Tesis Tanques de Almacenamiento

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

ESTUDIO PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

TESIS PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS

AUTOR: FERNANDO E. JIBAJA B.

DIRECTOR: ING. RAÚL D. BALDEÓN LÓPEZ Quito, 10 de octubre del 2006

DECLARATORIA

Del Contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor:

--------------------------Fernando E. Jibaja B.

II

INFORME DEL DIRECTOR

Con las facultades que me otorga la Universidad Tecnológica Equinoccial, como Director de Tesis, del Sr. Estudiante Fernando Jibaja B. alumno de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, carrera de Tecnología de Petróleos, debo indicar que el trabajo por el realizado y supervisado por mi persona es de mi total aprobación, razón por la cual debo indicar que el presente trabajo se encuentra listo para calificación y defensa.

-------------------------------------Ing. Raúl D. Baldeón Director

III

DEDICATORIA

El presente trabajo lo he realizado no solo durante dos meses, sino a lo largo de toda mi vida, siendo el primer paso de una larga caminata hacia un futuro mejor para mi familia y para mi, pero lo no podría haber completado sin él…., mi hermano, que con sus ganas de darle todos los días a la vida una sonrisa a pesar de los problemas que trae a diario, sin él y su gracioso actuar, sin él y su inocencia ante la vida por la vida misma, no hubiese podido llegar a este día. El día en que hermano mío te doy las gracias por todo tu apoyo siendo ahora mi turno para darte el mío. A pesar de todos los días obscuros que no parecían aclarecer, siempre estuviste junto a mí y junto a ambos Dios. Por todo eso nuevamente te doy las gracias mi hermano por darme la fuerza para llegar al final.

IV

RESUMEN

El presente trabajo es una descripción de cómo se debe utilizar la norma API 650 y sus normas complementarias, para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento, de esta forma el comprador de servicios de construcción podrá determinar las características que deberán tener cada una de las partes y componentes del tanque de almacenamiento seleccionado, ya que se debe conocer las características del hidrocarburo líquido que se pretende almacenar, y después elegir el modelo de tanque más idóneo que absorba todos los requerimientos del producto. Además de elaborar un documento que sirva como un medio de consulta para los estudiantes, que deseen conocer algo más de la elaboración de un tanque de almacenamiento como son, su diseño, generalidades, características, componentes, sistemas de seguridad, pruebas, accesos y accesorios, así como también dar a conocer las reglamentaciones ambientales que necesita tener un proyecto de

semejante

magnitud, para poder cumplir con todos los requisitos necesarios para su funcionamiento. Todos los requerimientos mencionados anteriormente, deben ser superados o tener por lo menos el mínimo grado de aceptación, lo que garantizará la eficiencia del proyecto, y deberá ser cumplida por el constructor del tanque.

V

SUMMARY

This work is a description how must to utilize the API 650 norms and it is complementaries norms. For design and constructions of storage tanks, in this from the services purchaser of building will can determine the characteristic that they will have, each parts and components of storage tanks selected. We must just know the characteristic of liquid hydrocarbon that pretend storage, the choose the model of tanks more qualified that absorb all requirements of products, more over to make a documents that all students profit when they consult it. If they wish know more about elaboration of storage tanks. How are it is designees, generalities, characters, components, security, systems, test, access and accessories, to know the regulations rules in the environment that it need to have a similar Project, if you can make all requirements to it is functions. All must be superior or have more or less minimum grade of accept, it guarantee the efficiency of project, and it should be complement by the constructor tank.

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ÍNDICE GENERAL

DECLARATORIA -------------------------------------------------------------------------------- I INFORME DEL DIRECTOR------------------------------------------------------------------ III DEDICATORIA --------------------------------------------------------------------------------- IV RESUMEN ---------------------------------------------------------------------------------------- V SUMMARY -------------------------------------------------------------------------------------- VI Í N D I C E G E N E R A L ------------------------------------------------------------------- VII C A P Í T U L O I --------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1.- INTRODUCCIÓN ----------------------------------------------------------------------- 1 1.2.- OBJETIVO GENERAL ----------------------------------------------------------------- 2 1.3.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS ----------------------------------------------------------- 2 1.4.-JUSTIFICACIÓN ------------------------------------------------------------------------- 2 1.5.-IDEA A DEFENDER -------------------------------------------------------------------- 3 1.7.- METODOLOGÍA ------------------------------------------------------------------------ 5 1.7.1.- TIPO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ---------------------------------- 5 1.7.2.- MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN A EMPLEARSE------------------------- 6 1.8.- TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN --------------------------------------------------- 6 1.8.1.- REVISIÓN DE LITERATURA RELACIONADA.---------------------------- 7 1.8.2.- VISITA DE CAMPO. -------------------------------------------------------------- 7 CAPÍTULO II-------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1.-TANQUES DE ALMACENAMIENTO INTRODUCCIÓN ----------------------- 8 2.2.- HISTORIA DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO -------------------- 9 2.3.- CLASIFICACIÓN DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO---------- 10 2.3.1.- TANQUES CILÍNDRICOS DE TECHO CÓNICO FIJO ------------------- 11 2.3.1.1.- TANQUES CIÍNDRICOS CON TECHO SOPORTADO ---------------- 12 2.3.1.2.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TECHO AUTO SOPORTADO------ 12 2.3.2.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TAPA CÓNCAVOS--------------------- 13 2.3.3.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TECHO FLOTANTE ------------------- 14 2.3.3.1.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE TIPO PONTONES ----------------- 15 2.3.3.2.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE DE DOBLE CUBIERTA (DOUBLE DECK). ------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.3.4.- TANQUES CILÍNDRICOS CON MENBRANA FLOTANTE ------------ 17 2.4.- TANQUES DE TECHO CÓNICO RADIAL Y ESFÉRICOS ------------------- 17 VII

2.5.- TANQUES DE TECHO FLEXIBLE ------------------------------------------------ 18 2.6.- TANQUES SOLDADOS ------------------------------------------------------------- 19 2.7.-TANQUES ATORNILLADOS O EMPERNADOS ------------------------------- 20 2.8.- TANQUES REMACHADOS DE TECHO CÓNICO ----------------------------- 21 2.9.- PROBLEMAS QUE PRESENTAN ------------------------------------------------- 22 2.9.1.- PÉRDIDAS DE HIDROCARBURO ------------------------------------------- 22 2.9.2.- REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN--------------------- 23 CAPÍTULO III----------------------------------------------------------------------------------- 25 3.- ALCANCE DELCÓDIGO DE LA NORMA API 650 --------------------------------- 25 3.1.- LIMITACIONES DEL ALCANCE DEL CÓDIGO------------------------------- 26 3.2.- CUMPLIMIENTO --------------------------------------------------------------------- 26 3.3.- ESTÁNDARES REFERENCIADOS------------------------------------------------ 27 3.4.- MATERIALES ------------------------------------------------------------------------- 28 3.5.- LÁMINAS ------------------------------------------------------------------------------ 29 3.5.1.- PRUEBAS DE IMPACTO DE LÁMINAS ----------------------------------- 30 3.5.2.- TUBERÍAS Y FORJAS ---------------------------------------------------------- 32 3.5.3.- BRIDAS ---------------------------------------------------------------------------- 33 3.5.4.- TORNILLOS ---------------------------------------------------------------------- 34 3.5.5.- JUNTAS---------------------------------------------------------------------------- 34 3.5.5.1.- JUNTA A TOPE SOLDADA POR AMBOS LADOS -------------------- 34 3.5.5.2.- JUNTA A TOPE SOLDADA POR UN SOLO LADO Y CON UNA PLACA DE RESPALDO----------------------------------------------------------------- 34 3.5.5.3.- JUNTA TRASLAPADA SOLDADA POR AMBOS L A D O S -------- 35 3.5.5.4.- JUNTA TRASLAPADA SOLDADA POR UN SOLO LADO----------- 35 3.5.5.5.- JUNTAS A TOPE -------------------------------------------------------------- 35 3.5.5.6.- SOLDADURA DE FILETE--------------------------------------------------- 36 3.5.5.7.- SOLDADURA DE FILETE DE GRAN PENETRACIÓN --------------- 36 3.5.5.8.- SOLDADURA CON FILETES INTERMITENTES----------------------- 37 3.5.5.9.- JUNTAS VERTICALES EN LA PARED DEL TANQUE --------------- 37 3.5.5.10.- JUNTAS HORIZONTALES EN LA PARED DEL TANQUE --------- 37 3.5.5.11.- JUNTAS TRASLAPADAS Y A TOPE EN LA BASE DEL TANQUE ----------------------------------------------------------------------------------------------- 38 3.5.6.- UNIÓN DE LA BASE CON EL CUERPO DEL TANQUE ---------------- 39 3.5.7.-JUNTAS EN EL TECHO Y EN EL PERFIL ANGULAR------------------- 41 3.5.8.- JUNTAS DE LA VIGA CONTRA VIENTO (WIND GRIDER).---------- 41 3.5.9.- JUNTAS DE TECHO Y ÁNGULO SUPERIOR DE CUERPO------------ 41 3.5.10.- ÁNGULO SUPERIOR---------------------------------------------------------- 42 3.5.11.- MEDIDAS DE CONTROL PREVIAS A UNA SOLDADURA -------- 42 3.5.12.- SOLDADURA EN LA BASE DEL TANQUE------------------------------ 43 3.5.13.- SOLDADURA EN LA PARED LATERAL DEL TANQUE ------------- 43 VIII

4.1.- CONSIDERACIONES GENERALES ---------------------------------------------- 45 4.2.- TRABAJOS PREVIOS ---------------------------------------------------------------- 48 4.2.1.- SUELO DE CIMENTACIÓN --------------------------------------------------- 48 4.2.2.- CONSIDERACIONES PARA CIMENTACIÓN----------------------------- 49 4.2.3.- MÉTODOS PARA REFORZAR LA BASE DEL TANQUE--------------- 50 4.2.4.- NIVEL DEL TANQUE ---------------------------------------------------------- 50 4.2.5.- ANILLO DE CONCRETO ------------------------------------------------------ 51 4.3.- DISEÑO DEL TANQUE-------------------------------------------------------------- 52 4.3.1.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE CON DOBLE CUBIERTA (DOUBLE DECK) -------------------------------------------------------------------------------------- 53 4.3.2.- CARACTERISTICAS GENERALES DEL DISEÑO----------------------- 54 4.3.3.- NORMAS DE DISEÑO---------------------------------------------------------- 55 4.3.4.- CONDICIONES CLIMÁTICAS------------------------------------------------ 56 4.3.5.- FUNDACIONES ------------------------------------------------------------------ 56 4.3.6.- PRUEBAS ------------------------------------------------------------------------- 56 4.3.7.- DISEÑO ESTRUCTURAL------------------------------------------------------ 57 4.3.8.- MATERIALES -------------------------------------------------------------------- 57 4.3.8.1.- PLANCHAS --------------------------------------------------------------------- 57 4.3.8.2.- ELECTRODOS DE SOLDADURA ----------------------------------------- 58 4.4.- DESCRIPCIÓN DE CONSTRUCCIÓN -------------------------------------------- 59 4.5.- CONSTRUCCIÓN DEL FONDO --------------------------------------------------- 59 4.6.- PROCEDIMIENTO-------------------------------------------------------------------- 60 4.6.1.- CÁLCULO DE LOS ESPESORES DE LAS PLANCHAS DEL FONDO 60 4.6.2.- FONDO ANULAR --------------------------------------------------------------- 61 4.6.3.- DIMENSIONES DE LA PLACAS DEL FONDO ANULAR -------------- 64 4.6.4.- CORTE DE LÁMINA DEL FONDO ANULAR ----------------------------- 66 4.6.5.- DIMENSIONES DE LAS PLACAS DE LA BASE-------------------------- 66 4.6.6.- DISEÑO DEL FONDO ANULAR Y BASE DEL TANQUE -------------- 67 4.6.7.- CUADRO DE RESULTADOS ------------------------------------------------- 68 4.7.- DISEÑO DEL CUERPO -------------------------------------------------------------- 68 4.7.1.- CONSTRUCCIÓN DE LOS ANILLOS DEL CUERPO -------------------- 70 4.7.2.- CUADRO DE RESULTADOS ------------------------------------------------- 74 4.7.3.- DISEÑO DEL CUERPO COMPLETO ---------------------------------------- 75 4.8.- CONSTRUCCIÓN DEL TECHO---------------------------------------------------- 76 4.8.1.- CONSIDERACIONES ----------------------------------------------------------- 76 4.8.2.- CONDICIONES DEL TECHO ------------------------------------------------- 77 4.8.3.- CUADRO DE RESULTADOS ------------------------------------------------- 83 4.9.- DISEÑO DEL TECHO DE DOBLE CUBIERTA --------------------------------- 85 4.10.- ACCESOS Y ACCESORIOS ------------------------------------------------------- 85 4.10.1.- ESCALERAS Y PLATAFORMAS------------------------------------------- 86 4.10.1.1.- ESCALERA HELICOIDAL ------------------------------------------------- 86 4.10.1.2.- ESCALERA RODANTE----------------------------------------------------- 87 4.10.2.- DRENAJES ---------------------------------------------------------------------- 88 IX

4.10.2.1.- DRENAJES DEL TECHO --------------------------------------------------- 88 4.10.2.2.- DRENAJES ABIERTOS ----------------------------------------------------- 88 4.10.2.3.- DRENAJES DE SIFÓN ------------------------------------------------------ 89 4.10.2.4.- DRENAJES CON TUBOS CON CODOS ARTICULADOS ----------- 89 4.10.2.5.- MANGUERAS FLEXIBLES------------------------------------------------ 90 4.10.3.- VENTEOS AUTOMÁTICOS ------------------------------------------------- 91 4.10.3.1.- VENTEOS DE LA CORONA----------------------------------------------- 91 4.10.4.-SOPORTES DEL TECHO ------------------------------------------------------ 92 4.10.5.- MEDIDORES AUTOMÁTICOS DE FLOTACIÓN ----------------------- 93 4.10.6.- VIGAS DE REFUERZO CONTRA EL VIENTO -------------------------- 93 4.10.7.- SELLOS DE TECHO ----------------------------------------------------------- 93 4.10.7.1.- SELLO DE ZAPATA MECÁNICA ---------------------------------------- 94 4.10.7.2.- SELLO DELTA --------------------------------------------------------------- 94 4.10.7.3.- ENTRADA HOMBRE (MAN HOLE) ------------------------------------- 94 CAPÍTULO V------------------------------------------------------------------------------------ 96 5.- PRUEBAS DE TANQUES ---------------------------------------------------------------- 96 5.1.1.- PRUEBAS DE CALIDAD DE MATERIAL---------------------------------- 96 5.1.2.- CONROL DE LA PLACAS DE ACERO ------------------------------------- 97 5.1.3.- PRUEBAS DE SOLDADURA-------------------------------------------------- 97 5.1.3.1.- CONTROL DE SOLDADURA----------------------------------------------- 98 5.1.3.2.- MÉTODO VISUAL ------------------------------------------------------------ 98 5.1.3.3.- MÉTODO DE LÍQUIDOS PENETRANTES------------------------------- 99 5.1.3.4.- MÉTODO DE VACÍO -------------------------------------------------------- 100 5.1.3.5.- MÉTODO RADIOGRÁFICO------------------------------------------------ 100 5.1.4.- PRUEBAS HIDROSTÁTICAS ------------------------------------------------ 101 5.1.5.- PRUEBAS DE ASENTAMIENTO-------------------------------------------- 103 5.1.6.- PRUEBA DE RECUBRIMIENTO -------------------------------------------- 104 5.1.7.- PRUEBAS DE CAMPO -------------------------------------------------------- 105 5.1.8.- PRUEBA DE TANQUE -------------------------------------------------------- 105 5.1.8.1.- FONDO ------------------------------------------------------------------------- 105 5.1.8.2.- BASES -------------------------------------------------------------------------- 106 CAPÍTULO VI---------------------------------------------------------------------------------- 108 6.1.- SEGURIDAD AMBIENTAL-------------------------------------------------------- 108 6.2.- REGLAMENTO AMBIENTAL ---------------------------------------------------- 108 6.3.- SEGURIDAD INDUSTRIAL ------------------------------------------------------- 110 6.4.- SISTEMA CONTRA INCENDIOS ------------------------------------------------ 110 6.5.- PREVENCIÓN ------------------------------------------------------------------------ 112 6.6.- ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ------------------------------------------------- 112 6.6.1.- MURO CONTRA FUEGO ----------------------------------------------------- 112 6.6.2.- RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS ------------------------------------ 113 X

6.6.3.- ESPUMAS ------------------------------------------------------------------------ 114 6.6.4.- ESPUMA QUÍMICA ------------------------------------------------------------ 115 6.6.5.- ESPUMA MECÁNICA --------------------------------------------------------- 115 6.6.6.-CÁMARA DE ESPUMA MECÁNICA ------------------------------------------ 115 6.6.7.- SISTEMAS DE ESPUMA --------------------------------------------------------- 116 6.6.8.- SISTEMA FIJO PARA ESPUMA MECÁNICA ---------------------------- 116 6.6.9.- SISTEMA EMIFIJOPARA ESPUMA MECÁNICA ----------------------- 117 6.6.10.- SISTEMA PORTÁTILPARAESPUMA MECÁNICA (auxiliar). ------- 117 6.7.- QUÍMICOS SECOS ------------------------------------------------------------------ 117 6.8.- ALARMAS CONTRA INCENDIOS----------------------------------------------- 118 6.9.- APÉNDICES--------------------------------------------------------------------------- 119 6.9.1.- APÉNDICE A: BASES DE DISEÑO OPCIONAL PARA TANQUES PEQUEÑOS------------------------------------------------------------------------------- 120 6.9.2.- APÉNDICE B: RECOMENDACÓNES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA FUNDACIÓN CIVIL PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO SOBRE LA SUPERFICIE --------------------------------- 120 6.9.3.- APÉNDICE C: TECHOS FLOTANTES EXTERNOS --------------------- 121 6.9.4.- APÉNDICE D: CONSULTAS TÉCNICAS---------------------------------- 121 6.9.5.- APÉNDICE E: DISEÑO SISIMICO DE TANQUES DE ALMACENAMEINTO ------------------------------------------------------------------ 121 6.9.6.- APÉNDICE F: DISEÑO DE TANQUES PARA PRESIONES INTERNAS PEQUEÑAS------------------------------------------------------------------------------- 122 6.9.7.- APÉNDICE G: TECHOS DE TIPO DOMO DE ALUMINIO ESTRUCTURALMENTE SOPORTADOS ------------------------------------------ 122 6.9.8.- APÉNDICE H: TECHOS FLOTANTES INTERNOS---------------------- 123 6.9.9.- APÉNDICE I: DETECCIÓN FUGAS POR DEBAJO DEL TANQUES Y PROTECCIÓN DEL SUELO----------------------------------------------------------- 123 6.9.10.- APÉNDICE J: TANQUES DE ALMACENAMIENTO ENSAMBLADOS EN PLANTA ------------------------------------------------------------------------------ 123 6.9.11.- APÉNDICE K: EJEMPLOS DE APLICACIÓN DEL MÉTODO DE DISEÑO DE PUNTO VARIABLE PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LAS LÁMINAS DEL CUERPO ------------------------------------------------------- 124 6.9.12.- APÉNDICE L: HOJAS DE DATOS (DATA SHEETS) PARA TANQUES CÓDIGO API 650 ------------------------------------------------------------------------ 124 6.9.13.- APÉNDICE M: REQUERIMIENTOS PARA TANQUES QUE OPERAN A TEMPERATURAS ELEVADAS --------------------------------------------------- 124 6.9.14.- APÉNDICEN: USO DE NUEVOS MATERIALES QUE NO ESTAN IDENTIFICADOS------------------------------------------------------------------------ 125 6.9.15.- APÉNDICE O: RECOMENDACIONES PARA CONEXIONES POR DEBAJO DEL FONDO ----------------------------------------------------------------- 125 6.9.16.- APÉNDICE P: CARGAS EXTERNAS PERMISIBLES EN CONEXIÓNES DEL CUERPO -------------------------------------------------------- 125 6.9.17.- APÉNDICE S: TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE ---------------------------------------------------------------------------- 126 XI

CONCLUSIONES--------------------------------------------------------------------------- 127 RECOMENDACIONES-------------------------------------------------------------------- 129 SIGLAS --------------------------------------------------------------------------------------- 131 CITAS------------------------------------------------------------------------------------------133 BIBLIOGRAFÍA ---------------------------------------------------------------------------- 134 ANEXOS ------------------------------------------------------------------------------------- 135 ANEXO I ------------------------------------------------------------------------------------- 135 ANEXO II ------------------------------------------------------------------------------------ 136 ANEXO IV ----------------------------------------------------------------------------------- 144

XII

CAPÍTULO I

1.1.- INTRODUCCIÓN

El presente trabajo pretende generar una guía, que permita entender el procedimiento correcto para la construcción de tanques de almacenamiento a presiones atmosféricas o bajas presiones y de tamaños relativamente grandes, utilizando reglas de construcción y diseño que están basadas en los siguientes códigos:

•

API 650

Norma de construcción de tanques atmosféricos y compresiones

de gas de hasta 2.5 psi. •

API 12D

Norma de construcción para tanques desde 500 hasta 10000

barriles, soldados en campo. •

API 12F

Norma de construcción para tanques desde 90 hasta 750 barriles,

soldados en planta. •

API 620

Norma de construcción para tanques con presiones de gas de

hasta 15 psi.

Las normas API son establecidas siempre para tratar problemas de naturaleza general, son revisadas, modificadas, reafirmadas o eliminadas al menos cada 5 años. Los estándares API son publicados para facilitar una amplia aplicación de buenas prácticas comprobadas de ingeniería y operación. Estos estándares no tienen la intensión de obviar la necesidad de la aplicación de los criterios de la buena ingeniería. 1

1.2.- OBJETIVO GENERAL

Establecer un procedimiento para la construcción de tanques bajo la norma API 650.

1.3.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

•

Generar un resumen de la norma API 650 que sirva como guía para la construcción de tanques de almacenamiento.

•

Describir otras normas y especificaciones necesarias para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento.

•

Determinar el mejor procedimiento para elegir el material más idóneo durante la construcción de tanques de almacenamiento.

•

Conocer la conformación general de un tanque de almacenamiento y sus accesorios.

•

Enumerar las pruebas a las que son sometidos los tanques antes de su aprobación y funcionamiento.

1.4.-JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo pretende dar a conocer la importancia de la construcción de tanques para el almacenamiento de petróleo y sus derivados, así como también las normas

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aplicadas a esta tarea, una de las más importantes y vitales en la industria, generando de la mayor cantidad de recursos económicos para el país. Recordemos que las necesidades de los tanques se justifican por que:

•

Actúan como un pulmón entre producción y transporte para controlar las variaciones de consumo.

•

Es un elemento básico para la exportación de petróleo que genera espacios temporales.

•

Permite la sedimentación de agua y lodos del crudo antes del despacho por el oleoducto a hacia la destilación.

•

Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.

1.5.-IDEA A DEFENDER

Justificar el uso de la norma API 650 identificando cada una de las especificaciones y códigos establecidos en la misma se podrá determinar un correcto procedimiento para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento en diferentes diámetros y capacidad volumétrica, esto permitirá desarrollar habilidad para el cálculo de espesores de las láminas de construcción y diseño del fondo, cuerpo y techo de los diferentes tanques.

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1.6.- MARCO TEÓRICO

El código de la norma API 650 está basado en el conocimiento y la experiencia acumulada de fabricantes y usuarios de tanques de almacenamiento de petróleo soldados, de varios tamaños y capacidades, con una presión manométrica interna que no exceda de 2.5 psi. La intención de la norma es servir como una especificación de compra para tanques en la industria petrolera. El comprador o usuario deberá especificar ciertos requisitos básicos para la compra y podrá modificar, eliminar o ampliar los requerimientos del código, pero no podrá exigir certificación de que se cumplieron los requisitos de la norma, a menos que se hayan cumplido los requisitos mínimos o que no se hayan excedido sus limitaciones, es decir que las reglas de diseño establecidas en el código son requerimientos mínimos, se pueden especificar reglas más restrictivas por el cliente o ser dadas por el fabricante, cuando han sido acordadas previamente entre el comprador y el fabricante. El código no aprueba, recomienda o respalda ningún diseño en específico y tampoco limita el método de diseño o fabricación. Las ediciones, adendas o revisiones al código se pueden utilizar desde la fecha de publicación mostrada en la carátula de las mismas, pero serán obligatorios seis meses después de esta misma fecha de publicación. Durante este período de seis meses, el comprador deberá especificar cual será la edición adenda o revisión aplicable para el contrato. El código trae especificaciones en unidades del sistema común de unidades de Estados Unidos (US customary) y estándares norteamericanos además de unidades del sistema 4

internacional de medidas (SI sistema métrico) y estándares ISO aplicables, cuando se presenten conflictos entre las unidades, mandará el sistema US customary. El contenido de poscódigos de la norma API 650 son los siguientes:

1. ALCANCE. 2. MATERIALES. 3. DISEÑO. 4. FABRICACIÓN. 5. MONTAJE Y ENSAMBLAJE. 6. METODOS DE INSPECCIÓN DE LAS JUNTAS. 7. MARCO FINAL. 8. APÉNDICES.

1.7.- METODOLOGÍA

1.7.1.- TIPO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

La presente investigación se realizará basándose en estudios bibliográficos e investigativos.

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1.7.2.- MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN A EMPLEARSE

Durante el estudio se utilizará los siguientes métodos de investigación: •

Método General: Método Síntesis

•

Método Específico: Método Explicativo

•

Modalidad: Descriptiva

•

Técnicas: Visita de Campo

•

Instrumentos: Consulta a expertos; Revisión de archivos; Revisión de documentos; Revisión de literatura; Trabajo de campo; Internet.

1.8.- TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN

Las técnicas a emplearse en el presente trabajo de investigación serán descriptivas y practicas así: 6

1.8.1.- REVISIÓN DE LITERATURA RELACIONADA.

Se relacionará la información literaria con las experiencias de campo para poder determinar las mejores técnicas de diseño, consideraciones, normas, códigos y procedimientos.

1.8.2.- VISITA DE CAMPO.

Se consultará a expertos para concluir un trabajo de calidad que sirva como medio de consulta en el futuro.

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CAPÍTULO II

2.1.-TANQUES DE ALMACENAMIENTO INTRODUCCIÓN

Para conocer el número de tanques de almacenamiento que requerimos en cualquier localidad, primero debemos saber la cantidad de producto que vamos a manejar, por que no debemos olvidar que en nuestro país no se almacena producto para largos períodos de tiempo, sino de manera temporal y para su comercialización o refinación. Para saber el volumen exacto de petróleo que debemos almacenar tememos que conocer primero los datos de producción estimada de los campos de donde proviene. Segundo clasificar al producto, para poder determinar en que tanque serán almacenados dichos volúmenes. Y tercero conocer la cantidad de producto que se va a exportar y a que tiempo, a demás del volumen que necesitan tratar nuestras refinerías para cubrir la demanda interna de combustibles. Determinado el número necesario de tanques, definiremos su ubicación, es decir, si el tanque debe operar en pozo, subestaciones, plantas de deshidratación, centrales de almacenamiento, terminales de oleoducto o plantas de refinación. Y lo más importante es que debemos definir su estructura física, o configuración, relacionada con la volatilidad del producto, presión de vapor, temperatura de operación, dependerán la forma física, el tipo de materiales escogidos para su fabricación y su eventual mantenimiento.

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2.2.- HISTORIA DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Durante el nacimiento de la Industria Petrolera, se presenta una primera etapa en la que el crudo extraído de los yacimientos era almacenado en depósitos tipo piscina, que presentaron problemas como: evaporación de productos livianos, contaminación del crudo por agua y elementos sólidos, y los eminentes peligros de incendios. Esto llevó a la modernización de los sistemas de almacenamiento, que en una segunda etapa, fue dominada por la utilización de la madera como elemento base para la construcción de recipientes almacenadores (tanques). La construcción de este tipo de tanques no presentó problemas mayores por la facilidad de manipulación de este elemento con herramientas simples. Pero al igual que la primera etapa del almacenamiento, tuvo problemas, en menor intensidad pero que se reflejaban en las ventas del producto, este problema se origino porque la madera no daba una hermeticidad total al tanque y se producían fugas por las uniones de las placas de madera, así como la evaporación de productos mas volátiles y esto a su vez generaba la posibilidad de incendios. Mientras la Industria Petrolera buscaba la solución a estos problemas en el almacenamiento, paralelamente la Industria Metalúrgica comenzó sus pasos con la industrialización del acero creando las láminas de este material en diferentes formas y tamaños, naciendo así una tercera etapa, que controlo la construcción de tanques de almacenamiento para la Industria del Petróleo, estas láminas fueron utilizadas para la construcción de tanques de almacenamiento de petróleo.

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En un inicio estas láminas eran unidas con pernos lo que no solucionaba el problema de las fugas, ya que por las propiedades que presenta el petróleo con el pasar del tiempo se vencía la hermeticidad impuesta por la unión con pernos entre lámina y lámina lo que llevo a la utilización de los sistemas de soldadura como una solución técnica, que si daba la hermeticidad total a los tanques. A partir de esta tercera etapa entramos en una modernización de los sistemas de almacenamiento dentro de la Industria Petrolera, ya no solo, con la utilización de láminas de acero, si no también, láminas de aluminio dando como resultado una gama infinita de diseños de tanques de almacenamiento.

2.3.- CLASIFICACIÓN DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO

La clasificación que se puede observar a continuación es generalizada a todos los servicios de almacenamiento que prestan los diferentes modelos de tanques, de acuerdo a sus presiones de operación y producto que almacenan, pero si queremos generalizar podremos decir que tenemos tres tipos de tanques, que son tanques de techo fijo (cualquiera que sea su forma) tanques de techo flotante (cualquiera que sea su sistema de flotación) y esferas o tanques esféricos (almacenamiento de gas).

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TANQUE

SUBDIVISIÓN

1.- Cilíndrico con Techo Cónico Fijo

1.1.-Soportados 1.2.- Auto Soportados

2.- Cilíndricos con Tapa Cóncavos 3.- Cilíndricos con Techo Flotante

3.1.- Tipo Pontones 3.2.- De Doble Cubierta

4.- Cilíndricos con Membrana Flotante 5.- Tanques de Cono Radial y Esféricos 6.- Tanques de Techo Flexible

Tabla Nº: 01 Elaborada por: Fernando Jibaja

2.3.1.- TANQUES CILÍNDRICOS DE TECHO CÓNICO FIJO

Se utilizan para almacenar petróleo crudo y productos con baja presión de vapor, es decir que almacenan productos que no emitan vapores a temperatura ambiente. En estos tanques el techo tiene una pendiente mínima del seis por ciento (6%), es decir la pendiente del techo debe ser de ¾” en un pie (ft), o mayor si así se especifica por el cliente y puede estar soportado o auto soportado.

Tema: Tanques de Techo Cónico Fijo Fotografía N °: 01 Tomada por: Fernando Jibaja

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2.3.1.1.- TANQUES CIÍNDRICOS CON TECHO SOPORTADO

Son tanques de almacenamiento de forma cilíndrica con techo cónico fijo con la característica de que el techo cónico está construido sobre un sistema de vigas y columnas que soportan el peso y diseño cónico del techo, la siguiente fotografía muestra este sistema de vigas en el interior del tanque demostrando que todo el peso es absorbido este sistema de vigas.

Tema: Tanques de Techo Cónico Fijo Auto Soportado Fotografía N °: 02 Tomada por: Fernando Jibaja

2.3.1.2.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TECHO AUTO SOPORTADO

En este tipo de tanque el techo se construye directamente sobre la estructura del mismo tanque, es decir que el peso del techo del tanque reposa directamente sobre la forma cilíndrica del tanque, adoptando la forma de un domo.

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Ambos diseños poseen un fondo plano, con pared cilíndrica, son los más económicos en diseño y de construcción más simple.

Tema: Tanque Auto soportado Fotografía N °: 03 Tomada por: Fernando Jibaja

2.3.2.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TAPA CÓNCAVOS

Son tanques de almacenamiento de forma cilíndrica cuya tapa adquiere una forma cóncava que sirve para almacenar productos con alta presión de vapor, aptos para almacenar GLP, gasolinas, etc.

Tema: Tanque Cilíndrico con Tapa Cóncavo Fotografía N °: 04 Tomada por: Fernando Jibaja

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2.3.3.- TANQUES CILÍNDRICOS CON TECHO FLOTANTE

Similares en construcción a los tanques de techo fijo, con la diferencia que el techo es soportado por el propio fluido almacenado, el techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a cielo abierto) consta de una membrana ubicada sobre el producto a manera de espejo eliminando de esta manera el espacio libre que se generaba entre el fluido almacenado y la cubierta del tanque, esto provoca que la presión del tanque sea similar a la presión atmosférica, permitiendo de esta manera almacenar petróleos livianos y pesados así como también derivados más volátiles como gasolina, diesel, etc. En cualquier caso entre la membrana y la envolvente del tanque (cuerpo) debe existir un sello evitando así perdida del volumen por evaporación.

Tema: Tanque de Techo Flotante (Externo) Fotografía N °: 05 Tomada por: Fernando Jibaja

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Tema: Tanque de Techo Flotante (Interno) Fotografía N °: 06 Tomada por: Fernando Jibaja

Dependiendo de la volatilidad del producto y el diámetro del tanque pueden ser Tanques de techo Flotante tipo Pontones y Tanque de Techo Flotante de Doble Cubierta (Double Deck).

2.3.3.1.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE TIPO PONTÓNES

Está equipado con flotadores herméticos al fluido o pontónes, se caracteriza por que su techo está integrado por una cámara de aire anular, dividida en compartimentos que actúan como un flotador en el perímetro, y una cubierta simple en el centro, lo que hace que todo el conjunto del techo se mantenga a flote en la superficie del producto, la superficie superior del pontón está inclinada hacia abajo y hacia el centro para facilitar el drenaje, mientras que la superficie interior está inclinada hacia arriba y hacia el centro del techo para atrapar los vapores, la cubierta de espesor simple puede expandirse para

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la acumulación de los vapores que pueden formarse, los vapores atrapados bajo el centro de la cubierta forman una capa aislante hasta que se condensan. Los techos de pontón están diseñados para flotar aún cuando el centro y los compartimentos estén perforados. Este tipo de tanque de techo flotante se usa para almacenar aceites ligeros y es de gran utilidad para eliminar las pérdidas por escape y evaporación.

Pontónes

Tema: Tanque de Techo Flotante Tipo Pontónes Fotografía N °: 07 Tomada por: Fernando Jibaja

2.3.3.2.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE DE DOBLE CUBIERTA (DOUBLE DECK)

Constituido por dos niveles de fluido que forman en su intermedio un flotador total, dándole mayores ventajas a este tipo de techo, como una mayor flotabilidad, estructura más robusta, efectivo aislamiento a rayos solares, disminución de niveles de evaporación.

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2.3.4.- TANQUES CILÍNDRICOS CON MENBRANA FLOTANTE

Son aquellos tanques que como alternativa a los pontones pueden utilizar membranas de contacto total evitando así el espacio vapor que queda entre el líquido y el techo flotante con pontones, pueden ser de aluminio o de polímeros patentados, en los que se coloca una membrana flotante o sabana en el interior del tanque con el propósito de que esta membrana flote sobre el producto almacenado, con el fin de disminuir la formación de gases y la evaporación del producto almacenado.

Tema: Tanque con Membrana Flotante Dibujo N °: 01 Fuente: Curso de Tanques (Guayaquil 2005)

2.4.- TANQUES DE TECHO CÓNICO RADIAL Y ESFÉRICOS

Este tipo de tanques no son muy utilizados para el almacenamiento de petróleo crudo, más bien se utilizan para almacenar productos volátiles con altas presiones de vapor como el GLP. Si se dispusiera a almacenar gas licuado de petróleo a presión atmosférica, se requerirían tanques que mantuvieran una temperatura de -42 º C, con 17

toda la complejidad que ello implica, por esto se utilizan recipientes de forma cilíndrica que trabajan a una presión interior de 15 Kg. /cm. 2 Aprox. Y a temperatura ambiente. Estos recipientes se diseñan de acuerdo a normas API, que consideran el diseño del recipiente a presión como lo hace el código ASME sección VIII. Como dice la Dra. Ing. Daniela Romano en su presentación Tanques de Almacenamiento de Hidrocarburos

(1)

: “Si comparamos un tanque con una esfera la

ventaja fundamental que presentan estos equipos es que cuando se los saca de servicio se los puede inspeccionar visualmente a ambos lados de la chapa en su totalidad (cuerpo)…” (21).

Tema: Tanque Esférico Fotografía N °: 08 Tomada por: Fernando Jibaja

2.5.- TANQUES DE TECHO FLEXIBLE

Diseñados para reducir las pérdidas de vapor que resultan

por los cambios de

temperatura. Este tanque está equipado con techo de lámina de acero flexible capaz de

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expandirse o contraerse, según la presión del tanque, esto permite que se reduzca al mínimo los efectos de la evaporación del fluido. Los techos flexibles están equipados con válvulas de control que se abren únicamente cuando el techo se levanta a una altura prefijada, los tanques de este tipo son especialmente útiles cuando el producto se va a almacenar por mucho tiempo.

Tema: Tanque de Techo Flexible Fotografía N °: 09 Tomada por: Fernando Jibaja

2.6.- TANQUES SOLDADOS

Almacenan volúmenes desde los 65000 Bls .hasta los 350000 Bls., son construidos con láminas de acero soldadas entre sí eléctricamente, en sitio, es decir, en la localidad elegida para su fabricación. Tanques con menor capacidad de almacenamiento hasta los 250 Bls. Son armados en plantas de fabricación y luego transportados al sito donde serán ubicados. Este tipo de junta evita, escurrimientos, y son los más utilizados en el país.

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Tema: Tanque Soldado Fotografía N °: 10 Tomada por: Fernando Jibaja

2.7.-TANQUES ATORNILLADOS O EMPERNADOS

Su capacidad de almacenamiento varía de 30 a 10000 Bls. Son de fácil ubicación y permiten su reubicación, por lo que se utilizan en instalaciones provisionales de emergencia.

Pernos

Tema: Tanque Empernado Fotografía N °: 11 Tomada por: Fernando Jibaja

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2.8.- TANQUES REMACHADOS DE TECHO CÓNICO

Son tanques de acero muy grandes que se utilizan para el almacenamiento de petróleo en las concesiones y patios de tanques, usualmente están construidos con placas de acero montadas en el campo. Los anillos horizontales están remachados unos con otros es decir uno arriba del otro, las placas de techo y fondo también son remachadas. Su capacidad de almacenamiento varía de 240 a 134000 Bls. Siguiendo las normas API. Los techos cónicos bajos usados en estos tanques tienen un declive de 19 milímetros en cada 30 centímetros y están soportados por columnas de acero estructural. Este tipo de tanques en el país solo se los encuentra en las instalaciones antiguas.

Tema: Tanque Empernado Fotografía N °: 12 Tomada por: Fernando Jibaja

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2.9.- PROBLEMAS QUE PRESENTAN

La mejor manera de decidir cual va a ser la forma y servicio correcto para cualquier proyecto de construcción de un tanque de almacenamiento, es seguir muy cerca la norma de construcción, y sus normas complementarias, pero también se debe decidir en base al producto a almacenarse, es decir utilizando como herramienta la Clasificación de Almacenamiento de Hidrocarburos Líquidos (Anexo 1), el no utilizar esta clasificación para recomendar un trabajo posterior puede generar problemas de aplicación técnica durante la construcción del tanque.

2.9.1.- PÉRDIDAS DE HIDROCARBURO

En el almacenamiento de hidrocarburos existen pérdidas de producto provocadas por fugas, averías, mal manejo del producto y especialmente por evaporación del producto, que es inducida por el clima de la región donde está ubicado el tanque. Este problema genera un incremento en el costo de las operaciones del almacenamiento, la evaporación se produce cuando se incrementa la temperatura o se reduce la presión. La pérdida por evaporación se puede medir mediante cualquiera de los dos siguiente métodos:

•

Presión de Vapores Saturados; que es la presión a la cual los vapores se encuentran en equilibrio con la fase liquida a la temperatura dada, con el

22

aumento de fracciones livianas se aumenta la presión de vapores saturados con mayor pérdida de producto. •

Composición de Fracciones; generada por el incremento de la temperatura, que se asocia a la temperatura de ebullición, ya que en un día caluroso esta temperatura de ebullición se puede presentar, pero solo en tanques con techos fijos no herméticos.

La evaporación se aumenta cuando la temperatura se incrementa en la superficie del hidrocarburo o con la reducción de la presión en el espacio del gas en el tanque. Durante el día el tanque absorbe la energía solar y con el incremento de la temperatura y disminución de la presión, el espacio ocupado por el vapor se incrementa hasta el punto que dicha presión acciona la válvula de respiro provocando que los vapores salgan a la atmósfera, este fenómeno se denomina Respiración Pequeña, presente en tanques con volúmenes constantes, mientras que Respiraciones Grandes, se presentan en el momento de llenar o vaciar tanques.

2.9.2.- REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN

Para mejorar las condiciones del almacenamiento y reducir las pérdidas podemos seguir las siguientes recomendaciones:

•

Mejorar la acción de los separadores de producción para reducir al máximo la presencia de gases. 23

•

Controlar la temperatura de almacenamiento: o Pintando los tanques con colores que reflejen el calor, como blanco y plateado, con esto se reducen las pérdidas por respiraciones pequeñas. o Rociando el techo y el cuerpo del tanque frecuentemente con agua.

•

Mantener una inspección constante del estado técnico del tanque: o Revisión de averías. o Revisión de corrosión y pinturas. o Calibración de válvulas de seguridad y respiración. o Revisión de sistema contra incendios.

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CAPÍTULO III

3.- ALCANCE DEL CÓDIGO DE LA NORMA API 650

La norma API 650 es la que fija la construcción de tanques soldados en sitio para el almacenamiento de petróleo y derivados, determinando también la presión interna a la que pueden llegar a ser sometidos (15 psig.) y temperatura de operación (90º C). Cubre requerimientos para materiales, diseño,

fabricación, montaje y pruebas de

tanques soldados verticales cilíndricos, no enterrados con extremo superior abierto o cerrado en varios tamaños y capacidades, para presiones internas aproximadas a la atmosférica (no deben exceder el peso de las láminas del techo). El código aplica para tanques en los cuales la totalidad del fondo del tanque está soportado uniformemente y para tanques en servicio no refrigerado con temperaturas de servicio máximas de 200 º F (90 º C). Está diseñado para construir tanques con seguridad adecuada y costos razonables para almacenamiento de petróleo y sus derivados comúnmente usados y almacenados por la industria petrolera. El código no establece tamaños específicos de tanques y por el contrario se puede escoger cualquier tamaño que sea necesario. Su intención es ayudar a los clientes y a los fabricantes a comprar, fabricar y montar los tanques y no pretende prohibir la compra o fabricación de tanques que cumplan con otras especificaciones.

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Los apéndices dan un número de opciones de diseño que requieren decisiones del Comprador, requerimientos estándar e información que suplementes la norma básica. Los apéndices se vuelven requerimientos obligatorios solamente cuando el cliente o el comprador especifiquen una opción cubierta por uno de ellos.

3.1.- LIMITACIONES DEL ALCANCE DEL CÓDIGO

Las reglas del código de la norma no son aplicables más allá de los siguientes límites en las tuberías conectadas interna o externamente al techo, cuerpo o fondo del tanque:

•

La cara de la primera brida en conexiones bridadas, excepto cuando se suministren tapas o bridas ciegas.

•

La primera superficie de sello en accesorios o instrumentos.

•

La primera junta roscada en conexiones roscadas.

•

La primera junta circunferencial en conexiones soldadas, si no están soldadas a una brida.

3.2.- CUMPLIMIENTO

El fabricante es el responsable del cumplimiento de todos los requerimientos del código de la norma. La inspección por el inspector del comprador no le quita al fabricante la

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obligación de suministrar el control de calidad y la inspección necesarias para garantizar tal cumplimiento.

3.3.- ESTÁNDARES REFERENCIADOS

Los estándares, códigos, especificaciones y publicaciones citados en el código de la norma API 650, se deben utilizar en su última edición publicada a menos que se indique otra cosa en el código. La siguiente es una lista de los principales códigos y estándares referenciados:

API STD 620 Diseño y construcción tanques grandes de baja presión. STD 650 Diseño y construcción de tanques de almacenamiento atmosférico. RP651

Protección Catódica.

RP652

Recubrimientos de los fondos de tanques.

ASME Código de calderas y recipientes a presión. SECCION V

Ensayos no destructivos.

SECCION VIII

Recipientes a presión.

SECCION IX

Calificación de soldaduras.

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ASNT SNT-TC-1A

Calificación y certificación de personal de ensayos no

destructivos.

ACI 318

Requerimientos de construcción con concreto reforzado.

350

Ingeniería ambientadle estructuras de concreto.

AISC Manual de construcción de acero. Diseño por esfuerzos admisibles – ASD.

AISI A-1

Diseño de estructuras en lámina – información útil.

ASCE STD 7-93 Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras.

3.4.- MATERIALES

Se deben utilizar los materiales utilizados en la sección 2 de materiales, sujetos a las modificaciones y limitaciones indicadas en el código API 650. Se pueden utilizar materiales producidos de acuerdo con especificaciones no listadas si se certifica que el

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material cumple con todos los requisitos de una especificación aceptada y su uso es aprobado por el comparador. Se puede utilizar materiales que no estén listados o que no estén completamente identificados, siempre y cuando los materiales pasen todas las pruebas establecidas en el apéndice N.

3.5.- LÁMINAS

Se pueden pedir las láminas para fondo, cuerpo y techo sobre la base de espesores en el borde en pulgadas (in) o mm o sobre la base de peso por unidad de área en lb/ft 2 o kg/mm 2 . El espesor ordenado no debe ser menor que el espesor calculado o el espesor mínimo permitido. El peso ordenado debe ser suficientemente grande para dar un espesor que no debe ser menor que el espesor calculado o el espesor mínimo permitido. En cualquiera de los caso, el espesor real medido no puede estar mas de 0.01 in (0.25 mm) por debajo del espesor calculado o el espesor mínimo permitido. El espesor máximo de lámina por API 650 es de 1.75 in (45 mm), excepto para láminas usadas como insertos o bridas, las cuales pueden ser más gruesas. Láminas de más de 1.5 in deben ser normalizadas o revenidas (quench tempered) calmadas (killed) fabricadas con método de grano fino y con pruebas de impacto.

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Tema: Láminas Fotografía N °: 13 Tomada por: Fernando Jibaja

3.5.1.- PRUEBAS DE IMPACTO DE LÁMINAS

Cuando es requerido por el comprador o por los requisitos de esta sección del código se debe sacar un juego de probetas de impacto de las láminas después del tratamiento térmico (si ha sido tratada) y estas deben cumplir con los valores de energía absorbida especificado. El procedimiento para preparar las probetas se láminas debe seguir los requerimientos de ASTM A-20. La prueba consiste de tres probetas tomadas del material a ser ensayado. El valor promedio de la energía absorbida de las tres probetas deberá cumplir con el valor mínimo especificado. Con no más de uno de los valores de las tres probetas por debajo de este valor. Si más de uno de los valores está por debajo del valor mínimo especificado o uno de ellos es menor de 2/3 ese valor, debe ser probado con tres probetas adicionales. Se evalúa en términos de la tenacidad del material a bajas temperaturas. La resistencia al impacto del metal se determina midiendo la energía absorbida en la fractura de la 30

probeta de impacto, expresada en lb/ft (kg/m o Julios). También se puede medir la expansión lateral de la probeta en el área de rotura. El método a utilizar es el ensayo Charpa con entalla de V tipo A de acuerdo con los requerimientos se ASTM A-370, con la entalla o ranura perpendicular a la superficie de la lámina a ser ensayada. La probeta a ensayar se lleva ala temperatura de prueba, se pone en la máquina sobre soportes y es golpeada con el péndulo en el lado opuesto de la ranura. Los espesores y temperaturas mínimas de diseño se todas las láminas del cuerpo, láminas de refuerzo del cuerpo, láminas insertadas del cuerpo, láminas del fondo soldadas al cuerpo, láminas usadas para entradas de hombre (man-hole) y para cuellos de conexiones, láminas usadas embridas de conexiones el cuerpo, bridas ciega y tapas de las entradas de hombre, deben estar de acuerdo a la especificaciones. La evaluación para impacto de bridas a partir de lámina, bridas ciegas y tapas de las entradas de hombre se hace con base en el espesor que gobierna como dice la norma API 650 en el párrafo 2.5.5.3

(2 )

:

Las láminas con espesores mayores de 40 mm (1.5 in) deberán ser de acero calmado (killed steel), fabricados con práctica de grano fino y tratados térmicamente por normalización, y revenido (tempering)

o temple y revenido (quenching and

tempering) y cada lámina en condición tratada deberá tener la pruebas de impacto mencionadas anteriormente. Las láminas con espesores menores o iguales a 40 mm (1.5 in) pueden ser utilizadas a temperaturas iguales o por encima de la indicada en la figura 2-1 de la norma API 650

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(Anexo 2) para el grupo de materiales correspondientes sin la necesidad de hacerles prueba de impacto. La temperatura mínima de diseño debe ser asumida como 8º C (15 º F) por encima de la temperatura medida más baja de un día de la localización donde estará el tanque. Mapas con líneas isotérmicas que muestran estos valores para los diferentes países permiten la determinación de las temperaturas mínimas de diseño. Estas temperaturas no están relacionadas con las de tanques refrigerados. Los requerimientos anteriores aplican solamente para láminas usadas en el cuerpo, conexiones del cuerpo y sus refuerzos. Los materiales usados para conexiones del techo no requieren pruebas de impacto.

3.5.2.- TUBERÍAS Y FORJAS

Deben ser de acuerdo con las especificaciones listadas en el código o de acuerdo con estándares nacionales equivalentes. Los requerimientos de impacto de las tuberías y forjas se determinan con la siguiente tabla:

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3.5.3.- BRIDAS

Pueden ser del tipo “hub”, “sli-on” y con cuello soldado (“welding neck”) (“welding neck”) y deben estar de acuerdo con los requerimientos de materiales de ASMEB16.5 para bridas forjadas de acero al carbón. Las láminas usadas para hacer bridas deben tener propiedades físicas iguales o mejores que aquellas requeridas por el estándar ASME B16.5. Para tuberías de tamaños nominales de 24” NPS (nominla pipe size) se pueden usar bridas que estén de acuerdo con los requerimientos de ASME B16.47 serie B, sujeto a la aprobación del comprador.

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3.5.4.- TORNILLOS

Para la soldadura de materiales con una resistencia mínima de tensión menor de 550 Mpa (80 ksi) con proceso de electrodo revestido (SMAW) se deben utilizar electrodos con clasificación E-80XX-CX de la especificación AWS A5.5.

3.5.5.- JUNTAS

3.5.5.1.- JUNTA A TOPE SOLDADA POR AMBOS LADOS

Son Juntas soldadas entre miembros localizados frente a frente, con un mismo plano referencial inferior y con acceso para soldar por ambos lados.

3.5.5.2.- JUNTA A TOPE SOLDADA POR UN SOLO LADO Y CON UNA PLACA DE RESPALDO

Es una junta soldada entre dos miembros localizados frente a frente con un mismo plano inferior referencial, con acceso para soldar por un solo lado y con una placa de respaldo para el depósito en la raíz a lo largo de la junta.

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3.5.5.3.- JUNTA TRASLAPADA SOLDADA POR AMBOS L A D O S

Es una junta soldada entre dos miembros traslapados, en donde los bordes de ambos miembros son soldados mediante soldadura de filetes.

3.5.5.4.- JUNTA TRASLAPADA SOLDADA POR UN SOLO LADO

Es una junta soldada entre dos miembros traslapados en donde es soldado solo uno de los bordes de la junta mediante soldadura de filetes.

3.5.5.5.- JUNTAS A TOPE

Es la soldadura localizada en la ranura entre dos miembros ubicados frente a frente, la ranura puede ser formada por simple separación de bordes, preparando biseles en los bordes para formar una V, X, U o doble U, los biseles simples o dobles pueden también corresponder a uno solo de los miembros de la junta.

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3.5.5.6.- SOLDADURA DE FILETE

Es un depósito de soldadura de sección transversal aproximadamente triangular, (cóncavo, convexo, plano, perfil), que con dos superficies localizadas en ángulo recto entre si (juntas, traslapadas, en T, en esquinera).

3.5.5.7.- SOLDADURA DE FILETE DE GRAN PENETRACIÓN

Es una soldadura de filete en la cual el tamaño del filete es igual al espesor del miembro más delgado de la junta.

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3.5.5.8.- SOLDADURA CON FILETES INTERMITENTES

Corresponde a filetes de soldadura utilizando para sostener o puntear los miembros de la junta en adecuado alineamiento hasta que el depósito de soldadura definitivo sea ejecutado.

3.5.5.9.- JUNTAS VERTICALES EN LA PARED DEL TANQUE

Se la realiza a tope con penetración total y fusión completa si es necesario soldando con acceso por ambos lados de la junta, con el objeto de obtener la misma calidad de ambos lados. El depósito de soldadura vertical que une dos planchas en un determinado nivel, no podrá estar alineado con el depósito, de los niveles contiguos y deberán estar desfasados entre si, al menos cinco veces el espesor de la placa más gruesa de las juntas en referencia.

3.5.5.10.- JUNTAS HORIZONTALES EN LA PARED DEL TANQUE

Para unir las placas que conformarán la pared del tanque la soldadura se realizará a tope con penetración total y fusión completa, excepto que puede usarse como alternativa de unión de perfiles angulares con el perfil horizontal hacia arriba soldados mediante junta traslapada con doble filete. 37

Si no se especifica otra manera, todas las juntas horizontales a tope tendrán una línea de centros verticales comunes.

3.5.5.11.- JUNTAS TRASLAPADAS Y A TOPE EN LA BASE DEL TANQUE

Las placas en la base del tanque se unen mediante juntas traslapadas, tendrán bordes cortados a noventa grados (90º). Tres juntas traslapadas no podrán estar más cerca de doce pulgadas (12 pulg.), entre si, lo mismo respecto con la ubicación lateral del tanque. Se utilizan juntas con acceso por un solo lado formando la ranura únicamente con la separación de los bordes de los miembros de la junta, preparando en bisel en cada borde para tomar una ranura en V. 38

3.5.6.- UNIÓN DE LA BASE CON EL CUERPO DEL TANQUE

Se la realizará mediante un cordón continuo de filete que se coloca por ambo lados del cuerpo.

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El tamaño de cada soldadura no deberá ser mayor de ½ pulg. Ni menor que el espesor nominal de la lámina más delgada, ni menor que los valores dados en la siguiente tabla.

TAMAÑOS DE FILETES MENOS ESPESOR DE LAS PLACAS TAMAÑO MINIMO DE FILETES MÁXIMO ESPESOR DE PARED DEL TANQUE Mm pulg. Mm pulg. 4,8 3/16 4,8 0,1875 6,4 ¼ > 4,8 - 19,1 >0,1875 – 0,75 7,9 5/16 >19,1 -31,8 >0,75 - 1,25 9,5 3/8 >31,8 – 44,5 >1,25 - 1,75

Tabla Nº: 02 Elaborado por: Fernando Jibaja

Si no se usa anillo de fondo, las láminas del mismo debajo del anillo inferior del cuerpo se deben armar como se muestra a continuación:

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3.5.7.-JUNTAS EN EL TECHO Y EN EL PERFIL ANGULAR

Las juntas en el techo y en el perfil angular se localizan en la parte superior del tanque, las placas que conforman el techo serán soldadas únicamente en la superficie exterior mediante filetes de gran penetración, a lo largo de toda la junta en forma continua. Las placas del techo serán ensambladas al perfil angular de la parte superior del tanque mediante soldadura de filetes continuos a lo largo de la junta y solamente en una superficie exterior.

3.5.8.- JUNTAS DE LA VIGA CONTRA VIENTO (WIND GRIDER)

Se deben usar soldaduras a topo de completa penetración para la unión de las secciones del anillo. Se debe usar soldadura continua para todas las juntas horizontales del laso superior y para todas las juntas verticales. Si es especificado por el comprador se debe hacer soldaduras de sello por el lado inferior del anillo.

3.5.9.- JUNTAS DE TECHO Y ÁNGULO SUPERIOR DE CUERPO

Las láminas de techo se deben soldar por el lado superior como mínimo, con filetes continuos en todas las juntas de las láminas. Las láminas de techo se deben unir al ángulo superior del tanque con filete continuo en el lado superior. 41

3.5.10.- ÁNGULO SUPERIOR

Excepto para tanques abiertos, el tamaño mínimo del ángulo superior deberá ser:

•

2”x2”x3/16” para tanques hasta 35 ft (11 m) de diámetro.

•

2”x2”x1/4” para tanques hasta 60 ft (18 m) de diámetro.

•

3”x3”x1/4” para tanques mayores de 60 ft (18 m) de diámetro.

3.5.11.- MEDIDAS DE CONTROL PREVIAS A UNA SOLDADURA

•

No ejecutar una soldadura en lugares húmedos.

•

Cada pasada será limpiada de escoria.

•

Los ensambles deben tener continuidad entre el metal base y metal depositado no se aceptan ángulos agudos.

•

Entre juntas traslapadas las superficies deberán mantener el mayor contacto posible entre si.

•

Deben utilizarse electrodos revestidos básicos (bajo H2) para efectuar todos los depósitos de soldadura en la pared del tanque.

•

La soldadura de filetes intermitentes, en montaje de juntas verticales no permanecerá cuando se haya concluido los depósitos, si el trabajo se realiza con electrodos revestidos.

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3.5.12.- SOLDADURA EN LA BASE DEL TANQUE

El constructor deberá establecer el montaje de las placas con puntos de unión, la soldadura empieza cuando las láminas están colocadas, se limpia los puntos de soldadura antes de iniciar la soldadura definitiva, la soldadura de placas marginales y enteras se realiza el mismo tiempo, la soldadura de la base del tanque con la pared lateral se iniciará antes de terminar la soldadura de la base para compensar el efecto de contracción

que se puede generar en la base del tanque y por tanto lograr un

asentamiento adecuado.

Tema: Soldadura en la Base del Tanque Fotografía N °: 14 Tomada por: Fernando Jibaja

3.5.13.- SOLDADURA EN LA PARED LATERAL DEL TANQUE

De igual manera se alinearán antes de unirse definitivamente de la siguiente forma:

•

Soldadura de las grandes placas entre si.

•

Soldadura de las palcas marginales sobre el ángulo de tope. 43

•

Soldadura de las placas marginales entre si.

•

Soldadura de las placas grandes longitudinales.

•

Soldadura del cuadro de construcción.

Los desalineamientos en placas de espesor sobre las 5/8 pulg. En la juntas verticales no podrán exceder el 10 % del espesor de las placas con un máximo de 1/8 pulg. En juntas horizontales la superficie de la placa inferior podrá sobresalir respecto de la posición de la plancha inferior mas el 20 % del espesor de la placa superior, con un máximo de 1/8 pulg. Si el espesor de las placas superior es menor que 5/16 pulg. Entonces esta placa no podrá sobresalir más de 1/16 pulg.

Tema: Soldadura en la Pared Lateral del Tanque Fotografía N °: 15

Tomada por: Fernando Jibaja

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CAPÍTULO IV

4.1.- CONSIDERACIONES GENERALES

El proceso de construcción de tanques relaciona trabajos de diferentes tipos de ingeniería, por lo que debemos definir cada una de ellas:

Obras civiles: Son los trabajos básicos de movimientos de tierras, implementación de bases permeables para los cubetos, obras de concreto simple y concreto armado (electos que conforman el anillo de concreto), mejoramiento de la capacidad portante del suelo, que se realizará con la selección de material seleccionado y compacto.

Metal mecánica de la obra: Encargada de controlar, verificar, moldear todo el material metálico utilizado durante la construcción del tanque.

Factores de diseño: El comprador debe establecer la temperatura de diseño del metal, la gravedad específica de diseño del líquido contenido, la tolerancia de corrosión y la velocidad de diseño del viento.

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Cargas externas: También deberá establecer la magnitud y dirección de las cargas externas y las restricciones, si hay alguna, para las que se debe diseñar el cuerpo o las conexiones.

Medidas de protección: El comprador debe tener especial cuidado y consideración con la fundación civil, las tolerancias de corrosión, las pruebas de duraza y cualquier otra medida de protección que se estime necesaria.

Presiones externas: El código API 650 no contiene ninguna medida para el diseño de tanques que están sujetos a vacíos parciales internos. Sin embargo los tanques que cumplen con todos los requisitos del código se pueden someter a un vacío parcial de 1 in de agua (0.25 kPa).

Capacidad del Tanque: El comprador debe especificar la máxima capacidad del tanque y el nivel de la protección para el sobre llenado del mismo (o volumen). La máxima capacidad es el volumen de producto en un tanque que está lleno hasta el nivel de diseño del líquido. La capacidad neta de trabajo es el volumen de producto disponible bajo las condiciones normales de operación. Esta capacidad se igual a la máxima capacidad, menos el volumen mínimo de operación que permanece en el tanque, menos el nivel de la protección párale sobre llenado del tanque.

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Fundación civil: La selección de la localización del tanque, el diseño, y la construcción de la fundación civil deben tener una consideración cuidadosa, como se sugiere en el apéndice B, para garantizar un soporte adecuado para el tanque, la cimentación es superficial conformada por dos elementos bien definidos, en el fondo es cimiento corrido de concreto ciclópeo de un factor de compresión Fc = 140 kg/cm 2 .

La adecuada fundación civil es

responsabilidad del cliente.

Tolerancia de corrosión: Es responsabilidad del cliente determinar el sobre espesor requerido para la tolerancia a la corrosión. Condiciones de servicio: Es responsabilidad del cliente determinar se las condiciones de servicio incluyen la presencia de sulfuro de hidrógeno u otras condiciones que puedan ocasionar grietas por el hidrógeno.

Dureza de las soldaduras: Cuando sea especificado por el cliente para materiales IV, IVA, V o VI la dureza de las soldaduras se debe evaluar por uno de los dos métodos establecidos en el párrafo 3.3.4 de la norma API 650.

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4.2.- TRABAJOS PREVIOS

Antes de empezar con el montaje del tanque se debe realizar un estudio geológico de las características del suelo donde va a ser ubicado el tanque, para determinar las propiedades de compactación del mismo y así evitar el hundimiento del mismo con una cimentación estable. La cimentación está expuesta a fuerzas horizontales generadas por sismos y acción del viento, y fuerzas verticales producidas por la compresión provocando que el tanque tienda a levantar la cimentación. Para cualquier tanque pequeño o grande se realiza estos estudios para obtener los valores permisibles de presión y profundidad necesarios para la cota de cimentación. Debe haber un factor de seguridad de mínimo 1.5 contra el levantamiento posible, las fuerzas críticas en este caso con causadas por el viento que actúa sobre el tanque vacío.

4.2.1.- SUELO DE CIMENTACIÓN

Efectuaremos perforaciones y pruebas de carga para determinar si este suelo es capaz de soportar la carga del tanque y su contenido. Con el conocimiento de estas pruebas se puede determinar el asentamiento que experimentará la estructura y sus posibles efectos sobre la cimentación.

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Tema: Suelo de Cimentación Fotografía N °: 16 Tomada por: Fernando Jibaja

4.2.2.- CONSIDERACIONES PARA CIMENTACIÓN

•

Identificación del tipo de terreno, que puede ser firme, roca, o suelos inestables, el tanque puede ser ubicado necesariamente en uno de estos suelos o una combinación de ellos.

•

Identificación del tipo de zona, variara en zonas pantanosas y zonas que necesitan relleno, ambas poseen capas de vegetación o fango que pueden estar en la superficie o bajo ella, o donde materiales inestables o corrosivos han sido depositados como rellenos.

•

Identificación de zonas arcillosas, lugares donde existan arcillas expansivas, las cuales no puedan soportar cargas permanentes ya que experimentarían asentamientos diferenciales considerables.

•

Identificación de zonas inestables como, sitios adyacentes a corrientes de agua o excavaciones donde su estabilidad lateral se cuestiona.

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•

Lugares cercanos a construcciones con estructuras pesadas, las cuales distribuyen parte de su carga al suelo, bajo el sitio del tanque reduciendo su capacidad para soportar cargas adicionales de un asentamiento excesivo.

•

Sitios donde los tanques están expuestos a inundaciones que puedan producir expansión, desplazamiento o corrimiento del suelo, con posibilidades de que el tanque se desplace por flotación a otro sitio.

4.2.3.- MÉTODOS PARA REFORZAR LA BASE DEL TANQUE

•

Remover material inservible y reemplazarlo por material compacto como arena limpia, grava, piedra, etc.

•

Compactar el material suave, con pilotes o con la aplicación de cargas de tierra con facilidad de drenaje u otro material.

•

Estabilizar el material suave por medios químicos o mediante inyección de una mezcla de cemento.

4.2.4.- NIVEL DEL TANQUE

Es nivel del tanque, es la superficie sobre la cual descansará el fondo del tanque, y debe ser construido sobre un cerco que tiene las siguientes características:

50

•

Deberá tener 30.5 centímetros sobre la superficie del suelo, esto dará un buen drenaje, manteniendo el fondo del tanque seco, además de compensar pequeños asentamientos.

•

La capa final de la superficie será de 8 a 10 centímetros, de arena limpia, grava, piedra triturada en una cantidad no mayor a los 2.5 centímetros o de algún otro material similar.

•

El nivel o superficie final del fondo del tanque debe ser ligeramente cónico, se sugiere la inclinación de 1:10 como mínimo lo cual presta facilidades para el drenaje y limpieza.

•

Si el fondo del tanque es construido sobre una loza plana, se recomienda una superficie final similar a la anterior.

4.2.5.- ANILLO DE CONCRETO

El anillo de concreto es una capa de concreto que va sobre el nivel, que sirven de base para la construcción de tanques grandes con cuerpos altos, es importante la construcción de un anillo de concreto para soportar las cargas impuestas, este permitirá:

•

Distribuir de mejor forma las cargas del tanque.

•

El nivel permanecerá sólido y estable.

•

Evita la erosión de los materiales bajo los tanques.

51

El diseño del anillo de concreto debe estar bien dimensionado de tal manera que el promedio de la carga unitaria del suelo bajo la pared, sea la misma que la del resto de la tierra confinada a la misma profundidad. Se recomienda que el espesor de la pared no sea menor a 30.5 centímetros y de igual diámetro que el diámetro nominal del tanque.

Tema: Anillo de Concreto Fotografía N °: 17 Tomada por: Fernando Jibaja

4.3.- DISEÑO DEL TANQUE

El diseño básico de todos los tanque se realiza bajo los requerimientos de la norma API 650 “Welded Steel Tank for Oil Satorage” incluyendo los apéndices D, G y K si estos son aplicables. El espesor de diseño de las paredes del tanque si se almacenará petróleo se deberá basar el cálculo en la gravedad específica del agua, esto quiere decir no mayor a 1 gr. / cc. Para la construcción de un tanque que no almacena petróleo se debe realizar el mismo calculo con la gravedad específica del fluido a almacenar. 52

4.3.1.- TANQUE DE TECHO FLOTANTE CON DOBLE CUBIERTA (DOUBLE DECK)

Tratando de evitar las perdidas de por evaporación en los tanques de techo cónico, viene un progreso en el diseño, que elimina la existencia del espacio de vapor, con la creación de un techo que flota sobre el líquido. El espacio de vapor se reduce ahora a un espacio anular pequeño entre el techo flotante y el cuerpo del tanque donde se coloca un sello, aumentando la seguridad contra incendios ya que el vapor en combinación con el aire pueden provocar un incendio. La solución para este inconveniente es la presencia de flotadores, un tanque de techo flotante posee un flotador anular y una cubierta de lámina sencilla en el centro, la región entre el área del flotador y el área total, depende del tamaño del tanque y de los requerimientos de flotación. Además de aumentar la flotación, el flotador aísla del calor del sol evitando que se caliente el producto anular y la cubierta simple, puede levantarse hacia arriba dando un espacio para los vapores que se forman. Los vapores atrapados en el centro de la cubierta sirven a su vez como aislantes y son retenidos dentro hasta que la temperatura atmosférica decrece permitiendo que nuevamente se condensen. Si los productos almacenados son hidrocarburos será necesario aislar el producto del calor producido por el sol, utilizándose entonces tanques de Techos Flotantes de Doble Cubierta, que proporcionen una cámara que presta la necesaria aislamiento térmica de

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toda la superficie de contacto, como también mayor rigidez a las deformaciones especialmente en tanques de gran tamaño. En la construcción del Techo Doble, la cubierta superior tiene una inclinación hacia el centro para permitir el drenaje del agua a la cubierta inferior, la cual fleja hacia arriba permitiendo una pendiente que parte del centro hacia los costados debido ala formación de vapores que e acumulan en el centro.

4.3.2.- CARACTERISTICAS GENERALES DEL DISEÑO

•

Propietario: Empresa dueña del tanque.

•

Servicio: Almacenamiento

•

Localización: Lugar seleccionado.

•

Tanque: Identificación y número de tanque.

•

Capacidad nominal: 100000 Bls.

•

Capacidad operacional: 96000 Bls.

•

Rata de bombeo: o Ingreso: 6000 Bls./h o Salida: 8000 Bls./h

•

Máxima temperatura de operación: 120º F

•

Producto almacenado: Petróleo

•

Densidad específica gravitacional: 19º API a 60º F

•

Presión de vapor del producto: 4.2 psig.

•

Diámetro Nominal del Tanque: 134 pies 54

•

Altura Nominal del Tanque: 42 pies

4.3.3.- NORMAS DE DISEÑO

•

Norma: API S 650

•

Techo: Double Deck

•

Carga viva en el techo: 25 lb./pie 2

•

Diseño para terremotos: zona 2.

•

Velocidad del viento: 90 millas/hora.

•

Tipo de fundición: anillo de hormigón. 55

•

Inspección de soldadura: API S 650 sección 6.

•

Prueba de Fondo y Techo: Cámara de Vacío.

4.3.4.- CONDICIONES CLIMÁTICAS

•

Temperatura

•

Coeficiente sísmico

•

Factor del viento

4.3.5.- FUNDACIONES

Como dice la norma API 650

(3 )

: “de acuerdo a resultados de los estudios realizados a

los suelos, especificar las cargas permisibles de los tanques, las tolerancias aceptables y cualquier otro dato adicional que se requiera”.

4.3.6.- PRUEBAS

•

De soldadura

•

Hidrostática

•

Vacío

•

Asentamiento

•

Recubrimiento 56

4.3.7.- DISEÑO ESTRUCTURAL

Cimentación: •

Estudio del suelo

•

Nivel

•

Anillo de concreto

•

Fundación

Diseño del tanque: •

Carga del tanque vacío

•

Carga del tanque más el volumen de agua durante las pruebas.

•

Carga del tanque más el producto.

4.3.8.- MATERIALES

4.3.8.1.- PLANCHAS

Son los elementos con los cueles vamos a conformar mediante su unión por soldadura, el fondo, cuerpo y techo del tanque y deberán sujetarse a las siguientes especificaciones:

•

ASTM 5: o A 36 Acero estructural

57

o A283 Fuerza de tensión baja e intermedia, planchas de acero al carbón para recipientes de presión grado C solamente. •

CSA 5: o 640.21 Acero de calidad estructural grado 38 W y grado 44 W

•

ASTM A 570, Aleaciones de hierro pueden ser utilizadas, si están muy bien especificadas en la orden de la persona que los adquiere, las planchas pueden ser ordenadas sobre las bases de peso o espesor, con la opinión del constructor del tanque.

4.3.8.2.- ELECTRODOS DE SOLDADURA

Los electrodos de soldadura que serán utilizados en la fabricación del tanque de almacenamiento de petróleo, conforman las series:

•

E - 60

•

E - 70

Que se ajustan para las características de la corriente eléctrica requerida y la posición de la soldadura.

58

4.4.- DESCRIPCIÓN DE CONSTRUCCIÓN

Luego de haber realizado todos los trabajos previos a esta parte del proceso, como: mejora del suelo de cimentación, preparación del nivel y adquisición de materiales, procederemos a la descripción general de cómo debemos construir un Tanque de Doble Cubierta o Double Deck de 100000 Bls., de capacidad. El tanque será armado y construido en su totalidad en sitio, quiere decir que todos los trabajos se realizaran en el lugar escogido para su construcción. La primera parte a construir

deberá ser el fondo del tanque, luego su cuerpo, y

finalizaremos con el techo del mismo.

4.5.- CONSTRUCCIÓN DEL FONDO

Esta es la parte más importante del proyecto ya que de aquí en adelante todo operación será de corte y soldadura, en la que los constructores y diseñadores del tanque deben reflejar un buen trabajo en equipo, por que no debemos olvidar que uno de los objetivos del trabajo es construir un recipiente hermético, y esta hermeticidad dependerá directamente del armaje y soldadura del tanque. Los soldadores del tanque deberán ser calificados, seleccionados, e inspeccionado su trabajo durante cada una de las operaciones realizadas, por sus supervisores, el diseño se respetará, siendo flexible en zonas que está sujetas a fuerzas de compresión en el momento de unir el fondo con el cuerpo del tanque.

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4.6.- PROCEDIMIENTO

En el capitulo numero tres ya determinamos las características y especificaciones que deben cumplir los materiales que vamos a utilizar, en esta sección del trabajo indicaremos como se debe calcular es espesor requerido por las planchas de acero al carbón para la construcción del fondo, cuerpo y techo del tanque, que serán de distinta numeración por soportar a su vez distintas tensiones de carga.

4.6.1.- CÁLCULO DE LOS ESPESORES DE LAS PLANCHAS DEL FONDO

No todas las planchas o placas de acero en el fondo del tanque son las mismas, debemos identificar primero placas mas gruesas para formar el Fondo Anular, que es un anillo de acero que soportara el peso directamente del cuerpo del tanque, y las placas del fondo en si que serán menos gruesas por soportar el peso del liquido almacenado en este caso petróleo pesado, para esto utilizaremos una variable para los cálculos que es la gravedad específica, pero no la del fluido a almacenarse sino la gravedad específica del agua ya que es el elemento con una mayor gravedad específica que el petróleo y fácil de manejar para las pruebas de hidrostática, esta gravedad específica será igual a la unidad.

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4.6.2.- FONDO ANULAR

La construcción de el anillo base o fondo anular se realiza uniendo por soldadura varias placas anulares llamadas así por la forma que adquiere cada una de las placas rectangulares con cortes convexos y deberá realizarse de la siguiente manera: Como dice el Párrafo 3.5.2 de la norma API

650 (4 ) : “las placas del Fondo Anular

tendrán una anchura o distancia radial mínima de 24 pulg. Y un espesor mínimo de 2 pulg. Cuando se requieran valores mayores se calcula de la siguiente manera:”

drm =

390tb drm HG ⇒ tb = 0.5 390 (HG )

Fórmula Nº: 01 Fuente: Norma API 650

Donde: Drm = Anchura o distancia radial mínima (pulg.). 390 = constante. Tb = Espesor de la plancha anular (pulg.). H = Altura máxima del nivel del fluido (pies). G = Gravedad específica del fluido (lb/pulg. 2 ).

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Cálculo:

tb =

24 pu lg . * 504 pu lg . *1lb / pu lg .2 390

tb = 1.38 pu lg . ⇒ 35mm tb =

9 pu lg . 25

Cálculo Nº: 01 Fuente: Norma API 650

Para garantizar la integridad del tanque se considera el valor de 1 para la gravedad específica que es la gravedad específica del agua. El valor del diámetro nominal del Tanque que es 134 pies o 40.84m, lo relacionamos con los valores de Espesor Nominal de la Placa, que es de 5/16 pulg. o 8 mm. Según la siguiente tabla:

Diámetro Nominal del Tanque M Pies 60 > 200

Espesor Nominal de la Placa Mm pulg. 5 3/16 6 ¼ 8 5/16 10 3/8

Tabla Nº: 3 Elaborada por: Fernando Jibaja. Fuente: Norma API S 650 3.6 Shell Desing

Luego de obtener el espesor de la placa nominal comercial, relacionamos los datos obtenidos con la tabla de Espesores de las Placas del Fondo Anular, para determinar la resistencia de la placa a la presión y tensión generada por la prueba hidrostática, que 62

como dice el párrafo 3.5.1 de la Norma API S 650 (5 ) : “La presión que debe soportar el fondo del tanque debe se como mínimo de 160 MPa. Y una tensión de prueba hidrostática de 23200 lb.-pie/pulg.” Como lo veremos en la siguiente tabla: Espesores de las Placas del Fondo Anular Espesor de la placa Nominal Resistencia a la Prueba Hidrostática mm Mpa