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
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U N I V E R S I D A D T E C N O L Ó G I C A E Q U I N O C C I A L
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
II
DECLARATORIA
Del Contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor:
---------------------------
Fernando E. Jibaja B.
III
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
IV
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.
V
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.
VI
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.
VII
Í N D I C E G E N E R A L
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
1.5.-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
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
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
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
6.6.- ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ------------------------------------------------- 112 6.6.1.- MURO CONTRA FUEGO ----------------------------------------------------- 112 6.6.2.- RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS ------------------------------------ 113
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
El techo del tanque de 100000Bls. Para almacenamiento de petróleo pesado, será la
parte de la construcción con mayor grado de dificultad, por ser un techo de Doble
Cubierta, que impide la evaporación de los productos mas volátiles que pueda contener
dicho petróleo (19 º API a 60 º F).
Tema: Construcción del Techo Fotografía N °: 19
Tomada por: Fernando Jibaja
4.8.1.- CONSIDERACIONES
• Tipo de Techo Flotante: Doble Cubierta (double Deck).
• Carga Viva sobre el Techo: 25 lb. / pie 2
• Espesor de las Placas del Techo: 3/16 pulg.
77
• Espesor mínimo de los elementos estructurales: 0.17 pulg. como dice el párrafo
3.10.2.4 de la Norma API S 650 ( )10 : “Los elementos estructurales del interior y
exterior del tanque deberán tener un espesor mínimo de 0.17 pulg. en cualquier
componente, para prever corrosión.”
4.8.2.- CONDICIONES DEL TECHO
Necesarias para determinar las características de flotabilidad del techo basadas en la
dimensión del diámetro del techo del tanque y las condiciones de la sección del sello,
que como dice el apéndice C, párrafo 3.4.1 de la Norma API 650 ( )11 :
El techo debe flotar en un líquido con gravedad específica de 0.7 lb./ pulg. 2 , bajo
las siguientes condiciones:
• El techo debe flotar con una carga de 10 pulg. de agua por un período de 24
horas.
• El Techo debe flotar con por lo menos dos compartimentos adyacentes llenos de
agua (C1).
Estas condiciones nos permitirán realizar el cálculo bajo los requerimientos mínimos de
operación que el tanque necesita.
78
Como dice el párrafo C.3.3.1 de la Norma API 650 ( )12 : “Un tan/que con techo flotante
que trabaja con petróleo crudo, en su diseño no debe dejar espacio libre, entre el techo y
la superficie del líquido para evitar la presencia de mezclas aire-vapor (C1).”
Como dice el párrafo C.3.3.2 de la Norma API S 650 ( )13 : “A menos que se especifique
por el comprador del tanque, las especificaciones de las placas del techo, serán: 3/16
pulg. De espesor y soportar una presión de: 7.65 lb./ pie 2 .
Cálculos:
D = 131.69 pies
Espesor de las Placas = 3/16 pulg. Y 7.65 lb./ pulg. 2
Peso de las Cubiertas (Deck):
.2.208395_2*6.104197_
.6.104197
.65.7*
6.136202
69.131*1416.3
*
2
2
2
2
lbTotalPesoTotalPeso
lbPesopielbAPeso
piesAÁrea
piesAÁrea
rAÁrea
==
=
=
==
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛==
== π
Fórmula Nº: 07 Fuente: Norma API 650
79
Peso de las divisiones circunferenciales y divisiones de los pontones:
D1 = 117.26 pies. H1 = 2.13 pies.
D2 = 32.39 pies. H2 = 1.80 pies.
División de los Pontones:
Son 32 pontones con un espesor de 3/16 pulg. por cada una de las placas, esto es igual a
35.0 pies 2 .
Peso de división 1 (D1):
Perímetro (P1) =
.4.36812
26.117*1416.3*21
**21
piesP
piesP
rP
=
=
= π
Área =
27.784.13.2*4.368
1*1
piesApiespiesA
HPA
=
==
Peso D1 =
.9.6002
.65.7*7.784
.65.7*
22
22
lbPesopielbpiePeso
pielbApiePeso
=
=
=
Fórmula y Cálculo Nº: 08 Fuente: Norma API 650
80
Pág. 02
Peso de división 2 (D2):
Perímetro (P2) =
.8.10112
39.32*1416.3*21
**21
piesP
piesP
rP
=
=
= π
Área =
Peso D2 =
.8.1401
.65.7*24.183
.65.7*
22
22
lbPesopielbpiePeso
pielbApiePeso
=
=
=
Fórmula y Cálculo Nº: 08 Fuente: Norma API 650
Peso de la división de los Pontones:
.8568.65.7*1120
112032*35
22
22
lbpielbpiesPeso
piespontonespieAArea
==
===
224.183.80.1*8.101
2*2
piesApiespiesA
HPA
=
==
81
Pesos adicionales como vigas, ángulos de rigidez, olla de drenaje, soportes del techo,
accesorios, tuberías, etc. Serán de un valor distinto en cada construcción individual de
un tanque, ya que sus dimensiones varían por la capacidad volumétrica del tanque y su
diámetro, razón por la cuál no podemos definir exactamente los pesos así que daré un
peso aproximado.
Peso Total Adicional: 60338,5lb.
TABLA DE RESULTADOS CALCULOS DE PESOS EN EL TECHO
Peso de las Cubiertas 208395,2lb. Peso de la División 1(D1) 6002,9lb. Peso de la División 2(D2) 1401,8lb. Peso de División de Pontones 8568lb. Pesos Adicionales 60338,5lb. Peso Total del Techo 284706,4lb.
Tabla Nº: 10 Elaborado por: Fernando Jibaja
Calculado el peso total del Techo, debemos realizar los cálculos para las pruebas
especificadas por la norma en la cual hay que sumarle al peso total calculado el
adicional de 10 pulg. De agua sobre el techo que estarán contenidas en el volumen de un
cono de 7.08 pulg. De altura y un cilindro de 2.9 pulg. De altura por lo que tenemos:
Diámetro del techo: 131.69 pies. (40.14 m.).
Altura del Cono: 0.6 pies. (7.08 pulg.); (0.18 m).
Altura del Cilindro: 0.246 pies. (2.9pulg.); (0.075m).
82
Cálculo del Volumen del Cono =
3
2
2
93.75
18.0*214.40*
31416.3
**3
mVco
mmVco
HcorVco
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
=π
Cálculo del Volumen del Cilindro =
3
2
2
90.94
075.0*214.40*1416.3
**
mVco
mmVco
HcirVci
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
= π
3
33
83.17090.9493.75
mVmmV
VciVcoV
=
+=
+=
Cálculo del Peso del Agua =
.)375826(170830
83.170*.
1000
*
.33
lbKgM
mmKgM
VMVM
=
=
=⇒= ρρ
Fórmulas y Cálculos Nº: 09, 10, 11 Fuente: Norma API 650
Recordando que la norma exige una condición de flotabilidad con dos compartimentos
contiguos llenos de agua tenemos: como el techo del tanque será diseñado con 32
pontónes, el volumen de cada uno de ellos es de 23 m 3 . Y por seguridad consideramos
los pontones de los compartimentos que se encuentren más próximos al centro del techo
entonces tenemos:
83
( )
.).83.16();651.7(51.76)1(2/02.153
5.0*87.9*1416.3
**5.0
87.91
3
3
2
2
lbkgmVDmV
mmV
HrVmHmed
mR
=
=
=
=
==
π
Fórmula y Cálculo Nº: 12 Fuente: Norma API 650
Por lo tanto para el cálculo de la flotabilidad del techo tomaremos un valor igual a la
suma del peso total calculado más el peso calculado de las 10 pulg. De agua sobre el
techo más el peso de dos compartimentos llenos de agua, dando los siguientes valores:
4.8.3.- CUADRO DE RESULTADOS
TABLA DE RESULTADOS
Peso total Calculado 284706,4lb.
Peso de 10 pulg. de agua 375826.0lb.
Peso para Flotabilidad Peso Final
16.8lb. 660549.2lb.
Tabla Nº: 11 Elaborado por: Fernando Jibaja
84
Cálculo de la Línea de Flotabilidad:
Siendo H la altura que quedará sumergida, tenemos que el peso total que actúa sobre el
techo debe ser igual al peso del volumen del líquido desalojado, siendo la gravedad
específica de este igual a la unidad.
.)lg88.10();78.0(2373.0214.40*1416.3*1000
.6.300249
**)3
**
21
)2
*)1
2
3
2
pupiesmH
mmKg
KgH
rMH
AMHMHA
MV
HAV
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
=
=⇒=
=
=
=
πρ
ρρ
ρ
Fórmula y Cálculo Nº: 13 Fuente: Norma API 650
Por lo tanto el techo diseñado quedará sumergido en el fluido 10.88 pulg. (23cm), bajo
las condiciones de cálculo consideradas.
85
4.9.- DISEÑO DEL TECHO DE DOBLE CUBIERTA
Dibujo Nº: 05 Elaborado por: Fernando Jibaja
4.10.- ACCESOS Y ACCESORIOS
Luego de describir la forma de cómo se debe construir un tanque de almacenamiento
para petróleo pesado, continuaremos con la adecuación del mismo, en otras palabras el
tanque necesitará de acceso para los operadores, técnicos, ingenieros que requieran
trabajar en dichos tanques, además de accesorios, que permitirán el buen
funcionamiento del tanque durante las operaciones del mismo.
Los tanques de techo flotante son equipados con accesos normalizados para su
funcionamiento en condiciones normales, los cuales son:
• Escaleras y Plataformas
• Drenajes
• Venteos Automáticos
86
• Soporte del Techo
• Medidor Automático
• Entrada de Hombre
4.10.1.- ESCALERAS Y PLATAFORMAS
4.10.1.1.- ESCALERA HELICOIDAL
Son las escaleras que permiten la ascensión desde la base del tanque hasta el borde
superior del mismo, donde se conecta con la escalera rodante.
Ubicada helicoidalmente alrededor del tanque, con una inclinación de cuarenta y cinco
grados (45º), que brinda todas las facilidades para su uso, por parte de operadores. Estas
escaleras son fabricadas en taller y ubicadas en su sitio permanente por medio de
soldadura.
87
Tema: Escalera Helicoidal Fotografía N °: 20
Tomada por: Fernando Jibaja
4.10.1.2.- ESCALERA RODANTE
Permite un fácil acceso desde el borde superior del tanque, hasta la parte superior de la
primera cubierta del tanque.
Su extremo superior se encuentra montado sobre un pivote que le permite girar sobre
una plataforma a la que se encuentra sujeta.
Su parte inferior consta de un riel que se monta en esta cubierta y que funciona a la par
con el nivel del fluido contenido en el tanque, de tal forma que ascenderá o descenderá
de acuerdo a la funcionalidad del tanque, entiéndase al nivel que el fluido contenido en
el tanque determine, con un ángulo de inclinación de la escalera de hasta setenta y
cinco grados (75º).
88
Tema: Escalera Rodante Fotografía N °: 21
Tomada por: Fernando Jibaja
4.10.2.- DRENAJES
4.10.2.1.- DRENAJES DEL TECHO
Estos drenajes son los encargados de remover el agua proveniente de la escorrentía o
lluvia que se deposita en el techo del tanque y tenemos los siguientes:
4.10.2.2.- DRENAJES ABIERTOS
Ubicados en el centro del techo, compuestos de un tubo simple, abierto con un filtro en
su parte superior, el agua recolectada es drenada por medio de válvulas operadas
manualmente.
89
Tema: Olla de Drenaje del Techo Fotografía N °: 22
Tomada por: Fernando Jibaja
4.10.2.3.- DRENAJES DE SIFÓN
El uso de estos drenajes se condiciona a productos con gravedad específica de 0.85
3cmgr o menor rango.
Teóricamente se podría utilizar un tubo largo para productos más pesados sin embargo
se necesita elevar la posición mínima a la que puede trabajar el techo.
4.10.2.4.- DRENAJES CON TUBOS CON CODOS ARTICULADOS
Este sistema de drenaje provee una mejor eficiencia en su función, ya que los tubos de
drenaje con codos llevan el agua desde el techo flotante hacia el exterior del tanque sin
que el agua entre en contacto con el producto almacenado.
90
Dibujo Nº: 06 Tema: Manguera con Codos Articulados
4.10.2.5.- MANGUERAS FLEXIBLES
Estas mangueras son diseñadas con caucho sintético para manejar los hidrocarburos
además de poseer una espiral de varilla acero como refuerzo, y son usadas para drenar el
agua del techo.
Existe una válvula de retención en el extremo del drenaje que da al techo, esta válvula
tiene el objetivo de evitar que el producto inunde el techo, debido a fugas en el tubo o
en la manguera.
Tema: Manguera Flexible Fotografía N °: 23
Tomada por: Fernando Jibaja
91
4.10.3.- VENTEOS AUTOMÁTICOS
Tienen que ser instalados en todos los tanques de techo flotante, los cuáles permiten la
salida del aire cuando este comienza a llenarse, luego de que el fluido alcanza e nivel
suficiente para levantar el techo, estos se cierran automáticamente justo antes de que
los soportes del techo toquen el fondo ya que los vástagos de los venteos son mayores
que los soportes, permitiendo que entre aire hasta alcanzar el equilibrio de presión
dentro y fuera del techo y evitando que este sufra daños por diferencia de presiones.
Tema: Venteos Automáticos Fotografía N °: 24
Tomada por: Fernando Jibaja
4.10.3.1.- VENTEOS DE LA CORONA
Algunas veces se proporciona venteos en la corona para desalojar cualquier vapor que
pudiera acumularse en el espacio de la corona.
92
4.10.4.-SOPORTES DEL TECHO
Son necesarios para mantener el echo flotante a una altura mínima de fondo, de tal
manera que no dañe las instalaciones que se encuentran en el techo y bajo el, como
drenaje y flotadores interiores.
También permiten fácil acceso al interior del tanque para limpieza y mantenimiento.
Son diseñados y espaciados de tal manera que soportan el techo del tanque con una
carga uniforme de 25 lb./pie 2 , deben soldarse placas de apoyo al fondo del tanque para
cada soporte para que la carga se distribuya de manera mas uniforme.
Son construidos de tubo y tienen dos posiciones, una posición inferior a unos 2 pies 6
pulg. Sobre el fondo del tanque y una posición de 6 pies para cuando se requiera entrar
en el tanque para limpieza.
Existe el suficiente número de soportes para distribuir adecuadamente el peso del techo.
Tema: Pata o Soporte del Techo Fotografía N °: 25
Tomada por: Fernando Jibaja
93
4.10.5.- MEDIDORES AUTOMÁTICOS DE FLOTACIÓN
Deben ser instalados en un tubo de flotación para poder medir el nivel libre del líquido,
los flotadores se encuentran conectados a la cinta de medición mediante un clavo de
acero de 1/15 décimas de pulg. Para disminuir el error que se produce por la fuerza del
viento a que está expuesta.
4.10.6.- VIGAS DE REFUERZO CONTRA EL VIENTO
Debido a que los tanques de techo flotante son generalmente tanques abiertos, la parte
superior de la pared del tanque tiene que ser reforzada con una viga contra el viento para
el caso de que pueda haber vendavales muy intensos.
El tamaño de esta viga de refuerzo dependerá del tamaño del tanque, en algunos casos
se la emplea como un corredor.
4.10.7.- SELLOS DE TECHO
El espacio entre la zona rígida del techo flotante y la pared del tanque se cierra por
medio de un sello.
El ello consiste en un anillo de metal, el fondo del cual permanece bajo la superficie del
líquido.
94
Para cerrar el espacio entre el anillo sellante y el borde del techo flotante se emplea un
tejido revestido de caucho sintético a prueba de la intemperie y hermético a los vapores,
existen diferentes tipos de sellos, los más comunes son:
4.10.7.1.- SELLO DE ZAPATA MECÁNICA
Se encuentra entre la pared del tanque y la zona rígida del techo flotante, consta de una
zapata que se desliza en contacto con la pared del tanque forzada con un resorte de
compresión que está conectado entre el pontón y la zapata.
4.10.7.2.- SELLO DELTA
Este sello está formado por una cubierta de caucho sintético, que envuelve un colchón
de espuma de poliuretano, la cual tiene una dimensión adecuada para ejercer la presión
suficiente entre el techo flotante y la pared del tanque y de esta forma asegurar en
perfecto sellado.
4.10.7.3.- ENTRADA HOMBRE (MAN HOLE)
Las entradas de hombre están ubicadas en la parte inferior de la estructura del tanque,
las dimensiones y tamaños de los man hole del cuerpo deberán ser de acuerdo con la
capacidad volumétrica y diámetro del tanque, existen dos tipos de man hole el primero
95
para uso estricto de la entrada y salida del personal operativo y de limpieza de forma
circular que es soldado sobrepuesto a una de las láminas, ligeramente sobre la superficie
y con una tapa empernada que se abrirá solo en operaciones de mantenimiento y
limpieza.
Tema: Man Hole Fotografía N °: 26
Tomada por: Fernando Jibaja
Y otros en forma de una u invertida llamada puerta de limpieza o flush type que se
utilizan únicamente para desalojar el sedimento acumulado durante el funcionamiento
del tanque y sus operaciones diarias, llamado también man hole catedral por su forma, a
la salida de este orificio, tenemos un drenaje que conduce el agua y los sedimentos lejos
del tanque:
Tema: Flush Type Fotografía N °: 27
Tomada por: Fernando Jibaja
96
CAPÍTULO V
5.- PRUEBAS DE TANQUES
Estas pruebas se las debe realizar durante el transcurso de la construcción del tanque, y
tanto al finalizar como durante las operaciones de mantenimiento del tanque, su objetivo
es determinar características como: calidad del material, soldadura, resultados de las
pruebas hidrostáticas, verificar el asentamiento de las bases y su capacidad portante,
asegurar la estanqueidad de los tanques y asegurar la resistencia del conjunto antes de
que entre en funcionamiento.
5.1.1.- PRUEBAS DE CALIDAD DE MATERIAL
Todo material debe cumplir con las especificaciones como dice el apéndice 3 de la
Norma ASTM:
• A36
• A283
97
5.1.2.- CONROL DE LA PLACAS DE ACERO
El manejo adecuado de las placas de acero al carbón debe realizarse de la siguiente
manera:
• Al recibir la placas revisar lo reportes y certificados del fabricante, para evitar
perdidas de tiempo y entrega errónea de producto.
• Revisar las características químicas y físicas de acuerdo a los requerimientos y
las especificaciones.
• Verificar el espesor de las placas.
• Verificar que las placas no presenten defectos superficiales en su área y bordes
que puedan afectar su espesor.
• Comprobar la cuadratura de las placas y exactitud de los cortes.
• Revisar biseles terminados.
5.1.3.- PRUEBAS DE SOLDADURA
Esta es quizá la prueba de mayor importancia a la que se somete el tanque ya que la
soldadura de todas sus partes correctamente elaborada dará la hermeticidad requerida al
tanque, por lo que le daré un especial detalle a esta sección del trabajo.
98
5.1.3.1.- CONTROL DE SOLDADURA
Existen varios tipos de pruebas para el control de soldadura:
• Método radiográfico (practicado en el cuerpo del tanque).
• Método de Líquidos Penetrantes (practicado en la unión del fondo con el cuerpo
del tanque).
• Método Visual (practicado en el fondo del techo y cuerpo).
• Método de Vacío (practicado en la soldadura de las placas del fondo).
Todos los métodos utilizados serán aprobados por el inspector de soldadura bajo las
regulaciones de API S 650.
5.1.3.2.- MÉTODO VISUAL
Es el más antiguo y trata de encontrar, mediante observación directa de la estructura,
sistemas, componentes, dimensiones, aspectos superficiales, grado de acabad, existencia
de defecto superficiales, fugas, e incluso revisión visual de ensayos anteriores, con la
finalidad de encontrar fugas.
99
Dibujo Nº: 07 Fuente: Curso de Tanques (Guayaquil 2005)
5.1.3.3.- MÉTODO DE LÍQUIDOS PENETRANTES
Determina defectos como, rajadura, porosidades, etc. Revelando los escapes existentes,
se aplica en superficies no absorbentes, es de bajo costo y de fácil interpretación.
Las partes se deben limpiar previamente y luego de realizada la prueba, ya que la
presencia de manchas dará lugar ala mala interpretación de los resultados.
Las pruebas pueden ser realizadas con dos tipos de líquidos penetrantes, el primero para
luz visible y el segundo para luz ultravioleta.
Esta prueba se la realiza al fondo del tanque por su facilidad, el líquido penetrante se
aplica a las juntas en forma de baño o flujo y se deja reposar por quince o treinta
minutos, utilizando diesel como líquido penetrante.
En una segunda etapa se limpia la junta y se deposita una cantidad determinada de
diesel por unas cuatro horas para determinar la presencia o no, de fugas al exterior del
tanque, para poder así realizar reparaciones.
100
5.1.3.4.- MÉTODO DE VACÍO
También usado para verificar las juntas del fondo del tanque, todas las juntas son
empapadas con agua jabonosa para luego con una campana de vacío que soporte una
depresión no menor a 2 lb./pulg. 2 Provocando un vacío al interior de la campana, con
esto si se aprecia la presencia de burbujas, concluiremos la existencia de porosidades,
rajaduras, o fuga, que serán marcadas para su reparación.
Dibujo N º: 08 Fuente: Curso de Tanques (Guayaquil 2005)
5.1.3.5.- MÉTODO RADIOGRÁFICO
Es una técnica de inspección que usa las propiedades de1os rayos “X” asociada al uso
de ultrasonido, que al propagarse a través de los materiales genera un registro que es
captado por una película radiográfica que muestra la condición de la soldadura por su
101
interior, ya que las juntas soldadas a tope entre placas tiene que ser soldada con
penetración total y fusión completa.
Por lo que las pruebas radiográficas serán realizadas de acuerdo al espesor a ser
inspeccionado, es decir de acuerdo al espesor de las placas soldadas, estas medidas
varían de entre, radiografías para placas que sean de una dimensión mayor a una
pulgada (> 1 pulg.), radiografías para placas con espesor entre tres octavos de pulgada y
una pulgada (3/8 pulg. – 1 pulg.), y placas con una espesor menor a tres octavos de
pulgada (< 3/8 pulg.).
Esta inspección se la realiza en todas las juntas horizontales y verticales de la siguiente
manera: juntas verticales, la prueba radiográfica se la debe realizar en la totalidad de la
superficie del primer anillo, es decir una revisión del cien por ciento (100%), de las
juntas soldadas, y en los siguientes anillos, esta revisión se la debe realizar como
mínimo una junta por cada placa revisada, incluyendo la intersección con la horizontal
o el ángulo recto, y para las juntas horizontales se debe tomar radiografías en las placas
ubicadas en los primeros diez pies (10 pies), de una junta horizontal completa, del
mismo tipo y espesor y luego cada doscientos pies (200 pies).
5.1.4.- PRUEBAS HIDROSTÁTICAS
Su propósito es verificar la resistencia de la base bajo el efecto de la carga del producto
almacenado, y verificación completa de la estanqueidad de la obra, además de la
flotabilidad del techo.
102
Esta prueba consiste en llenar de agua al tanque, controlar la estanqueidad del conjunto
y asegurarse de la resistencia del mismo, del buen funcionamiento del techo flotante,
asentamiento y resistencia de la base.
Estas pruebas son realizadas antes de colocar o aplicar el revestimiento al tanque,
instalar tuberías, y antes de realizar protección interior y exterior.
Las pruebas se realizan después de terminada la soldadura, pruebas de soldadura,
pruebas de vacío y radiografía, el tanque es llenado con agua para verificar:
• Que no exista presencia de fugas, que pueden ser producto de fisuras, acoples
mal ubicados o generadas por la presión que ejerce el líquido de prueba en el
interior del tanque.
• También se verifica el asentamiento del tanque sobre sus cimientos ya que estos
deben soportar el peso máximo del agua, sin generar un hundimiento o desnivel.
• Y por último comprueba la verticalidad o estanqueidad del tanque que no debe
rebasar los tres grados de inclinación (3º).
103
Dibujo N º: 09 Fuente: Curso de Tanques (Guayaquil 2005)
5.1.5.- PRUEBAS DE ASENTAMIENTO
Estas pruebas son necesarias para controlar que no exista deformación en el cuerpo del
tanque, es decir controlar que el tanque no deje de ser un cuerpo cilíndrico vertical y
redondo en su base. De lo contrario se podrían presentar ondulaciones.
Estas ondulaciones serían el producto de la inestabilidad del asentamiento o pérdida de
nivel en la base del tanque, ya que esta base esta compuesta generalmente con material
suave y son sensibles al incremento del peso del tanque cuando el fluido de prueba es
colocado.
Se debe recoger testigos del suelo para analizarlos y si es necesario se debe mejorar la
base a ser utilizada, con la adición de material mas compacto y si es necesario la
construcción de un nivel o fundición.
De lo contrario sin los resultados de estas pruebas se pueden generar:
104
• Rupturas en el fondo del tanque.
• Rupturas en el cuerpo.
• Rupturas en la unión entre el fondo y el cuerpo.
• Deformaciones.
• Mal funcionamiento del techo.
5.1.6.- PRUEBA DE RECUBRIMIENTO
Estas pruebas determinan la calidad del recubrimiento de pintura al tanque, este
recubrimiento será realizado por tres oportunidades, es decir tendremos que colocar tres
capas de pintura.
La prueba consiste en medir el espesor de las diferentes capas de pintura en estado
húmedo y seco respectivamente, mediante métodos ópticos y magnéticos
respectivamente.
La medición de una capa de pintura húmeda se la realiza en una superficie pequeña del
tanque para evitar así desperdicio y errores mayores, evitando también la evaporación
de productos volátiles que puedan provocar incendios. Se debe medir el espesor de la
capa de pintura que variará de 0.1575 pulg. (4 mm), a 0.3150 pulg. (8 mm), utilizando
un medidor de rueda que tiene tres líneas de rebordes a diferentes niveles los cuales al
pasar el rodillo por la superficie húmeda toman una muestra de pintura y marcan el
espesor en sus rebordes, y también podemos utilizar un peine, que al igual que el rodillo
tiene peines a diferentes niveles que miden el espesor de la capa de pintura, se la mide
para poder determinar el espesor aproximado que tendrá la capa al secarse totalmente.
105
Luego de terminado e trabajo de pintado y completamente secas las capas de pintura
individualmente se procede a realizar nuevas revisiones del espesor del recubrimiento,
pero ahora con aparatos magnéticos, que mediante la emisión de hondas atraviesan la
capa de pintura, y chocan con el fondo metálico midiendo el tiempo de tránsito
determinando así el espesor final y real del trabajo de recubrimiento.
El recubrimiento que utilizará un tanque como el del ejemplo será 0.1969 pulg. (de 5
mm).
5.1.7.- PRUEBAS DE CAMPO
Las pruebas de campo son la puesta en práctica de todas las pruebas anteriormente
mencionadas de acuerdo al orden que se requiera en el proceso.
5.1.8.- PRUEBA DE TANQUE
Se la realiza con el contratista y el dueño del tanque, que apreciarán personalmente los
procedimientos seguidos y resultados obtenidos.
5.1.8.1.- FONDO
Esta prueba es parte de las pruebas hidrostáticas, para realizarla se construye un borde
con tierra o arena de cincuenta centímetros (50 cm.), de altura, para luego llenar con
106
agua el fondo del tanque, el nivel que alcanzará el agua es de quince a veinte
centímetros (15 – 20 cm.), para de este modo poder observar si existe algún indicio de
fuga que será identificada, en todos los puntos donde se presente humedad, se señalara
el lugar para luego proceder a su corrección, hasta que no existan porosidades.
Luego se realiza una segunda prueba cuando el fondo y el primer anillo del cuerpo estén
totalmente soldados, esta se realizara con un llenado de mínimo seis pulgadas (6 pulg.),
o con campana de vacío, de presentarse fugas, la reparaciones pertinentes serán avaladas
por el constructor y el dueño del tanque
5.1.8.2.- BASES
Las pruebas en los cimientos del tanque deben realizarse en conjunto con la pared del
tanque.
El dueño del tanque durante la prueba hidrostática puede ir registrando y observando
datos de las bases, para este propósito se toma alturas de referencia a una cota de puntos
permanentes en la circunferencia del tanque, las cuales deberán ser registradas y
tomadas antes y durante la prueba hidrostática, y tabular los datos obtenidos
posteriormente.
En tanques con cimientos firmes, la prueba debe realizarse llenando el tanque con una
taza máxima de 1 pie/h, el nivel de agua se mantiene sobre los 15 pies desde la base, y
luego incrementamos el nivel del agua manteniendo el mismo caudal con intervalos de
10 pies sucesivamente hasta alcanzar el nivel máximo de llenado del tanque.
107
En tanque con suelos regulares, se debe ir llenando el tanque con una taza de 1 pie/h,
hasta que el nivel de fluido llegue a 15 pies, este nivel se mantendrá por 24 horas, par
luego de pasado este tiempo proceder a tomar las lecturas, de altura antes mencionadas.
Si se observa estabilidad se continúa con la prueba, manteniendo la misma taza durante
24 horas con incrementos de nivel de 10 pies hasta llegar al nivel máximo de llenado del
tanque.
Si se observa un cambio rápido en el nivel de la base, la taza se reduce a 6 pies/h, y con
incrementos de nivel de 5 pies, durante un tiempo de 24 horas de prueba hasta el llenado
máximo.
La taza mínima de llenado del tanque para la prueba hidrostática e de 3 pies/h.
Si el tanque durante la prueba presenta alguna distorsión, la prueba será suspendida y se
analizará las causas y posible soluciones para luego de implementadas, continuar con
las pruebas.
Hay que tratar en lo posible de realizar un buen anillo de concreto para evitar estas
reparaciones que no dejan de ser perjudiciales para el tanque, por la complejidad de su
implementación.
Se debe realizar cualquier tipo de corrección cuando la distorsión del plano del tanque
es mayor a 1 pulg. en 60 pies del perímetro del tanque.
108
CAPÍTULO VI
6.1.- SEGURIDAD AMBIENTAL
Dentro de la Industria Petrolera el manejo de este tipo de productos conlleva una gran
responsabilidad para los técnicos encargados de la actividades de cada uno de los
equipos que transportan, almacenan, distribuyen, etc. Petróleo y sus derivados, para lo
cuál existen leyes que regularizan estas actividades tanto para compañías nacionales y
extranjeras.
6.2.- REGLAMENTO AMBIENTAL
Como dice El Reglamento Ambiental Para Operaciones Hidrocarburiferas en el
Ecuador (RAOHE), capítulo de Almacenamiento, Transporte y Comercialización de
Petróleo y Derivados: “Art. 48.- Para tanques de almacenamiento de Petróleo y sus
derivados se deberán observar las siguientes disposiciones ( )14 :
1. Los tanques o grupos de tanques de almacenamiento de crudo y sus derivados
dispondrán de un cubeto debidamente impermeabilizado cuya capacidad sea del
110 % del volumen del tanque mayor, estas plataformas deberán contar con un
sistema de drenaje para aguas de escorrentía.
109
2. El área deberá estar provista de cunetas y sumideros interiore que permitan e
fácil drenaje, cuyo flujo deberá controlarse con una válvula o brazo basculante
ubicado en el interior del recinto que permitirá la rápida evacuación de las aguas
lluvia o hidrocarburos que se derramen en una emergencia y deberá estar
conectada a un sistema de tanques separadores.
3. En cada grupo de tanques deberá existir una separación mínima igual al ¼ de la
suma de sus diámetros, a fin de generar la debida seguridad.
4. Los tanques de almacenamiento de petróleo y derivados deberán ser protegidos
contra corrosión a fin de evitar daños que puedan causar filtraciones de petróleo
o derivados que contaminen el ambiente.
5. Se realizará inspecciones periódicas a los tanques de almacenamiento para
prevenir y controlar fugas del producto y evitar contaminación del subsuelo.
6. Todo tanque estará dotado de una tubería de ventilación que se colocará
preferentemente en áreas abiertas para evitar la concentración o acumulación de
vapores y la contaminación del aire.
El diseño, fabricación y montaje se lo realizará de acuerdo a las mejores prácticas de
ingeniería dando cumplimiento estricto de los códigos y normas aplicables de: API,
ASTM, ASME.
Todos los tanques deberán ser probados in-situ hidrostáticamente con agua limpia para
verificar su hermeticidad previa a su utilización.
110
6.3.- SEGURIDAD INDUSTRIAL
La seguridad industrial es fundamental en tanques de almacenamiento y constituye uno
de los objetivos principales, el riesgo de incendio es un elemento importante en la
selección de tipo de almacenamiento para grandes volúmenes de petróleo, las perdidas
que se provocan cuando se quema un tanque de almacenamiento son tan enormes que su
prevención justifica el gasto de sumas considerables.
6.4.- SISTEMA CONTRA INCENDIOS
Tema: Sistema Contra Incendios Foto Nº: 28
Tomada por: Fernando Jibaja
Las principales causas de incendios en un tanque de almacenamiento de techo flotante
son:
• Electricidad estática.
• Rozamiento.
• Descargas eléctricas.
111
Las medidas preventivas que deben usar son:
• Combatir la corrosión.
• Prevención de fugas.
• Instalación de pararrayos.
• Separación de recipientes evitando así el sobrecalentamiento.
Los incendios y explosiones son el producto de la mala hermeticidad de un tanque,
relacionada con la volatilidad del producto o provocada también por las altas presiones
internas que se pueden generar en los tanques con malos sistemas de venteo, mal
manejo del producto y desgaste por oxidación.
El fuego se crea por la unión de oxígeno, calor y un material comburente, elementos
que juntos forman un triangulo de fuego, bases para su generación.
Por lo tanto la eliminación de uno de ellos controlará un incendio. El calor puede ser
controlado por enfriamiento comúnmente con agua, el oxígeno se elimina del ambiente
cubriendo elfuelo con espuma, pero el combustible es muy difícil d controlar por lo que
solo se puede tomar muy en cuenta los factores para su almacenamiento, que son la
temperatura de inflamación y temperatura de auto ignición.
112
Tabla Nº: 12
Elaborado por: Fernando Jibaja
6.5.- PREVENCIÓN
Las explosiones generalmente son ocasionadas por las emanaciones de gases dentro de
los tanques de almacenamiento, este gas al inflamarse transmite la flama generada a la
superficie del producto almacenado.
El área de mayor riesgo en tanques de techo flotante es el sello, por contener dos de los
elementos esenciales para la producción del fuego.
6.6.- ELEMENTOS DE PROTECCIÓN
6.6.1.- MURO CONTRA FUEGO
Es una barrera, que se construye alrededor del tanque o los tanques y tiene una forma
rectangular, hecho de arena o material pétreo, actúa como un dique de contención que
puede abarcar todo el producto que por cualquier circunstancia se hubiese derramado el
CLASIFICACIÓN DE INCENDIOS CLASE COMBUSTIBLE MITIGANTE BASE
A Madera, papel, telas, etc. agua, espuma
ABC ( fosfato monoamónico)
B Gasolina, Aceite, grasa.
Capa de extinción, Chorro de agua continuo, Niebla de agua, Extintores polvo seco. CO2
C Equipos eléctricos Agente extintor no conductor CO2
D Mg, Na, Li, K, Al, Ti, Zn. Extintores tipo D
NaCl, Aditivos de fosfato tricálcico, Compuestos de grafito, Compuestos de coque.
113
tanque, así como también aísla al tanque en casos de incendio, impidiendo así una
mayor propagación del fuego.
6.6.2.- RED DE AGUA CONTRA INCENDIOS
Su objetivo es el de actuar como un agente enfriante, bajando la temperatura del
combustible para que no se produzca una flama mayor, este sistema o red contra
incendios esta compuesta de los siguientes elementos:
• Fuente de Abastecimiento (tanques elevados, cisternas etc.…).
• Equipo de Bombeo (genera presión).
• Red de Distribución (Tuberías interconectadas en forma de anillo).
• Hidrantes (situados en áreas estratégicas y conectados a un acueducto).
• Monitores (descarga caudales de agua o espuma con giro de 120º en plano
vertical).
• Equipo Complementario:
o Mangueras
o Boquillas
o Proporcionadores (generadores de espuma).
114
Tema: Generador de Espuma Foto Nº: 29
Tomada por: Fernando Jibaja
6.6.3.- ESPUMAS
Es una solución de agua aireada y un pequeño porcentaje de liquido concentrado de
espuma, las espumas son un aguado de burbujas llenas de gas que flotan sobre la
superficie del líquido inflamable, enfriando el combustible, extinguiendo de esta manera
el fuego y previniendo su reignición, evitando nuevas mezclas de aire y vapor.
Sus objetivos principales son:
• Sofocar el fuego y evitar mezclas de aire y vapor.
• Reprimir vapores inflamables y evitar su descarga.
• Separar las llamas de la superficie del combustible.
• Enfriar el combustible y las superficies del metal adyacente.
Las espumas pueden tener dos tipos diferentes de bases en su composición:
Proporcionador
115
6.6.4.- ESPUMA QUÍMICA
Esta se obtiene a partir de la reacción de dos soluciones, una alcalina y una ácida,
generalmente bicarbonato de sodio y sulfato de aluminio, estas sustancias vienen en dos
tipos de polvos, uno denominado polvo único, que es la mezcla de las dos sustancias, y
otro en el que vienen separadas para mezclarse con agua en un generador
(proporcionador) con doble tolva.
6.6.5.- ESPUMA MECÁNICA
Se produce al adicionarle agua y aire a un líquido espumante, lo cual se logra con un
reductor de bomba proporcionadora, generalmente existen dos clases de líquidos
formadores de espuma, los de baja expansión de base proteínica que agrupa los que se
emplean en solución al 3 % y 6 %, y el tipo alcohol al 6%, y los de base sintética de
alta expansión usados de l 1 % al 3 %.
6.6.6.-CÁMARA DE ESPUMA MECÁNICA
Instalada permanentemente en la parte superior de la pared externa del tanque, utilizada
para formar e introducir la espuma al tanque, posee un sello que impide la fuga de
vapores del líquido inflamable almacenado.
116
6.6.7.- SISTEMAS DE ESPUMA
Los sistemas de protección contra incendios que mencionare de aquí en adelante serán
exclusivamente para espuma mecánica, ya que es la de mejor eficiencia en aso de un
incendio. Y todos tendrán de una u otra forma los siguientes componentes:
• Fuente (capaz de producir espuma).
• Fuente de Agua.
• Equipo Generador de Espuma.
• Equipo Aplicador de Espuma.
• Líneas de Conexión.
• Dispositivos de Control.
6.6.8.- SISTEMA FIJO PARA ESPUMA MECÁNICA
Fuente de Agua
• Bombas generadoras de presión.
• Casa de Espuma (red de tuberías que conducen a cada uno de los tanques).
• Depósito de Líquido Espumador (dentro de la casa de espuma).
• Proporcionadores (dentro de la casa de espuma).
• Bombas de agua.
117
6.6.9.- SISTEMA EMIFIJOPARA ESPUMA MECÁNICA
• Formadores y Descargadores de Espuma Fijos.
• Tuberías.
• Hidrantes.
• Unidad Móvil Dosificadora (camión o remolque).
• Mangueras.
• Depósito del Líquido Espumante (dentro de la unidad móvil dosificadora).
6.6.10.- SISTEMA PORTÁTILPARAESPUMA MECÁNICA (auxiliar).
• Mangueras.
• Hidrantes.
• Proporcionadores (personales).
• Boquillas Generadoras de Espuma.
• Extintores.
6.7.- QUÍMICOS SECOS
Pueden controlar un incendio siempre y cuando el producto llegue a toda la superficie
afectada de manera ininterrumpida, el polvo se divide y actúa como una reacción que
rompe las cadenas inhibiendo el proceso de oxidación dentro de la flama.
118
Estos son usualmente utilizados para controlar fugas en tanques de techo flotante ya que
sea solos o combinados son espuma, cuando una gran área del sello está quemándose,
los químicos que se pueden utilizar son:
• Bicarbonato de Sodio:
o Normal.
o Compatible con Espuma.
• Bicarbonato de Potasio.
• Carbonato de Potasio.
• Cloruro de Potasio.
• Fosfato de Monoamonio.
• Sulfato de Potasio.
6.8.- ALARMAS CONTRA INCENDIOS
• Este es el último componente de los sistemas contra incendios, que son los
equipos encargados del monitoreo, detección y alarma de cualquier tipo de señal
de incendio en los sistemas de almacenamiento, por lo general cualquier sistema
de alarmas está compuesto de:
• Sensores:
o Temperatura
o Infrarrojos (IR).
119
o Ultravioletas (UV).
o Duales (IR - IR ó UV - UV).
o Combinados (UV – IR).
• Tablero de Control.
• Detectores de Incendio:
o Calor:
Temperatura fija.
Incremento de Temperatura.
o Humo:
Iónicos.
Fotoeléctricos.
6.9.- APÉNDICES
El código también tiene 19 apéndices que cubren diferentes aspectos del diseño y
construcción de los tanques que requieren decisiones del comprador, requerimientos
estándar e información que suplementa la norma básica.
Los apéndices se vuelven requerimientos obligatorios solamente cuando el cliente o el
comprador especifiquen una opción cubierta por uno de ellos, los apéndices serán
resumidos a continuación:
120
6.9.1.- APÉNDICE A: BASES DE DISEÑO OPCIONAL PARA TANQUES
PEQUEÑOS
Este apéndice tiene requerimientos para tanques montados en campo, de capacidades
relativamente pequeñas (hasta aproximadamente 100.000 barriles), en los cuales los
componentes sometidos a esfuerzos tienen un espesor nominal se 12.5 mm (1/2 in)
incluyendo la tolerancia de corrosión.
Este apéndice da solamente los requerimientos que difieren de la norma básica en el
código cuando no se establecen diferentes requerimientos en el apéndice, se deben
seguir las normas básicas.
El máximo esfuerzo de tensión usado, antes de aplicar el factor de eficiencia de la junta
es 145 Mpa (21000 psi).
6.9.2.- APÉNDICE B: RECOMENDACÓNES PARA EL DISEÑO Y
CONSTRUCCIÓN DE LA FUNDACIÓN CIVIL PARA TANQUES DE
ALMACENAMIENTO SOBRE LA SUPERFICIE
Este apéndice tiene importantes consideraciones para el diseño y construcción de la
fundación civil de tanques con fondos planeos. Las recomendaciones se dan para indicar
la buena práctica y para puntualizar algunas precauciones que se deben considerar en el
diseño y construcción de la fundación civil.
121
6.9.3.- APÉNDICE C: TECHOS FLOTANTES EXTERNOS
Este apéndice tiene requerimientos mínimos que aplican a los techos tipo plato (pan-
type), los de tipo pontón (pontoon-type) y los de tipo pontón de doble cubierta (double-
deck-type). La intención de este apéndice es la de limitar solamente aquellos factores
que afectan la seguridad y la durabilidad de la instalación y que son considerados
consistentes con los requerimientos de calidad del código.
6.9.4.- APÉNDICE D: CONSULTAS TÉCNICAS
Este apéndice da las indicaciones para hacer las consultas técnicas a los comités
encargados de la elaboración del código incluye algunas respuestas seleccionadas a
solicitudes de interpretación del código. La lista completa de las interpretaciones
disponibles se puede encontrar en la página web de API (www. api.org) en la sección
Commitiees/Standards.
6.9.5.- APÉNDICE E: DISEÑO SISIMICO DE TANQUES DE
ALMACENAMEINTO
En este apéndice los requerimientos mínimos que pueden ser especificados por el
comprador para el diseño de tanques de almacenamiento sujetos s cargas de sismo.
Estos requerimientos representan la práctica aceptada para la aplicación en tanques de
122
fondo plano, cualquier desviación de los requerimientos del apéndice debe ser por
acuerdo entre el comprador y el fabricante.
6.9.6.- APÉNDICE F: DISEÑO DE TANQUES PARA PRESIONES INTERNAS
PEQUEÑAS
Este apéndice permite el incremento de la presión interna en tanques de techo fijo hasta
la máxima permitida, cuando se cumplen los requerimientos adicionales allí
establecidos, este apéndice aplica para tanques no refrigerados. La máxima presión
interna de diseño permitida por este apéndice es de 18 kPa (2.5 psi).
6.9.7.- APÉNDICE G: TECHOS DE TIPO DOMO DE ALUMINIO
ESTRUCTURALMENTE SOPORTADOS
Este apéndice establece los criterios mínimos para el diseño, fabricación y montaje de
este tipo de techos. Un techo tipo domo de aluminio es una estructura triangular
completa en el espacio en la que las vigas (strusts) están unidas en puntos cuyo arreglo
caen en la superficie de una esfera, el techo está unido y soportado al tanque en puntos
de montaje igualmente espaciados en el perímetro del tanque.
123
6.9.8.- APÉNDICE H: TECHOS FLOTANTES INTERNOS
Este apéndice da los requerimientos mínimos que aplican a tanques con techo flotantes
internos y fijos en la parte superior del tanque.
6.9.9.- APÉNDICE I: DETECCIÓN FUGAS POR DEBAJO DEL TANQUES Y
PROTECCIÓN DEL SUELO
Este apéndice da detalles de construcción aceptables para la detección de fugas a través
del fondo de los tanques sobre la superficie y también da guías para los tanques
soportados en rejillas.
6.9.10.- APÉNDICE J: TANQUES DE ALMACENAMIENTO ENSAMBLADOS
EN PLANTA
Este apéndice da los requerimientos mínimos para el diseño y fabricación de tanques
verticales en tamaños que permiten la fabricación completa en planta y ser enviados al
sitio de instalación en una sola pieza, los tanques diseñados con este apéndice no deben
exceder de 6 m (20 ft) de diámetro.
124
6.9.11.- APÉNDICE K: EJEMPLOS DE APLICACIÓN DEL MÉTODO DE
DISEÑO DE PUNTO VARIABLE PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LAS
LÁMINAS DEL CUERPO
En este apéndice podremos encontrar ejemplos de aplicación, para la elaboración de los
cálculos de espesores de las láminas utilizando un método alternativo, los ejemplos son
prácticos y explicativos de manera que su comprensión se garantiza.
6.9.12.- APÉNDICE L: HOJAS DE DATOS (DATA SHEETS) PARA TANQUES
CÓDIGO API 650
Este apéndice da las hojas de datos que deben ser usadas por el comprador cuando
ordena y por el fabricante cuando cotiza la construcción de un tanque de
almacenamiento.
6.9.13.- APÉNDICE M: REQUERIMIENTOS PARA TANQUES QUE OPERAN
A TEMPERATURAS ELEVADAS
Este apéndice especifica los requerimientos adicionales para tanques con una
temperatura máxima de operación que excede de 90 º C (200 º F).
125
6.9.14.- APÉNDICEN: USO DE NUEVOS MATERIALES QUE NO ESTAN
IDENTIFICADOS
Este apéndice da las indicaciones necesarias para el uso de láminas o chapas nuevas o
no usadas y de tubos con o sin costura que no están completamente identificados
cumpliendo con una de las especificaciones permitidas por el código.
6.9.15.- APÉNDICE O: RECOMENDACIONES PARA CONEXIONES POR
DEBAJO DEL FONDO
Este apéndice contiene recomendaciones para ser usadas en el diseño y construcción de
estas conexiones en el tanque. Se deberá hacer referencia al apéndice B para las
consideraciones que involucran la fundación civil y el suelo.
6.9.16.- APÉNDICE P: CARGAS EXTERNAS PERMISIBLES EN
CONEXIÓNES DEL CUERPO
Este apéndice presenta dos procedimientos diferentes para tratar con las cargas en el
cuerpo de los tanques, la sección P.2 establece las cargas límites y la sección P.3 está
basada en los esfuerzos permisibles.
126
6.9.17.- APÉNDICE S: TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN ACERO
INOXIDABLE
Este apéndice cubre los requerimientos de materiales, diseño, fabricación y prueba de
tanques de almacenamiento verticales, cilíndricos, sobre superficie, con extremo
superior abierto o cerrado, soldados y construidos de aceros inoxidables tipo 304, 304l,
316, 316l, 317 y 317l. El apéndice no cubre láminas clad de acero inoxidable ni
construcción con recubrimiento con plantillas.
127
CONCLUSIONES
La aplicación correcta de los cálculos que la norma API 650 establece en la
sección 2 de su adendun, son esenciales para garantizar una larga vida útil al
tanque ya que determinan el espesor de las láminas de cada parte del tanque:
fondo, cuerpo, techo ciñéndose al sobre dimensionamiento estándar de los
materiales.
Es importante exigir a cualquier fabricante el Dossier de fabricación que
incluye además de los materiales utilizados en la obra, los planos definitivos
al término del montaje.
Es necesario elaborar los planos de fabricación y montaje del tanque tal
como se ejecutaron en el proceso de la obra, una vez concluido todo el
proceso del montaje se elaboraran los planos llamados AS BUILT donde se
muestren la variaciones y cambios efectuados durante el proceso de montaje.
Se deben cumplir al pie de la letra los permisos y reglamentaciones
ambientales, estipuladas en los contratos y emitidas por la DNH. La buena
comprensión de estos reglamentos nos permitirán realizar un trabajo de
condiciones adecuadas y que cumpla con toda la reglamentación necesaria.
La impermeabilización del suelo base es muy importante, podemos utilizar
productos geocintéticos, concreto, arcillas que tengan una permeabilidad
de10 – 7 cem/seg.
Es importante un trabajo de planificación de contingencias inicial que
garantice un procedimiento adecuado en caso de presentarse riesgos en la
elaboración del tanque.
128
La selección del tipo y forma de tanque tiene que incluir el estudio de la
Clasificación de Almacenamiento de Hidrocarburos Líquidos presentada en
el Anexo 1.
El uso de la norma garantiza la calidad del tanque construido y es flexible en
la aplicación de sus apéndices.
No se podrán aceptar construcciones que no basen su trabajo en la
aplicación de la norma API 650 total o parcialmente.
Todas las características de diseño del tanque serán estrictamente definidas
por el dueño del mismo.
El resumen de los apéndices es claro y explicativo, lo que garantiza el buen
uso de la norma.
El procedimiento para la erección del tanque o montaje fue seleccionado por
ser el más complejo con el fin de explicarlo de la mejor manera posible.
Es indispensable que todas las pruebas solicitadas por el dueño del tanque
sean realizadas por personal capacitado y con experiencia.
129
RECOMENDACIONES
El sobre dimensionamiento de los materiales no debe ser tomado en función de
ideas de mayor seguridad, si no que debe regirse a especificaciones exactas por
parte de quien esté a cargo de la construcción del tanque, recordemos que no
necesariamente el colocar láminas de mayor espesor me da mayor seguridad o
tiempo de vida en el tanque.
Siempre será necesario establecer el tipo de producto a ser almacenado para
determinar el tipo de tanque a construir, esto por la variedad de formas de los
mismos y sus diversas condiciones de operación.
Los resultados de las pruebas de soldadura serán los más importantes por que
determinan la hermeticidad total del tanque razón por la cual todos los datos
deben ser apuntados en las hojas de registro para calificación y revisión de
soldadura.
Antes de entrar el uso el tanque se deben realizar las tablas de calibración del
mismo las que determinan los valores críticos de operación y los máximos y
mínimos del llenado del tanque esto deberá ser aprobado en el caso de nuestro
país por la DNH para que así el tanque pueda entrar en operación.
Es recomendable realizar las pruebas de tanque no solo en vacío sin presencia de
líquido, si ni que también se deberá realizar dichas pruebas en presencia de agua,
para poder apreciar algún indicio de pandeo.
La lineabilidad y verticalidad del tanque solo deberá exceder 2º como máximo,
pero esto no implica que el tanque esté mal construido y toda la obra se
130
rechazará, al contrario se aprobará su funcionamiento luego de aplicar factores
recorrección para asumir los niveles operativos necesarios.
Cuando la presión interna del tanque a construir sea mayor a 2.5 psi se
recomienda acudir a la norma de fabricación de tanques según la API 6202
aplicable a tanques de techo fijo.
Es necesario recomendar el estudio del alcance de un BLAVE que es el área de
daño y destrucción en caso de producirse un incendio con explosión del tanque,
para poder así determinar planes de remediación ambiental.
131
SIGLAS
1. ACI (American Concrete Institute)
2. AISC (American Institute of Steel Construction)
3. AISI (American Iron and Steel Institute)
4. API (American Petroleum Institute)
5. ASME (American Society of Mechanical Engineers)
6. ASCE (American Society of Civil Engineers)
7. ASTM (American Society for Testing and Materials)
8. AWS (American Welding Society)
9. DNH (Dirección Nacional de Hidrocarburos)
10. ISO (International Organization for Standardization)
11. NFPA (National Fire Protection Association)
12. LPG (Licuad Petroleum Gas)
13. RAOHE (Reglamento Ambiental Para Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador)
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CITAS:
1. Romano, Daniela, “Tanques de Almacenamiento de Hidrocarburos” en Técnicas
Energéticas, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires,
Argentina, 2º cuatrimestre, 2005.
2. Norma, API 650, párrafo 2.5.5.3, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
3. Norma, API 650, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth Edition, 1220 L.
Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
4. Norma, API 650, párrafo 3.5.2, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
5. Norma, API 650, párrafo 3.5.1, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
6. Norma, API 650, párrafo 3.10.2.4, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
7. Norma, API 650, párrafo 3.4.1, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
8. Norma, API 650, apéndice C, párrafo 3.3.1, “Welded Steel Tanks for Oil
Storage”, Tenth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, March 2000.
9. Norma, API 650, apéndice C, párrafo 3.3.2, “Welded Steel Tanks for Oil
Storage”, Tenth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, March 2000.
133
10. Norma, API 650, párrafo 3.10.2.4, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth
Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
11. Norma, API 650, apéndice C, párrafo 3.4.1, “Welded Steel Tanks for Oil
Storage”, Tenth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, March 2000.
12. Norma, API 650, apéndice C, párrafo 3.3.1, “Welded Steel Tanks for Oil
Storage”, Tenth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, March 2000.
13. Norma, API 650, apéndice C, párrafo 3.3.2 “Welded Steel Tanks for Oil
Storage”, Tenth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, March 2000.
14. RAOHE, Reglamento Ambienta para Operaciones Hidrocarburiferas en el
Ecuador (ley), capítulo de Almacenamiento, Transporte y Comercialización de
Petróleo y Derivados Art. 48.
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BIBLIOGRAFÍA
1. Romano, Daniela, “Tanques de Almacenamiento de Hidrocarburos” en Técnicas
Energéticas, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires,
Argentina, 2º cuatrimestre, 2005.
2. Norma, API 650, “Welded Steel Tanks for Oil Storage”, Tenth Edition, 1220 L.
Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070, March 2000.
3. Norma, API 651, “Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage
Tanks”, Second Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-
4070, November 1997.
4. Norma, API 653, “Tank inspection, Repair, Alteration and Reconstruction”,
Second Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C. 20005-4070,
December 1995.
5. Norma, API 2003, “Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning
and Stray Currents”, Sixth Edition, 1220 L. Street Northwest, Washington D.C.
20005-4070, September 1998.
6. Goicoechea, Félix, Diseño, Construcción e inspección de Tanques (Curso),
Petrocomercial, Guayaquil, octubre 2005.
7. Norma, API 650 – 653, Diseño, Fabricación, Montaje y Reconstrucción de
Tanques Soldados (Curso), Petrocomercial, Quito, abril 2005.
8. RAOHE, Reglamento Ambienta para Operaciones Hidrocarburiferas en el
Ecuador (ley) capítulo de Almacenamiento, Transporte y Comercialización de