tanques de almacenamiento: ACEROS

ALEACIONES DE ALUMINIO Planchas de aluminio y aleación de aluminio. Varas y alambres de aluminio y aleación de aluminio. Tubos de aluminio aleación de aluminio. Cañerías y tubos soldadas de aluminio y aleación de aluminio. Aluminio fundido y aleaciones de aluminio fundido. Aluminio y aleaciones de aluminio forjadas.

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Barras de soldadura de aluminio y aleaciones de aluminio. PLASTICOS DE FIBRA REFORZADA Las resinas que se utilizan para FRP (plásticos de fibra reforzada), deben tener la suficiente fuerza para igualar la calidad del A-G (resina de polyester no saturada) y deben tener excelentes propiedades de resistencia al agua y al clima. La fibra de vidrio utilizada para los materiales FRP no deben ser del tipo alcalino. Deben procesarse los materiales de FRP usando resinas y fibras de vidrio específicas, agregando cualquier relleno necesario, agentes colorantes, fibras artificiales, etc., como requerimiento para asegurar que se cumplan los requisitos estipulados. Propiedades físicas de los materiales FRP: PROPIEDAD fuerza tensora fuerza de flexión módulo de flexión contenido de fibra absorción de agua

DESEMPEÑO mayor a 59N/mm2 mayor a 78N/mm2 mayor a 5,9*10/3 N/mm3 mayor al 25% menor al 1%

9.1.3. EVALUACIÓN DE LOS MATERIALES SUGERIDOS. En esta etapa, se toman en cuenta los aspectos relacionados con la vida útil de la planta donde se instalarán los recipientes o equipos que se estén diseñando y se fija la atención en los siguientes puntos: I Vida estimada de la planta. Una planta se proyecta para un determinado tiempo de vida útil, generalmente 10 años, ésto sirve de base para formarnos un criterio sobre la clase de posibles materiales que podemos utilizar. II Duración estimada del material. Para esto, es necesario auxiliarnos de la literatura existente sobre el comportamiento de los materiales en situaciones similares, reportes de experiencias de las personas que han operado y conocen los problemas que se presentan en plantas donde se manejen productos idénticos para hacer buenas estimaciones. III Confiabilidad del material. Es necesario tener en cuenta las consecuencias económicas de seguridad del personal y del equipo en caso de que se llegaran a presentar fallas inesperadas. IV Disponibilidad y tiempo de entrega del material.

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Es conveniente tener en cuenta la producción nacional de materiales para construcción de recipientes a presión, ya que existiría la posibilidad de utilizar los materiales de que se dispone sin tener grandes tiempos de entrega y a un costo menor que las importaciones. V Costo del material y de fabricación. Por lo general, a un alto costo de material le corresponde un alto costo de fabricación. VI Costo de mantenimiento e inspección. Un material de propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión menores, requiere de mantenimientos e inspecciones frecuentes, lo cual implica tiempo fuera de servicio y mayores gastos por este concepto. 9.2. DEFINICIÓN DE CONCEPTOS RECIPIENTE A PRESIÓN Se considera como un recipiente a presión cualquier vasija cerrada que sea capaz de almacenar un fluido a presión manométrica, ya sea presión interna o vació, independientemente de su forma y dimensiones. Los recipientes cilíndricos a que nos referimos en este tomo, son calculados como cilindros de pared delgada. PRESIÓN DE OPERACIÓN (Po) Es identificada como la presión de trabajo y es la presión manométrica a la cual estará sometido un equipo en condiciones de operación normal. PRESIÓN DE DISEÑO (P) Es el valor que debe utilizarse en las ecuaciones para el cálculo de las partes constitutivas de los recipientes sometidos a presión, dicho valor será el siguiente: Si Po > 300 lb/pulg2. P = 1.1. Po.

Si Po ≤ 300 lb/pulg2. P = Po + 30 lb/pulg2.

Donde P es la presión de diseño, y Po es la presión de operación. Al determinar la presión de diseño (P), debe tomarse en consideración la presión hidrostática debida a la columna del fluido que estemos manejando, si éste es líquido sobre todo en recipientes cilíndricos verticales. PRESIÓN DE PRUEBA (Pp)

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Se entenderá por presión hidrostática de prueba y se cuantificará por medio de la siguiente ecuación: Pp = P (1.5) Sta/Std Donde: P = Presión de diseño. Sta = Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura ambiente. Std = Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura de diseño. PRESIÓN DE TRABAJO MÁXIMA PERMISIBLE Es la presión máxima a la que se puede someter un recipiente, en condiciones de operación, suponiendo que él está: a) En condiciones después de haber sido corroído. b) Bajo los efectos de la temperatura de diseño. c) En la posición normal de operación. d) Bajo los efectos de otras cargas, tales como fuerza debida al viento, presión hidrostática, etc., cuyos efectos deben agregarse a los ocasionadas por la presión interna. Es una práctica común, seguida por los usuarios, diseñadores y fabricantes de recipientes a presión, limitar la presión de trabajo máxima permisible por la resistencia del cuerpo o las tapas, y no por elementos componentes pequeños tales como bridas, boquillas, etc. El término “Máxima presión de trabajo permisible nuevo y frío” es usado frecuentemente. Esto significa: La presión máxima permisible, cuando se encuentra en las siguientes condiciones: a) El recipiente no está corroído (nuevo). b) La temperatura no afecta a la resistencia a la tensión del material (temperatura ambiente) (frío). c) Tampoco se consideran los efectos producidos por la acción del viento, presión hidrostática, etc. El valor de la presión de trabajo máxima permisible, se obtiene despejando “p” de las ecuaciones que determinan los espesores del cuerpo y las tapas, y usando como “t” el espesor real del equipo y su valor será el que resulte menor. ESFUERZO DE DISEÑO A LA TENSIÓN (S) Es el valor máximo al que podemos someter un material, que forma parte de un recipiente a presión, en condiciones normales de operación. Su valor es aproximadamente el 25% del esfuerzo último a la tensión del material en cuestión. EFICIENCIA DE LAS SOLDADURAS (E) Se puede definir la eficiencia de las soldaduras, como el grado de confiabilidad que se puede tener de ellas. Sus valores están dados en la Figura No. 1, en la cual se muestran los tipos de unión más comúnmente usados en la fabricación de recipientes a presión.

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9.3. TANQUES ESFÉRICOS Como ya se dijo anteriormente, los recipientes esféricos son usados, generalmente, para almacenar grandes volúmenes a presiones relativamente altas. Para llevar a cabo un buen diseño completo de un recipiente esférico, es necesario efectuar los siguientes cálculos: Cálculo por presión interna. Cálculo de las presiones de diseño. Cálculo de los espesores. Cálculo por presión externa. Cálculo de la estructura. Cálculo de las cargas verticales. Cálculo de las cargas por viento. Cálculo de las cargas por sismo. Cálculo de las columnas. Cálculo de los tirantes. Cálculo de la placa base. 9.3.1. CALCULO DE CAPACIDAD DEL TANQUE (VOLUMEN EN m3) Con los datos obtenidos procederemos a realizar el diseño y cálculo del recipiente esférico, primeramente calcularemos el diámetro de la esfera. El diámetro de la esfera será calculado en función del volumen que se va a almacenar, una precaución que se debe tomar es nunca diseñar un recipiente para almacenar su capacidad nominal, generalmente, es recomendable diseñar los recipientes a presión para almacenar un 20% más de volumen, este exceso servirá de “colchón” para absorber las dilataciones térmicas del producto al existir incremento o decremento de temperatura. Por lo anterior, el volumen de diseño será igual al volumen nominal multiplicado por 1.2 El volumen de una esfera está dado por la ecuación:

Donde R representa el radio exterior de la esfera que vamos a diseñar. 9.3.2. CALCULO POR PRESION INTERNA (PRESIONES DE DISEÑO) Para calcular el espesor requerido en un recipiente esférico, es necesario calcular las presiones de diseño a diferentes alturas, es decir, a la presión de diseño le agregaremos la presión debida a la columna del producto a almacenar si el peso específico del producto es mayor que la unidad, calcularemos la presión generada por la columna de producto, si el peso específico fuese menor que la unidad, tomaremos uno como peso específico del producto, ya que al hacer la prueba hidrostática, generalmente la hacemos con agua y nunca con el producto a almacenar.

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“PARA LIQUIDOS CUYA DENSIDAD ES MENOR A LA DEL AGUA TOMAR UNO COMO PESO ESPECIFICO PARA FINES DE CALCULO”

Nuestra esfera será fabricada por medio de gajos, de acuerdo a la Figura. En esta Figura se pueden apreciar las diferentes alturas hasta donde llegarán los gajos con los que será fabricada la esfera.

Del gráfico:

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H: altura sobre el nivel del suelo respecto al anillo central h: altura sobre el nivel del suelo respecto a la base del tanque

¿COMO CALCULAR ESTAS ALTURAS? Las alturas H y h se realizan considerando el tipo de suelo, columnas y las diferentes cargas a las que estará sometido el recipiente. Para el cálculo de las alturas de los anillos se realiza comparando con un polígono cerrado, para efectos de diseño en este caso se realiza con un octágono inscrito en una circunfer encia.

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Las presiones a diferentes alturas, serán calculadas por medio de la siguiente ecuación:

El cálculo de Ps se realiza para cada altura.

Dónde: g = 9.775 m/s2 en la ciudad de La Paz. hx = es la altura a considerar respecto de la base del tanque. Realizando algunos cambios en la fórmula:

Siendo que las pruebas se realizan con agua se toma la densidad de la misma, además que la gravedad específica del agua GE = 1, y 1Pa = 1.019716213*10-5 resulta:

Para cada altura se utilizaran:

9.3.3. CALCULO DE LOS ESPESORES

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Calcularemos ahora los espesores requeridos en las siguientes zonas: casquete superior, anillo superior, anillo central, anillo inferior y casquete inferior. Del Código A.S.M.E., Sección VIII, División 1, usaremos la ecuación:

Donde: e: espesor de pared. P: presión total en el punto requerido. R: radio de diseño (interno) de la esfera. S: esfuerzo a la tensión (VER ANEXOS). E: eficiencia de la soldadura (VER ANEXOS). Los espesores requeridos en las distintas zonas resultarían: Casquete superior: Anillo superior: Anillo central: Anillo inferior: Casquete inferior: 9.3.4 CALCULO POR PRESION EXTERNA (VACIO TOTAL) Verificaremos ahora si el espesor calculado para soportar presión interna es suficiente para resistir vacío total, para ello analizaremos el recipiente como si fuese una tapa semiesférica y utilizaremos el siguiente procedimiento:

Con el valor hallado de A(VER ANEXOS) y en las siguientes figuras podemos encontrar el valor de B(VER ANEXOS).

Hallando la PVACIO se efectuara el siguiente análisis:

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La presión atmosférica en la ciudad de La Paz es aproximadamente 495 mmHg o 9.572 psi. Si la presión de vacío resulta mayor a la presión atmosférica, se concluye que el espesor calculado para soportar presión interna es suficiente para soportar la presión externa (vacío total) 9.4. REQUERIMIENTOS PARA PLATAFORMAS Y PASILLOS REQUERIMIENTOS PARA PLATAFORMAS Y PASILLOS (ESPECIFICADO POR A.P.I. 650) 1.- Todos los componentes deberán ser metálicos. 2.- El ancho mínimo del piso será de 610mm. (24 pulg.). 3.- Todo el piso deberá ser de material antiderrapante. 4.- La altura del barandal a partir del piso será de 1,067mm. (42 pulg.). 5.- La altura mínima del rodapié será de 76mm. (3 pulg.). 6.- El máximo espacio entre el suelo y la parte inferior del espesor de la placa del pasillo será de 6.35mm. (1/4 pulg.). 7.- La altura del barandal central será aproximadamente la mitad de la distancia desde lo alto del pasillo a la parte superior del barandal. 8.- La distancia máxima entre los postes del barandal deberá ser de 1168mm. (46 pulg.). 9.- La estructura completa tendrá que ser capaz de soportar una carga viva concentrada de 453 Kg. (1,000 lb), aplicada en cualquier dirección y en cualquier punto del barandal. 10.- Los pasamanos estarán en ambos lados de la plataforma, y estarán interrumpidos donde sea necesario para un acceso. 11.- Cualquier espacio mayor de 152mm. (6 pulg.) entre el tanque y la plataforma deberá tener pis 12.- Los corredores de los tanques que se extienden de un lado al otro del suelo o a otra estructura deberán estar soportados de tal manera que tenga un movimiento relativo libre de las estructuras unidas por los corredores; ésta puede estar acompañada por una firme atadura del corredor a los tanques, además del uso de una junta corrediza o de dilatación en el puente de contacto entre el corredor y el otro tanque (este método permite que en caso de que un tanque sufra ruptura o algún movimiento brusco, el otro no resulte dañado). 9.5. REQUERIMIENTOS PARA ESCALERAS. (ESPECIFICADO POR A.P.I. 650) 1.- Todas las partes de la escalera serán metálicas.

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2.- El ancho mínimo de las escaleras será de 610mm. (24 pulg.). 3.- El ángulo máximo entre las escaleras y una línea horizontal será de 50º. 4.- El ancho mínimo de los peldaños será de 203mm. (8 pulg.). La elevación será uniforme a todo lo largo de la escalera. 5.- Los peldaños deberán estar hechos de rejilla o material antiderrapante. 6.- La superior de la reja deberá estar unida a los pasamanos de la plataforma sin margen y la altura, medida verticalmente desde el nivel del peldaño hasta el borde del mismo de 762 a 864 mm. (30 pulg. a 34 pulg.). 7.- La distancia máxima entre los postes de la rejilla medidos a lo largo de la elevación de 2,438mm. (96 pulg.). 8.- La estructura completa será capaz de soportar una carga viva concentrada de 453 Kg. (1,000 lb), y la estructura del pasamanos deberá ser capaz de soportar una carga de 90Kg. (200 lb), aplicada en cualquier dirección y punto del barandal. 9.- Los pasamanos deberán estar colocados en ambos lados de las escaleras rectas; éstos serán colocados también en ambos lados de las escaleras circulares cuando el claro entre cuerpo-tanque y los largueros de la escalera excedan 203mm. (8 pulg.). 10.- Las escaleras circunferenciales estarán completamente soportadas en el cuerpo del tanque y los finales de los largueros apoyados en el piso. DISEÑO DEL FONDO El diseño del fondo de los tanques de almacenamiento depende de las siguientes consideraciones: Los cimientos usados para soportar el tanque, el método que se utilizará para desalojar el producto almacenado, el grado de sedimentación de sólidos en suspensión, la corrosión del fondo y el tamaño del tanque. Lo que nos conduce al uso de un fondo plano, donde la resistencia permisible del suelo deberá ser por lo menos de 1,465 Kg / cm2 (3,000lb / pie2 ). Los fondos de tanques de almacenamiento esféricos son generalmente fabricados de placas de acero con un espesor menor al usado en el cuerpo. Esto es posible para el fondo, porque se encuentra soportado por una base de concreto, arena o asfalto, los cuales soportarán el peso de la columna del producto; además, la función del fondo es lograr la hermeticidad para que el producto no se filtre por la base. Teóricamente, una placa delgada de metal calibre 16. (1.52) o menor es capaz de soportar la flexión y la carga de compresión que se genera en la periferia del fondo por el peso del cuerpo que descansa sobre esta sección, pero para prevenir deformaciones al soldar, se

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usarán placas que tengan un espesor mínimo nominal de 6.3mm. (1/4 pulg.), 49.8 Kg /m2;(10.2lb / pie2) excluyendo cualquier corrosión permisible especificada por el usuario. El fondo tendrá que ser de un diámetro mayor que el diámetro exterior del tanque, por lo menos, 51mm. (2 pulg.) más en el ancho del filete de soldadura de la unión entre cuerpo y el fondo. Las placas con las que se habilite el fondo deberán tener preferentemente un ancho de 1,829mm. (72 pulg.) con una longitud comercial que el fabricante obtenga en el mercado, la cual pueda manejar en su taller o en campo sin problemas. Cuando se requiere el uso de la placa anular, ésta deberá tener un ancho radial (en cm.) de acuerdo a lo que indique la fórmula siguiente, pero no menor de 610mm. (24 pulg.) entre el interior del tanque y cualquier cordón de soldadura, dejando de proyección exterior 51mm. (2 pulg.).

DONDE: tb = Espesor de la placa anular (cm.). H = Nivel máximo de diseño del líquido (cm.). G = Densidad relativa del líquido a almacenar (en ningún caso menor de 1) El espesor de la placa anular no será menor al listado en la tabla mostrada a continuación más la corrosión permisible especificada. La forma exterior de la placa anular debe ser circular y por el interior tendrá la forma de un polígono regular con el número de lados igual a la cantidad de segmentos que conforman el anillo. Espesor mínimo del fondo y placa anular (milímetros)

Notas: Los espesores especificados en la tabla son los indicados y están basados en una cimentación que proporcione un soporte uniforme debajo de toda la placa anular. La cimentación debe estar bien compactada para evitar esfuerzos adicionales en la placa anular. El espesor nominal de la placa está en referencia a la construcción del tanque. El espesor especificado está basado en los requerimientos de erección.

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Será conveniente utilizar las placas más largas disponibles en el mercado para construir el fondo, ya que resultan ser las más económicas, cuyas dimensiones son; 1,829 mm. ó 2,438 mm. (6 ú 8 pies) de ancho por 6,096 mm. Ó 9,144 mm.(20 ó 30 pies) de largo. Si las placas del fondo descansan simétricamente en relación a las líneas de centros del tanque, el número de placas empleadas en la fabricación del fondo se reduce al mínimo. Esto es una gran ventaja, porque las placas pueden estar a escuadrada y cortadas en grupos de 4 placas, en cambio, si están simétricas a un solo eje, sólo dos placas serán a escuadrada y cortadas al mismo tiempo. Un fondo asimétrico a lo largo de ambas líneas de centros, ocasiona mayor número de placas de diferentes tamaños formando el fondo. El tamaño de las placas y la localización de los cortes de las mismas se determinan mediante el siguiente procedimiento:

R = Radio del Fondo A = Ancho comercial de Placas L = Largo comercial de Placas X1 = Y = A/2 X2 = L/2 X3 = X2 – 9B B = R – X3 C = X1 –X3

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D = Diámetro exterior del fondo (cm.). A = Distancia perpendicular desde la línea de centros hasta el punto a localizar (cm.). B = Distancia paralela a la línea de centros hasta el paño de la placa (cm.). C = Dimensión del paño de la placa a cortar al punto de trazo (cm.). E = Traslape entre placas (cm.) (si aplica). Una vez que se tiene marcados los puntos en la placa se trazará el arco de circunferencia sobre estas con el radio exterior del fondo, sobre el cual tendrá que cortarse la placa. El fabricante deberá presentar al usuario un plano con el arreglo del fondo, donde se muestra el armado y las plantillas de las placas, así como los detalles de soldadura, espesores y lista de materiales, marcando todas las piezas, con el fin de que el usuario apruebe el desarrollo. Una vez que se tiene la autorización del usuario, el fabricante debe presentar las placas sobre la bases del tanque en donde ha de habilitarse el fondo. 9.6. CÁLCULO DE SOPORTES Método de diseño de soportes para recipientes cilíndricos horizontales, está basado en el análisis presentado por L.P. Zicken 1951. El Código A.SM.E. publicó el trabajo de L.P. Rick, (Pressure vessel and piping desingn), como un método recomendable. El Estándar A.P.I. 2510, también recomienda el análisis de L.P. Zick. El estándar Británico 1515 adoptó este método con ligeras modificaciones, el trabajo de L.P. Zickha sido utilizado también en diferentes estudios y publicaciones en varios libros y revistas técnicas de varios países. El método mostrado a continuación está basado en el análisis mencionado anteriormente (Pressure Vessel and piping design and análisis A.S.M.E.,1972). 9.6.1. CARGAS A CONSIDERAR

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REACCIÓN EN LAS SILLETAS Se recomienda calcular las reacciones en las silletas, considerando el peso del recipiente lleno de agua. PRESIÓN INTERNA Ya que el esfuerzo longitudinal en los recipientes es sólo la mitad de los esfuerzos circunferenciales, aproximadamente la mitad del espesor del envolvente, nos sirve para soportar la carga debida al peso del equipo. PRESIÓN EXTERNA Si el recipiente no ha sido diseñado para soportar vacío total, por que se espera que el vacío ocurra solamente en condiciones accidentales, se deberá instalar una válvula rompedora de vacío, especialmente cuando la descarga del recipiente e té conectada a una bomba. CARGAS DEL VIENTO Cuando la relación t/r es muy pequeña en recipientes a presión, están expuestos a sufrir distorsión debida a la presión ejercida por el viento. De acuerdo con el Método de Zick, las experiencias indican que un recipiente diseñado para soportar una presión exterior de 1 libra/pulg2., tendrá la resistencia suficiente para soportar las cargas externas a las que será sometido en condiciones de operación normales. CARGAS POR IMPACTO La experiencia nos ha demostrado que durante el embarque y transporte de los recipientes a presión, pueden sufrir daños, debidos a los golpes recibidos. Debemos tener esto en mente al diseñar el ancho de las silletas y las dimensiones de las soldaduras. LOCALIZACIÓN DE LAS SILLETAS Desde el punto de vista estético y económico, es preferible el uso de dos silletas únicamente y esto es posible mediante el uso de anillos atiesadores en el recipiente, cuando usamos más de dos silletas como soporte, corremos el riesgo de que algunas de ellas se “sienten” y en vez de ayudarnos a soportar el equipo, sor soportes serán soportados por éste, involucrando cargas que originalmente no habíamos considerado. La localización de las silletas está determinada algunas veces por la posición de boquillas o sumideros en el fondo del recipiente, si este no es nuestro caso, las silletas deberán ser localizadas en el lugar óptimo desde el punto de vista estético. En recipientes cuyo espesor de pared sea pequeño y su diámetro relativamente grande, se recomienda localizar los soportes cerca de las líneas de tangencia de las tapas, con el fin de utilizar éstas como atiesadores. El lugar óptimo para localizar las silletas en este tipo de recipientes, es aquel en el cual los momentos flexionantes resultantes son iguales tanto en los puntos donde están localizadas las silletas como en el centro de la distancia entre ellas, la localización de estos puntos es función del ángulo de agarre de las silletas. Al localizar las silletas, se recomienda que la distancia entre la línea de tangencia de las tapas y la silleta, nunca sea mayor de 0.2 veces la longitud del recipiente (L).

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DISEÑO DE SILLETAS

la sección más baja de la silleta deberá resistir la fuerza horizontal, la sección transversal efectiva de la silleta que resistirá esta carga estará a un tercio del radio del recipiente ®

Donde: Q = la carga sobre una de las silletas en lbf. K11 = constante

9.7. PRUEBAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN Durante la fabricación de cualquier recipiente a presión, se efectúan diferentes pruebas para llevar a cabo un control de calidad aceptable, estas pruebas son, entre otras, Radiografiado, Pruebas de partículas magnéticas, Ultrasonido, Pruebas con líquidos penetrantes, etc. Este tipo de pruebas, como se mencionó anteriormente, son efectuadas durante la fabricación y el departamento de Control de Calidad de cada compañía es responsable de que estas pruebas se lleven a cabo. En este capítulo describiremos de una manera muy breve, las pruebas que se les deberá aplicar a los recipientes sometidos a presión una vez que se han terminado de fabricar, esta prueba se denomina prueba hidrostática, ya que generalmente es el tipo de prueba que se aplica, aunque también existe la prueba neumática.

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9.7.1. PRUEBA HIDROSTÁTICA Consiste en someter el recipiente a presión una vez terminado a una presión 1.5 veces la presión de diseño y conservar esta presión durante un tiempo suficiente para verificar que no haya fugas en ningún cordón de soldadura, como su nombre lo indica, esta prueba se lleva a cabo con líquido, el cual generalmente es agua. Cuando se lleva a cabo una prueba hidrostática en un recipiente a presión, es recomendable tomar las siguientes precauciones: 1.- Por ningún motivo debe excederse la presión de prueba señalada en la placa de nombre. 2.- En recipientes a presión usados, con corrosión en cualquiera de sus componentes, deberá reducirse la presión de prueba proporcionalmente. 3.- Siempre que sea posible, evítese hacer pruebas neumáticas, ya que además de ser peligrosas, tienden a dañar los equipos. 9.7.2. PRUEBAS NEUMÁTICAS Las diferencias básicas entre este tipo de pruebas y la prueba hidrostática, consisten en el valor de la presión de prueba y el fluido a usar en la misma, la presión neumática de prueba es alcanzada mediante la inyección de gases. Como ya dijimos anteriormente, no es recomendable efectuar pruebas neumáticas, sin embargo, cuando se haga indispensable la práctica de este tipo de prueba, se deberán tomar las siguientes precauciones: 1.- Las pruebas neumáticas deben sobrepasar con muy poco la presión de operación, el Código A.S.M.E., recomienda que la presión de prueba neumática sea como máximo 1.25 veces la máxima presión de trabajo permisible y definitivamente deben evitarse en recipientes a presión usados. 2.- En las pruebas neumáticas con gases diferentes al aire, deben usarse gases no corrosivos, no tóxicos, incombustibles y fáciles de identificar cuando escapan. El Freón es un gas recomendable para efectuar las pruebas neumáticas. 3.- La mayoría de los gases para pruebas neumáticas, se encuentran en recipientes a muy alta presión, por lo tanto, es indispensable que se extremen las precauciones al transvasarlos al recipiente a probar, pues puede ocurrir un incremento excesivo en la presión de prueba sumamente peligroso.

9.7.3. PRUEBA DE ELASTICIDAD Esta prueba cuando se efectúa, se lleva a cabo de manera simultánea con la prueba hidrostática, su objetivo se verificar al comportamiento elástico del material de fabricación del recipiente y el procedimiento para llevarla a cabo se describe a continuación. 1.- Primeramente, se llena el recipiente a probar con agua hasta que por el punto más alto del recipiente escape el agua una vez que se haya abierto el venteo.

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2.- Cerramos la válvula de venteo y comenzamos a inyectar agua a fin de elevar la presión, el agua que introduzcamos para este fin, la tomaremos de una bureta graduada para cuantificar de manera exacta el agua que inyectamos para levantar la presión hasta alcanzar el valor de la presión de prueba. 3.- Se mantendrá la presión de prueba durante el tiempo suficiente para verificar que no haya fugas y posteriormente, se baja la presión hasta tener nuevamente la presión atmosférica en el recipiente. Es sumamente importante recoger el agua sacada para bajar la presión, ya que compararemos este volumen con el inyectado para aumentar la presión y esta comparación nos indicará si las deformaciones sufridas por el recipiente mientras se sometió a la prueba hidrostática, rebasaron el límite elástico

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9. RESULTADOS Y CONCLUSIONES CON LO ANTERIORMENTE EXPUESTO SE REALIZARON CALCULOS PARA EL DISEÑO DE UNA NUEVA ESFERA DE GLP. * por convención se aumenta la longitud del radio calculado 11089.15216 mm a 11100 mm

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ACTUAL TANQUE DISEÑADO UNIVERSIDAD MAYORTANQUE DE SAN ANDRES INGENIERIA PETROLERA 4759,95 V NOMINAL (m3) 3 X 1220,5 1464,6 5711,94 V DISEÑO (m3) 7044,932021 11100* R DISEÑO (mm) P DE OPERACIÓN 17,58 17,58 (psi) 19,68 P DE DISEÑO (psi) 19,68 60,68 60,68 T DE DISEÑO (F) ALTURAS CALCULADAS (mm) 536,2635185 844,9371885 h1 4348,953255 6852,213901 h2 9740,910788 15347,7861 h3 13553,60052 21355,06281 h4 14089,86404 22200 h5 PRESIONES HIDROSTATICAS (Kg/cm2) 0,053453278 0,084221024 Ps1 0,433491744 0,683009905 Ps2 0,970947296 1,529825263 Ps3 1,350985761 2,128614144 Ps4 1,404439039 2,212835168 Ps5 PRESION EN LOS PUNTOS DE UNION (Kg/cm2) 19,73345328 19,76422102 P 20,11349174 20,36300991 P 20,6509473 21,20982526 P 21,03098576 21,80861414 P 21,08443904 21,89283517 P ESPESORES DE PARED (mm) ACERO AL CARBON USITEN 375- ACERO AL CARBON 1C USITEN 375-1C 30,69 ESPESOR IDEAL e 31.69 CASQUETE 31.78 49.28 SUPERIOR ANILLO 32.36 50.73 SUPERIOR ANILLO 33.18 52.78 CENTRAL ANILLO 33.77 54.23 INFERIOR CASQUETE 33.85 54.43 INFERIOR ACERO AL CARBON SE REALIZA UN CAMBIO DE ACERO SA-455/SA-455M 27.4 ESPESOR IDEAL e

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CASQUETE SUPERIOR ANILLO SUPERIOR ANILLO CENTRAL ANILLO INFERIOR CASQUETE INFERIOR

27.51 28.30 29.42 30.2 30.32

EL MARGEN DE CORROSION 1.5 mm DEL MISMO MODO SE REALIZA EL CALCULO POR PRESION EXTERNA (PRESION DE VACIO) PRESION EXTERNA ACERO AL CARBON USITEN 375-1C ESPESOR IDEAL e 30,69 A 0,000535 B 8000 Pa (psi) 34,28

ACERO AL CARBON SA-455/SA-455M 27.4 0,000291 5000 11,66

CONCLUSIONES ACERCA DE LOS PROCEDIMIENTOS SEGUIDOS Durante el desarrollo del proyecto se basó en el estudio de los tanques de almacenamiento de GLP (Gas Licuado de Petróleo), basadas en el Diseño y cálculo de recipientes a presión. El mismo que orienta al diseñador, proporcionando herramientas útiles tanto para el diseño mecánico, métodos de fabricación, calificación y procedimientos de soldadura, montaje, etc. Este sistema obliga a una estrecha relación entre el cliente y el constructor; minimiza el factor de error en el toma de decisiones, tiene una total aceptación en la mayoría de los países del planeta. Se le caracteriza como una norma válida, fiable y realizable, el trabajo hecho es comparable en cualquier parte del mundo. Este proceso es sin duda una ciencia empírica combinada con aspectos fundamentales de la ciencia teórica (como las deformaciones debidas a las altas temperaturas de soldadura) que se ha desarrollado a través de los años y cuyos

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fundamentos han sido establecidos por la experiencia de ingenieros eruditos en este campo. En definitiva no hay otra manera de aprender acerca del montaje de una estructura metálica que estar presente en él. El presente proyecto, demuestra los trabajos de ingeniería que se requieren previo a las construcciones de un tanque de almacenamiento de Glp del tipo esférico. Los espesores elegidos para el cuerpo del tanque fueron establecido por el método A.S.M.E. VII secciones 1 y 2este método es confiable en el diseño de tanques de almacenamiento, también en la realización de los cálculos de diseño. Los materiales utilizados en la construcción del tanque son aprobados por la normativa API 650. Se efectuó una metodología para formalizar los procedimientos correctos que se deben seguir para una óptima manipulación de tanques de almacenamiento a una presión determinada. ACERCA DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Para obtener datos acerca de los tanques se hizo un análisis a los tanques ya existentes, específicamente en la planta de Senkata en la ciudad de El Alto. Con los datos obtenidos y aplicando la norma A.S.M.E. VII secciones 1y 2 se rediseño un nuevo tanque con una capacidad incrementada en un 30%, con un nuevo material para su construcción (carbón Steel SA-455/SA-455M). Con el rediseño y cambio de material se obtuvo una significativa mejora en cuestión de resistencia estructural, se aliviano el peso total de la estructura con la reducción del espesor de la pared gracias a la utilización de un acero de mejores cualidades mecánicas. El nuevo diseño cumple las normas establecidas que el código A.S.M.E. impone a este tipo de recipientes. 10. RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES. 1.- Es importante antes de empezar el diseño mecánico de tanques de almacenamiento conocer las condiciones de operación del tanque como: volumen a almacenar, temperatura, presión de trabajo, peso especifico del liquido, corrosión permisible , velocidad del viento, coeficientes sísmicos de la zona, etc. 2.-Se recomienda hacer un análisis del tipo de suelo, en el que indique el nivel freático del mismo ya que esto nos ayudara a determinar el tipo de suelo real a la ver evitar colapsos de la estructura debido a problemas del suelo. 3.- Para evitar el deterioro anticipado del tanque se recomienda planear inspecciones interiores basadas en la velocidad de corrosión, analizando los productos precipitados, con ayuda de gráficos que indiquen la velocidad de corrosión global del material de construcción como una función del carácter corrosivo de estos residuos.

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4.- Los sistemas de comunicación de hoy en día interaccionan con los equipos de campo a través de redes digitales únicas por lo cual aumenta la probabilidad de posibles daños en los equipos ya que la red de comunicación se extiende por áreas cada vez más y más amplias así que existe la necesidad de métodos de protección frente a tormentas eléctricas. 11. BIBLIOGRAFÍA Diseño y Cálculo de Recipientes a Presión Juan Manuel León Estrada Edición 1994México D.F. Process Equipment Desing Lloyd E. Brawnell. Edwin H. Young Editorial John Wiley y Sons Edición 1959U.S.A. Manual de Recipientes a Presión, Diseño y Cálculo. Eugene F. Megyesy Editorial Limusa-Noruega. Séptima Edición México, D. F. American Petroleum Institute 1220 L Street, Northwest Washington, DC 20005 Telephone: 202-682-8000 Fix: 202-962-4776 Website: www.api.org

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