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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA JUAN MISAEL SARACHO FACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS DE VILLA MONTES CARRERA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

PROPUESTA DE IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE TECHO FLOTANTE INTERNO EN EL TANQUE Nº185 DE AL MACENAJE GASOLINA ESPECIAL EN LA ESTACION DE YPFB- LOGISTICA Por: NOMBRE DEL AUTOR

Trabajo de Investigación Tecnológica presentado a consideración de la “UNIVERSIDAD AUTÓNOMA JUAN MISAEL SARACHO”, como requisito para la aprobación de la materia de Actividad Final de Profesionalización (INP 057) …..de 20…..

VILLA MONTES – TARIJA BOLIVIA

INTRODUCCIÓN

ANTECEDENTES En la Industria Petrolera los tanques de almacenamiento representan

parte

esencialmente significativa, pues ellos forman parte indispensable en los procesos de producción, refinación y transporte de crudos y sus derivados. El tanque de techo flotante fue desarrollado poco después de la Primera Guerra Mundial por Chicago Bridge & Iron Compañía (CB & I) en Chicago Illinois. La evaporación del producto en el techo fijo causó una gran pérdida de dinero; esto llevó a la investigación para desarrollar un techo que puede flotar directamente en la superficie de producto, reduciendo las pérdidas por evaporación. El tanque con techo flotante externo entra en servicio en 1923 fue desarrollado originalmente para su uso en tanques abiertos fue diseñado para reducir significativamente las pérdidas por evaporación comunes en techo fijo. Sus desventajas incluyeron que en el interior del tanque la corrosión sea agresiva debido a la exposición de las condiciones ambientales como: lluvia, sol y nieve , esto lo convierte en una estructura sumamente pesada que necesita dispositivos especiales para su operación (sellos, drenajes, protectores) y la abrasión cuando se mueve hacia arriba y abajo durante el funcionamiento del almacenamiento. A finales de los años 50 se desarrolló el tanque de techo flotante interno y techo exterior que protege el interior de techo flotante , una de las opciones estudiada consideraba el acero como el material que se utilizaría en un Techo Flotante Interno , que requiere ser combinado con un techo fijo. Aunque eran estructuras livianas fáciles de operar y mantener, el costo de construir el techo fijo de acero hizo que el techo flotante externo se impusiera por su más bajo costo.

Pruebas posteriores a partir de los años 60, usaron materiales más económicos como plástico, en la fabricación de una membrana flotante sobre el líquido para contener los vapores. Problemas de compatibilidad y resistencia llevaron finalmente al uso del aluminio, como material alternativo. En los últimos años el desarrollo de membranas flotante de Aluminio, las ha llevado a ser estructura más resistentes y duraderas, manteniendo su bajo costo y convirtiéndolas en una solución más efectiva para un mejor control de pérdidas en la actualidad. Las empresas petroleras de países de Latinoamérica realizaron la implementación del sistema de techo flotante interno por sus características y ventajas del mismo entre las empresas petroleras podemos mencionar: Petroperú, Petroecuador, YPF, PDVSA.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Propuesta de implementación de un sistema de Techo Flotante Interno en el tanque Nº 185 de almacenaje Gasolina Especial en la estación de YPFB-Logística Villa Montes

OBJETIVO ESPECÍFICOS



Describir las normas vigentes nacionales e internacionales en cuanto a diseño de tanques de almacenamiento de techo flotante.



Realizar un análisis de las condiciones físicas y mecánicas del tanque N° 185.



Calcular los parámetros de implementación del sistema de techo flotante.



Diseñar el sistema del techo flotante para el tanque N° 185.



Realizar una evaluación económica financiera del proyecto

JUSTIFICACIÓN

El adecuado almacenamiento de los derivados de petróleo contribuye a reducir todo tipo de pérdidas por evaporación. Los productos refinados actualmente son almacenados en tanques de techo fijo, al tener venteos directos a la atmósfera, causan emisiones siendo uno de los problemas que producen las pérdidas por evaporación, los cuales presentan distintos factores como no poder controlar dichas perdidas y poder disminuirlas, lo que provocaría pérdidas significativas del volumen del producto almacenado. Lo cual tiene como consecuencia pérdida económica significativa para la empresa operadora durante el proceso de comercialización, debido a la disminución del volumen. También se producirá impacto en el medio ambiente por la emisión de gases tóxicos a la atmosfera por la presencia de sustancias de alta volatilidad.

Es por esta razón que se da la propuesta de implementación de un sistema de Techo Flotante Interno en el tanque Nª185 de almacenaje Gasolina Especial, bajo la norma API 650 anexo H y API 653, que permite ser aplicada a tanques existentes con muy poca modificación.

Con la modificación se pueda contar con un tanque que reúne las especificaciones técnicas necesarias para almacenar dicho combustible y así poder reducir al mínimo las pérdidas volumétricas en recepción, almacenamiento y despacho de combustible

CAPITULO I DESCRIPCION DE LA PLANTA

1.1 DESCRIPCION GENERAL La Planta Villa Montes forma parte del área de Tarija, que depende de la gerencia de Operaciones del sur Oriente de YPFB Logística S.A. El predio donde se ubican sus

instalaciones ocupa un área de 42.785 𝑚2 . La Planta para el proceso de sus operaciones tiene sus instalaciones distribuidas en las siguientes áreas. 

Sistema de Recepción



Sistema de Almacenamiento



Sistema de Despacho



Instalaciones y Equipos de Seguridad contra incendios



Sistemas Auxiliares



Oficinas

1.1.1

Ubicación de la Planta

La Planta está ubicada, Municipio Villa Montes de la Región Autónoma del Gran Chaco, el área se ubica a una altura aproximada de 388 m.s.n.m

Los límites de la Planta son: 

Norte: Calle José Bleichner



Oeste: Calle Managua



Sur: Av. Mendes Arcos



Este: Calle Samayhuate

Fig.1-1 Vista Satelital de Planta Villa Montes YPFB Logística S.A.

Fuente: web. Google Earth.com.bo

Variaciones de Temperatura Tabla .1-1 Variaciones de Temperatura de Villa Montes

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA

VERANO

INVIERNO

Maxima

43 a 46°C

30°C

Promedio

25 °C

18°C

Minima

12°C

7°C

Fuente: Web.senhami.com.bo

1.2 DISTRIBUCION DE LA PLANTA´ La infraestructura básica de la Planta Villa Montes cuenta con

las siguientes

instalaciones: 

Cargaderos



Descargaderos



Tanques de almacenaje



Manifolds motobombas



Almacenes



Talleres



Sistemas auxiliares



Oficinas

Para el desarrollo de las operaciones de recepción y despacho de hidrocarburos líquidos terminados, el área geográfica de Planta Villa Montes

es compartida con las

instalaciones de YPFB comercial y YPFB transporte, en la figura (1.2) se detalla el área de las instalaciones. 1.2.1

Área geográfica de referencia

a) Recepción de productos .- Planta Villa Montes recibe productos mediante camiones cisternas de Planta Camiri, productos como ser Gasolina Especial (GE), también recibe Diesel Oíl (D.O.) mediante camiones cisternas de las refinerías del país, de igual manera se reciben diesel Oíl importado de los países vecinos como Argentina. b) Despacho de productos.- Abastecimiento local de Gasolina Especial y Diesel Oíl para la ciudad de Villa Montes y provincias como Carapari y Boyuibe, también se entrega productos en tanque para bombeo del Poliducto P.V.T (Poliducto-Villa Montes- Tarija) de YPFB transporte

Fig.1-2 Distribución de las áreas de Planta Villa Montes YPFB Logística S.A.

Fuente: Elaboración propia

1.3 SERVICOS AUXILIARES 1.3.1 Sistemas eléctricos

La Planta Villa Montes es abastecida de energía eléctrica desde la red pública, la misma que es recibida en una sub estación , esta cuenta con un transformador de 160 KVA que proporciona energía de 380V a 220V, desde la cual se distribuye la energía a las diferentes áreas de la Planta 

Sistema de Iluminación



Bomba Sumergible de provisión de agua de pozo profundo



Oficinas

1.3.2 Sistema de Generación de Energía de Emergencia La planta de almacenamiento de Villa Montes cuenta con un sistema de generación de energía, para consumo de iluminación y sistema de cómputo. El encendido del generador de energía se realiza cuando se tiene un corte de energía eléctrico de red pública de SETAR (Sistema Eléctrico Tarija) 1.4 SISTEMA DE SEGURIDAD El sistema de seguridad de Planta de almacenaje de Villa Montes , referente a la infraestructura está constituida por el sistema de agua y espuma contra incendio; el personal está capacitada para prevención y protección contra incendios y cuenta con un plan de contingencia así como plan de administración de emergencias. 1.4.1

Tanques para almacenamiento de Agua

La Planta cuenta con 2 tanques verticales de agua contra incendios, uno 380 𝑚3 y otro de 158 𝑚3 , con una capacidad total de 538 metros cúbicos, destinados únicamente para la red contra incendios. El llenado de dichos tanques se opera directamente desde el pozo de agua de 36 metros de profundidad mediante una bomba eléctrica sumergible instalada en el área de YPFB comercial.

1.4.2

Red de agua contra incendio

La Planta dispone con una red de agua contra incendio, la línea matriz de esta red es de 6” y 4” de diámetro, y está distribuida de tal manera que puede cubrir todas las

instalaciones y áreas de riesgo Existen diferentes extintores de polvo químico seco y CO2 de diferentes capacidades, monitores e hidrantes de agua ubicadas en distintos sectores de la Planta, los monitores cuentan con una boquilla para arrojar y/o regular 1.4.3

Sistema de espuma

La Planta cuenta con sistema fijo de generación de espuma para los tanques de combustibles. Estos tanques poseen cámaras generadoras de espuma de inyección superficial. Existen dos tanques de concentrado de espuma con mezcladores tipo venturi para todo el sector de parques de tanques, capacidad total del tanque es de 860 litros 1.4.4 Plan de emergencia contra incendio y desastres El plan de emergencia, cubre los aspectos relacionados con las operaciones y acciones que deben ser tomadas a partir de la identificación de una contingencia, hasta su mitigación total. El plan de administración de emergencia se desarrolla en la siguiente secuencia: 

Recubrimiento- recepción de llamada de emergencia



Inspección y evaluación



Reacción



Evaluación



Resarcimiento

Este plan de emergencia debe actualizarse anualmente o cuando se produzca cambio de los equipos de lucha contra incendios, se reduce o incrementa el personal o se produzca cualquier cambio que lo afecte.

1.4.5 Plan Integral de Contingencia (PIC) El objetivo general del plan integral de contingencia es asegurar que el personal pueda estar involucrado en una emergencia esté preparado para conocer y manejar la situación

de manera segura y oportuna, orientado su acción a la seguridad del público y del personal operativo de YPFB Logística S.A, minimizando los daños a las personas, equipos, materiales y ambientes. 1.5 SISTEMA DE RECEPCION 1.5.1 Descripción de las instalaciones Planta Villa Montes cuenta con instalaciones para la recepción de Diesel Oíl (D.O) y Gasolina Especial (G.E) con un descargadero de camiones cisternas independientes, un manifolds de tuberías que permite distribuir de acuerdo al producto de recepción a los tanques específicos para cada producto, se puede observar en la siguiente figura (1-3) El área de recepción de camión cisterna cuenta con las siguientes facilidades: 

Puesta a tierra



Sistema de drenaje industrial



Sistema de iluminación



Área de parqueo de camiones cisternas Fig.1-3 Descargadero de Gasolina Especial, Diesel Oíl

Fuente: YPFB logística S.A Planta Villa Montes 1.5.2 Descargadero de Gasolina Especial (GE) y Diesel Oíl (DO) En la parte alta de la Planta se encuentra la playa de descarguio de camiones cisternas de hidrocarburos líquidos, que está equipado de 2 líneas de 6 pulgadas de diámetro. Ambas líneas con 4 reducciones a 3” con una válvula de media vuelta que interconecta

a las mangueras con acoples rápido cada uno para la recepción de Gasolina Especial y Diesel Oíl 1.5.3 Procedimiento de Recepción de Camiones Cisternas en Planta Villa Montes. En la actualidad las operaciones de recepción de camiones cisternas se realizan por energía potencial (gravedad), y cuenta con procedimientos específicos, los cuales son exigidos para ser cumplidos, durante el proceso de operación de recepción de productos terminados Paso Nº 1: Al llegar el camión cisterna a la Planta de almacenaje, el personal de seguridad y vigilancia realiza inspección para el ingreso y salida de camiones cisternas. Paso Nº 2 : Después de ingresar el camión cisterna a la Planta de almacenaje, pasa por el laboratorio para su respectiva verificación de la calidad del producto. Si el producto cumple con los requisitos de calidad conforme a lo requerido, el camión cisterna pasa a recepción para su respectivo descarguio del producto a los tanques de almacenaje, en caso de encontrarse muestras que difieran de las características normales, el camión cisternas es enviado a parqueo y se informa al jefe de Planta. Paso Nº 3: Luego de la verificación de la calidad del producto el camión se desplaza al área de recepción para su respectivo descarguio del producto a una velocidad máxima de 20 km/h Paso Nº 4: El operador de recepción en coordinación con el jefe de Planta, determinas el tanque en el que se realizara la recepción del producto, en función a la necesidad operativa y a la disponibilidad de espacio en el tanque antes del inicio de las descarga del producto Paso Nº5: El operador de recepción, en base a la medición realizada debe calcular el espacio de recepción disponible en el tanque receptor, considerando su capacidad máxima de recepción y mediante un cálculo aproximado, determina el número de camiones cisternas que puede descargar en dicho tanque, tomando en cuenta el camión cisterna con mayor volumen para evitar sobrellenar el tanque Paso Nº6: El operador de recepción verifica que todas las válvulas que tengan

interconexiones con el sistema de recepción, se encuentra cerradas, posteriormente, efectúa la apertura de las válvulas entres la cisterna y el tanque de recepción. Paso Nº 7: El operador de recepción inicia la transferencia del producto, del camión cisterna al tanque de almacenaje, durante la descarga del producto el chofer de cisterna debe permanecer obligatoriamente junto al camión cisterna. Paso Nº8: Momentos antes de concluir la descarga, el chofer de la cisterna sube al domo del camión cisterna y verifica el vaciado del comportamiento para alterar al operador de recepción. El operador de recepción desconecta la manguera de la válvula de descarga y el chofer de cisterna mueve el camión cisterna para facilitar el escurrido del producto que quedo en la cisterna, purgando el producto en un balde para la válvula de descarga. Posteriormente el operador de recepción vierte el producto al colector. PasoNº9: Una vez concluida la recepción del ultimo camión cisterna se debe esperar por lo menos dos horas para que repose el producto y luego recién medir el nivel del producto en el tanque. Paso Nº10: Antes de la salida de cada camión cisterna descargada en Planta, al personal de seguridad y vigilancia debe inspeccionar visualmente los compartimientos y verificar que no existe producto en su interior.

1.6 SISTEMA DE DESPACHO La Planta cuenta con; 4 puntos de despacho2 de gasolina especial y 2 de diesel oíl. Los volúmenes despachados a camiones cisterna pasan a través de sus respectivos medidores los cuales cuentan con un compensador automático de temperatura para la gasolina especial y diesel oíl, los medidores volumétricos son de desplazamiento. Fig.1-3 Cargadero de Diesel Oíl y Gasolina Especial

Fuente: YPFB Logística S.A Planta Villa Montes

Capacidad de despacho de productos: Las capacidades de despacho se demuestra en el siguiente cuadro Tabla I-2 Capacidad de despacho de Diesel Oíl y Gasolina Especial PRODUCTO

TIPO DE CAUDAL (L/min) TRANS PORTE

Diesel oil

Camion

400 minimo 600 minimo

Gasolina Especial

Camion

500 minimo 700 minimo

Fuente: Datos técnicos Contadores Volumétricos- YPFB Logística S.A

1.6.1

Descripción de las instalaciones

El cargadero está ubicado en la parte baja de la Planta al sud de la Playa de tanques, cuenta con 2 puntos de despacho. El primer punto para Gasolina Especial y el segundo para el Diesel Oíl y cada una cuenta con un punto de contador volumétrico y el mismo número de líneas, cada una cuenta con su respectiva válvula de ingreso a las islas de despacho y antes de cada medidor la válvula de alivio para proteger el equipo, el mismo medidor con su compensador automático de temperatura, pulmón de purga de aire y correspondiente filtro, además del brazo de llenado (cachimba), las

líneas de las tuberías son de 4” y 3” de diámetro. 1.7 SISTEM DE ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS La Planta Villa Montes posee en el total 8 tanques para el almacenamiento de hidrocarburos líquidos terminados; 4 tanques de diesel oíl (D.O), 4 para Gasolina Especial (GE). Tabla I-5 Distribución de los tanques (Capacidad total y producto) Tanque

Producto

Cilindro (mm)

Altura maxima de Operación

Volumen Maximo de Operación (L)

TK-181 TK-182 TK-183 TK-185

G.Especial

12.748 12.773 12.168 9.116

11.498 11.498 10.977 7.910

1.026.084 1.026.080 720.513 702.355

Tanque

Producto

Cilindro (mm)

Altura maxima de Operación

Volumen Maximo de Operación (L)

TK-179 TK-180 TK-186 TK-187

Diesel Oil

12.800 12.800 9.110 9.110

11.601 11.601 7.935 7.935

1.034.038 1.035.362 707.194 709.186

G.Especial G.Especial G.Especial

Diesel Oil Diesel Oil Diesel Oil

Fuente: YPFB logística S.A. Planta Villa Montes, calibración por IBMETRO Los tanques están distribuidos de acuerdo a los productos que se almacenan para el despacho a la ciudad de Villa Montes, Carapari, Boyuibe y para el bombeo del Poliducto Villa Montes-Tarija (P.V.T) productos como; Gasolina Especial y Diesel Oíl, esta ubicados en un área con muros de contención.

En la siguiente (figura1-5), se demuestra la distribución de los tanques tanto de diesel Oíl, y Gasolina Especial. Fig. 1-5 Tanques de Almacenaje de Planta Villa Montes

Fuente. YPFB Logística S.A. Plantas Villa Montes

CAPITULO II CONCEPTO Y DEFINICION DEL PROBLEMA

2.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA La planta de Villa Montes tiene un sistema de recepción de la gasolina mediante cisternas que llegan del país de Argentina, la gasolina es almacenada hasta su despacho que es autorizado por la ANH (Agencia Nacional de Hidrocarburos ) para ser transportados a distintos puntos de destino. Los tanques de almacenamiento de techo fijo es la causa más común de las emisiones a la atmosfera en instalaciones de combustibles líquidos son debido al espacio por

encima de la parte superior del líquido saturado con los vapores de los líquidos almacenado Las pérdidas de mayor volumen por evaporación, se registran en la estación de verano llegando a alcanzar temperatura altas , los cuales no se pueden controlar dichas perdidas y poder disminuirlas Estos vapores saturados pueden ser liberados desde el depósito a la atmosfera en un número de maneras diferentes, tales como:  Expansión y contracción de los vapores a causa de la temperatura y la presión barométrica  Desplazamiento de los vapores durante el llenado  Evaporación directa (exposición al aire )

2.2 Descripción de las alternativas técnicas de Solución Techo Flotante Externo Un tanque techo flotante interno (TFE) consiste en un armazón de forma cilíndrica de acero o una cubierta de techo que flota en una superficie del líquido almacenado. La cubierta del techo flotante sube y baja con el nivel del líquido. Las condiciones de diseño para los techos flotantes externos son más severas dado que estas deben manejar lluvia, viento, sismo, condiciones de carga muertas y cargas vivas.

Cuenta con un sistema de sellado se utiliza para controlar las perdidas por evaporación desde el espacio entre la pared del tanque y de la cubierta de techo flotante. Los tanques (TFE) no tienen presión de vapor asociada y operan estrictamente con presión atmosférica

Figura 1 Techo Flotante Externo

Ventajas  La construccion tine rigides y la forma geometrica esta bien soportada  Un mayor dinamismo del techo comprarado con el techo fijo de cubierta  Disminuye la deformacion cuando la carga de nieve es irregular , cuando hay rafagas de viento

Desventaja  Perdidas en el almacenamiento y el despacho de producto  Se producen perdidas de almacenamiento permanente por que los vapores del combustible tienden a escapar por el sello (el espacio entre las juntas del techo flotante y la pared del tanque ) y las pequeñas aberturas en el techo flotante

para accesorio de cubierta

Techo Flotante Interno El tanque techo flotante interno (TFI) tiene un techo fijo permanente y un techo flotante en el interior, la cubierta del techo interior puede ser de contacto directo con el producto o una cubierta que no tengas contacto directo con el producto que se encuentre varias pulgadas por encima sobre pontones. Estas cubiertas suben y bajan con el nivel de líquido en el tanque de techo fijo. El TFI al estar protegidos de las diferentes condiciones ambientales suelen ser de construcción más livianas, usando como material el aluminio. Figura 2 Techo Flotante Interno

Los parámetros de tanques de techo flotante interno son:  Presión de trabajo: tanque de almacenamiento atmosférico  Temperatura de trabajo: -30ºC-150ºC  Medio liquido: diversos productos derivados del petróleo, incluyendo Naftas, gasolina, diesel, Kerosén, petróleo crudo, benceno, metanol, etanol  Volumen del tanque: ≤ 10.000 𝑚3 Ventajas

 Menores perdidas por evaporación causada por la variación de temperaturas  Reduce el riesgo de incendio por no haber aire en contacto con el liquido  La falta de espacio entre el líquido y el techo impide la formación de mezclas explosivas  Durante el llenado los vapores no deben ser evacuados por que se evita la presencia de espacio entre el líquido y el techo donde quedan retenidos

Recuperación de Vapor Los sistemas de recuperación de vapores se utilizan para recoger las emisiones de vapor de los tanques de almacenamiento y recuperar las en un producto liquido recuperable. El sistema de absorción de carbono puede incluir equipos de refrigeración y ciclos de compresión altamente concentrada donde los vapores de los tanques de almacenamiento se canalizan en la torre de absorción, donde se rocía

líquido

refrigerado en una columna rellena con un material inerte de medios de embalaje .

Figura 3 Recuperación de Vapor

El líquido provoca vapores refrigerados en la entrada de la parte inferior de columna para condensar y “absorber” en el material de embalaje inerte. Las gotas del líquido eventualmente reunir el material de embalaje y “lluvia ” en la parte superior de la columna de absorción ,e l líquido sale de la parte inferior de la torre de absorción es enviado hacia el tanque de almacenamiento.

El carbón activado es un material procesado recibido de un proveedor que es producido por el calentamiento, las cáscaras de coco, carbón o madera en un proceso de pirolisis para expulsar a los compuestos orgánicos volátiles (COV), haciendo que el material "sed" de los COV. Los compuestos orgánicos volátiles recopilados en una unidad de adsorción puede ser recuperado mediante el reciclaje del carbón activado u otro material de adsorción en un proceso diseñado para capturar la adsorción de líquidos, y el carbono u otro material de adsorción se regenera y puede volver a utilizarse. Ventaja El control del sistema de recuperación de vapores mediante la absorción puede ser de un 98 por ciento dependiendo del diseño de la unidad de absorción, el equipo utilizado y los compuestos orgánicos volátiles (COV) concentración de los flujos de emisión

2.3 Selección de la Alternativa de Solución En Planta Villa Montes se requiere instalar un sistema con el propósito de disminuir las perdidas por evaporación, la manera más viable de lograrlo se presenta en la implementación de nueva tecnología el área de almacenamiento, un sistema de Techo Flotante Interno que permitirá controlar las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV`s) en las operaciones de descarga, despacho y almacenaje de Gasolina Especial . Las ventajas de implementar un sistema de techo flotante interno, es que se puede adaptar a tanques previamente modificados sus características técnicas económicas

son: Operación  Eficiencia en el control de mermas La cubierta Interna Flotante, efectivamente controlan las emisiones de producto a la atmosfera. Los estudios realizados por API han permitido determinar que los tanques con cubierta interna flotante tiene una eficiencia de hasta el 95% de retención, valor más alto que los esperados en techos flotantes de tope abierto. Esto es debidos a que el techo fijo elimina las mermas por la acción del viento sobre el tanque. El alto nivel de eficiencia, representa un ahorro directo en términos de producto y de dinero  Fácil operación La construcción de gran flexibilidad y resistencia evita los problemas de atascamiento del techo y elimina los sistemas de drenaje de agua de lluvia, y al no tener este elemento se evita los problemas de rotura del mismo La cubierta interna se diseña para que sean prácticamente imposible s de hundir. Su diseño flexible y la unión pivotante de los flotadores tubulares, le garantizan cualquier turbulencia que se genere en el tanque y en el caso de que el producto llegara al tope del mismo, la cubierta es protegida con reboses colocados en la pared, desalojando el líquido hacia la parte exterior.  Se utilizan en tanques remachados de planchas solapadas, lo que permite reconvertirlos en sistemas eficientes de almacenamiento sin gran modificación  No se contamina el producto La acción del medio ambiente es eliminada garantizando que el producto no será contaminado con el polvo y la lluvia  Seguridad La cubierta interna flotante debido a que el espacio libre sobre la cubierta tiene una concentración sumamente baja en vapores

 Mantenimiento La alta resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio usadas en, las cubiertas requerirán de muy poco o ningún mantenimiento durante toda su vida útil, sin la necesidad de pintura ni reparaciones en superficie. Si algún problema llegaría a ocurrir, las secciones dañadas pueden ser reparadas o remplazadas fácilmente sin necesidad de soldadura ni procedimientos especiales, a muy bajo costo. El mantenimiento de los sellos es muy bajo comparado a los techos externos, debido a que no están expuestos a la intemperie.  Ambientales Las cubiertas y domos, son un sistema de protección ambiental y control de emisiones,

2.4 Definición de Condiciones y capacidad El TFI deberá ser diseñado, fabricado e instalado de conformidad con los requisitos establecidos por la norma API 650 “tanques de acero soldados para almacenamiento de petróleo”, Apéndice H “techos internos flotantes” y Estándares de Desempeño de Nuevas Fuentes (NSPS) para Orgánicos Volátiles. El diseño de la TFI también deberá cumplir los requisitos de la norma NFPA 11 y 30. El tanque de almacenamiento debe estar estrictamente apegado a normas establecidas por el API (American Petroleum Institute). El material del cual están construidos, deben poseer características como:

API 650, Es la norma que fija la construcción de tanques soldados para el almacenamiento de petróleo. La presión interna a la que pueden llegar a estar sometidos es de 15 psi, y una temperatura máxima de 90 °C. Con estas características, son aptos para almacenar a la mayoría de los productos producidos en una refinería. Los principales parámetros referidos en el API 650 son: 

Determinación del alcance de cada uno de los estándares



Cumplimiento de códigos anti incendio



Selección de materiales



Revestimientos



Protección catódica



Selección de espesores de pared



Selección de accesorios (escaleras, tuberías internas, instrumentos)



Definición y efecto de cargas externas anticipadas (sismo y viento)



Requerimientos de venteos normales y emergentes



Criterios de asentamientos y fundaciones



Prevención de poluciones (contenimiento secundario, detección de fugas y selección de sellos)



Fabricación, montaje, inspección y pruebas



Clasificación del área eléctrica

API 653 La norma hace referencia a los requisitos que se deben cumplir en la inspección, reparación, modificación o nueva ubicación de los tanques construidos según norma API 650

Norma NFPA-11 El alcance de esta norma es cubrir el diseño, instalación, operación, prueba y mantenimiento de sistemas de espuma

de baja, mediana y alta expansión para

protección contra incendios

Norma NFPA -30 El alcance de esta norma está diseñado para aplicarse al almacenamiento, manipuleo y uso de líquidos inflamables y combustibles

Las operaciones de recepción se realizan por gravedad (energía potencial), lo que indica que el caudal de des carguío disminuye cuando el nivel del hidrocarburo en el tanque es mayor, esto principalmente a la columna hidrostática del líquido, a mayor columna hidrostática se tiene menor caudal de descarga, en las siguiente figura … se puede observar los niveles del tanque de almacenaje. Fig. Columna Hidrostática en los Tanques de Almacenaje

La capacidad del tanque se rige por el límite de recorrido del techo dentro del tanque 

El nivel más bajo está pensado para que el techo no llegue a alcanzar ninguna tubería en el fondo ni cualquier accesorio de la virola que sobresalga interiormente en el tanque. Esto se conoce como posición bajo techo



Asociado a fines de mantenimiento, se define el nivel alto libre. El personal requerirá acceso a la parte inferior del techo a través de la boca de hombre de la virola, porque debe mantenerse una altura mínima de 2 metros para registro

2.5 Selección de los equipos necesarios 2.5.1 ANILLO PERIMETRAL Consiste en un canal en forma de "C". Se debe tener cuidado de mantener el espacio anular de forma pareja a lo largo de la periferia de la cubierta flotante. La estructura que forma el anillo perimetral va unida al resto del techo flotante. 2.5.2 SELLO PERIFERICO El sello que se instalara en el TFI en el tanque 185 de gasolina especial es el sello primario de Tijera y Zapata la configuración del sello se compone (acero inoxidable), La mayor ventaja que ofrece este tipo de sello es la configuración de las tijeras que

pueden amoldarse perfectamente a las paredes del tanque sin importar cuan deformado se encuentre ya que estas tijeras tienen la facultad de abrirse desde 3” hasta 18” de forma estándar , esta cuenta con características que proporcionan beneficios Características 

Dureza del acero personalizada



Puntos de presión por zapata crea un reparto equitativo de presión en toda la zapata



El sello de tijera y zapata de mantiene una elevación constante incluso con variaciones amplias del espacio del borde



El diseño mediante pernos permite su instalación y reparación con el tanque en funcionamiento



Cada sello es diseñado y calculado para ajustarse a las dimensiones específicas del tanque y el techo flotante



Larga vida útil – componentes realizados en acero inoxidable de distintas durezas, asegurando una elasticidad de larga duración y un sellado duradero



Bajo mantenimiento – por su diseño y materiales empleados

2.5.3 SELLO SECUNDARIO El sello secundario Teflón Laminado se instalara como barrera de vapores el cual sellara herméticamente la cubierta evitando perdidas por evaporación, este tipo de sello se adapta a las formaciones en las paredes del tanque pueden ir de 2” hasta un máximo de 18” Características  Excelente flexibilidad, se moldea a irregularidades de la cara interna del tanque  Sellos de larga vida y durabilidad de barrera de vapor  Sello que puede ser perforado permitiendo una instalación rápida

 Fácil inspección del sello- sello en el exterior que facilita la inspección visual 2.5.4 VIGAS Las vigas de soporte para la lámina de aluminio actuaran como miembro para resistir las cargas de diseño, tendrán longitudes especiales para adaptarse al TFI, las vigas deberán tener bridas para aceptar tornillos para la fijación a otros componentes 2.5.5 SOPORTES DE CUBIERTA Las patas de apoyo

son un sistema de soporte que deberán ser instaladas

independientes al sistema de flotación, los tubulares cuadrados serán de 2” de espesor y 0,065” de espesor de pared los tubos serán de aluminio. Los soportes de TFI se pueden unir a las juntas de los pontones principales o cerca de las articulaciones de las secciones de reborde perimetral, las patas de soporte se podrán unir con las juntas entre los pontones Las patas están diseñadas para soportar una carga puntual, equivalente a 454 kilogramos (1000 libras ) de compresión 1 ¾ pulgadas, con espesor de pared de 1.5mm , las patas tiene una altura máxima de 2.03 metros

2.5.5 PONTONES Los pontones es la parte más importante para el funcionamiento del TFI, ya que son tuberías de aluminio de 8 y 10 pulgadas de diámetro y van ubicadas en el perímetro y el interior de la estructura La cantidad de flotadores, se determinara para proveer la cubierta con una flotabilidad que soporte al menos dos veces el peso muerto de la cubierta, flotando sobre una densidad igual o mayor a la del producto para que la que fue diseñada la cubierta ( en todos los casos, las cubiertas son diseñadas para gravedad especifica del producto de 0.7 como valor máximo)

2.5.6 LAMIMAS DE ALUMINIO Las láminas de aluminio son el acabado del TFI ya que esta membrana cubrirá las vigas y pontones, para permitir el andar el andar del personal sobre ella ,

Las membranas internas flotantes se deben diseñar para soportar con seguridad como mínimo el peso de dos personas (227Kgf/0,1m2) caminando en cualquier parte de la membrana y sin causar daño a esta , mientras se encuentre en flotación o descanso en sus soportes, sin permitir la existencia del producto en la parte superior de las membranas

CAPITULO III

3.1 Diagrama de flujo y sus alternativas de solución

3.2 PERDIDAS POR EVAPORACION DE TANQUES DE TECHO FIJO DESARROLLO DE LA ECUACION DE PÉRDIDA PERMANENTE DE ALMACENAMIENTO General La ecuación de pérdida permanente de almacenamiento fue desarrollada a partir de un modelo físico del proceso de perdida por respiración. Esta ecuación se derivó de la ley ideal de los gases y de la presión, temperatura, volumen y de condiciones que existen en el espacio de vapor de un tanque de techo fijo que contienen almacenado un líquido volátil durante el ciclo diario de calentamiento. La ecuación de perdida permanente de almacenamiento exige una estimación de la temperatura del rango de espacio de vapor, ∆𝑻𝑽 .

Un modelo amplio de transferencia de calor de la calefacción al día proporciono un ciclo de análisis, ecuación fue valida por lo datos de prueba. Si fue necesario incorporar el factor de saturación de vapor de venteo, 𝑲𝑺 , para tener en cuenta las condiciones de no saturación están presentes en la mezcla de aire vapor venteado. Algunos de los parámetros de la ecuación analítica, sin embargo no puede calcularse directamente a partir de los datos de ensayo disponible, y por lo tanto, la expresión analítica se utilizara tan solo como guía en el desarrollo de una ecuación de correlación para el efecto de saturación de vapor venteado.

𝐋𝐒 = 𝟑𝟔𝟓 𝐕𝐕 𝐖𝐕 𝐊 𝐄 𝐊 𝐒 Ecuación : Perdida permanente de almacenamiento 𝛑 𝐕𝐕 = ( ) 𝐃𝟐 𝐇𝐕𝐎 𝟒 Ecuación : Volumen del espacio del vapor del tanque

Factor de expansión del espacio vapor El factor de expansión del espacio de vapor, 𝑲𝑬 , se define como la proporción del volumen de mezcla de aire-vapor expulsado durante un ciclo diario de respiración para el volumen del espacio de vapor del tanque. Una ecuación teórica fue desarrollada para el factor de expansión del espacio vapor basado en un modelo físico del proceso de respiración. La ecuación derivada de la ley ideal de los gases y de la presión, temperatura, volumen y de las condiciones que existe en el espacio de vapor de un tanque de techo fijo que contiene un líquido volátil durante el ciclo diario de calentamiento Factor de saturación de vapor de venteado

El factor de saturación de vapor venteado, 𝑲𝑺 , se define como el cociente entre la media diaria de valores de concentración de vapor saturado almacenado. Cuando 𝐊 𝐒 = 𝟏 , el gas venteado está completamente saturado; cuando 𝐊 𝐒 = 𝟎, el gas venteado no contiene vapor almacenado. Utilizando un modelo teórico para el proceso de transferencia de masa de vapor almacenado de la superficie liquida a la PV de venteo durante el ciclo diario de respiración, una ecuación teórica se desarrolló. Esta ecuación contiene los parámetros pertinentes que afectan al factor de saturación de vapor venteado, 𝑲𝑺 . La ecuación indica 𝐊 𝐒 , tiende hacia 1 cuando merma del espacio de vapor, 𝑯𝑽𝑶 , tiende hacia 0. Asimismo, indica que 𝑲𝑺 tiende hacia 0 tal como la presión de vapor a la temperatura diaria de la superficie del líquido, 𝐏𝐕𝐀 , tiende hacia la presión atmosférica, 𝐏𝐀 . La ecuación contiene un coeficiente de transferencia de masa por la transferencia de vapor desde la superficie del líquido almacenado en la PV de venteo. La información insuficiente estaba disponible para evaluar el coeficiente de transferencia de masa, y por lo tanto, la ecuación teórica solamente es una guía que muestra la dependencia de 𝐊 𝐒 sobre 𝐏𝐕𝐀 , 𝐇𝐕𝐎 y otros parámetros

Rango de temperatura del espacio de vapor El rango diario de temperatura del espacio de vapor ∆𝑻𝑽 , se define como la diferencia entre la temperatura máxima diaria del espacio de vapor 𝑻𝑽𝑿 , y la temperatura mínima diaria del espacio del vapor 𝑻𝑽𝑵 . Un modelo de transferencia de calor fue desarrollado que se describe los procesos de transferencia de calor que se produjeron durante el ciclo diario de calentamiento. Absorción solar superficial La absorción solar α se define como la fracción de la insolación solar absorbida por la superficie.

Las superficies exteriores de tanques de techo fijo son normalmente recubiertas con una capa de pintura para reducir la corrosión y reflejar la insolación solar. Una amplia gama de colores de pintura se has utilizado, a veces con un color diferente en el techo del tanque que en el cuerpo del tanque. La absorción en la superficie del tanque depende del color del tanque, tipo de superficie, y la condición de la superficie. Superficies recién pintadas, o superficie en un buen estado, tendrá una menor absorción de energía solar que superficies intemperadas pintadas o superficies en malas condiciones. Temperatura superficial del líquido Las ecuaciones de pérdida por evaporación permanente por almacenamiento requieren determinar la presión de vapor de almacenaje a la temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, 𝑻𝑳𝑿 , el promedio diario de temperatura de la superficie del líquido, 𝑻𝑳𝑨 , y la temperatura mínima diaria de la superficie, 𝑻𝑳𝑵 Una ecuación teórica fue desarrollada para la estimación de estas temperaturas de la superficie del líquido que se basa en un análisis de transferencia de calor de la superficie liquida durante el ciclo diario de calentamiento. Las ecuaciones resultantes requieren el aporte de la temperatura del líquido a granel, 𝑻𝑩 La temperatura del líquido a granel, 𝑻𝑩 , es el promedio diario de temperatura del líquido de existencia en el tanque de almacenamiento. Esta información esta normalmente disponible a partir de registros de medición del tanque u otros registros de tanques en operación. Si la temperatura del líquido a granel no está disponible, puede ser estimado a partir de la temperatura media diaria del ambiente, 𝑻𝑨𝑨 , y la absorción solar de la pintura del tanque α . Procedimiento para el cálculo de pérdidas El procedimiento para el cálculo de pérdidas por evaporación para todo tipo de tanque se da en la norma del MANUAL OF PETROLEUM STANDARDS, EVAPORATIVE LOSS MEASUREMENT, el cual trata sobre las perdidas por evaporación en tanque

de techo fijo y es la que aplicaremos en el presente trabajo para los cálculos y cuantificaciones . Ecuaciones Los procedimientos para estimar las pérdidas totales por evaporación en almacenamiento o el equivalente a las emisiones de vapor de hidrocarburos a la atmosfera, la volatilidad de la existencia almacenada en tanques de techo fijo, se describen en este punto. Pérdida Total 𝑳𝑻 La pérdida total, 𝑳𝑻 es la suma de la perdida permanente por almacenamiento, 𝑳𝑺 y la perdida de trabajo 𝑳𝑾

𝑳𝑻 (𝒍𝒊𝒃𝒓𝒂𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒂ñ𝒐 ) = 𝑳𝑺 (𝒊𝒃𝒓𝒂𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒂ñ𝒐) + 𝑳𝑾 (𝒊𝒃𝒓𝒂𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒂ñ𝒐) Ecuación : Perdida total

Las siguientes condiciones suponen en el cálculo los procedimientos presentados : a) El tanque es un cilindro vertical b) El liquido almacenado tiene una presión de vapor real no superior a 0.1 psia. c) Los venteos y otras aberturas o respiraderos se han fijado en alrededor de ±0.03 psig (0,5 oz ) Perdidas permanentes de almacenamiento, 𝑳𝑺 La pérdida permanente de almacenamiento, 𝐿𝑆 , se refiere a la perdida de vapores de almacenaje en la que ocurre como consecuencia del espacio de vapor del tanque para

respirar. La pérdida permanente de almacenamiento se puede estimar a partir de la siguiente ecuación: 𝑳𝑺 (𝒍𝒊𝒃𝒓𝒂𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒂ñ𝒐) = 𝟑𝟔𝟓 𝑲𝑬 𝑯𝑽𝑶

𝝅 𝑫𝟐 ( ) 𝑲𝑺 𝑾𝑽 𝟒

Ecuación : Perdida permanente de almacenamiento Dónde: 𝑲𝑬 , 𝑯𝑽𝑶 , 𝑲𝑺 , 𝑾𝑽 , son calculadas a partir de las ecuaciones ………. respectivamente y el diámetro del tanque 𝑲𝑬 (𝒂𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍 ) = 𝟎, 𝟎𝟒 Ecuación : Factor de expansión de espacio de Vapor Una estimación más precisa de 𝑲𝑬 se puede obtener mediante la Ecuación…. cuando el factor de absorción solar (α) es conocido para el tanque fuera de la superficie de color y el promedio diario máximo y mínimo de temperatura ambiente (𝑻𝑴𝑨𝑿 𝒚 𝑻𝑴𝑰𝑵 ) y de la insolación solar total diaria (I) son conocidas por la ubicación del tanque (con el fin de calcular el rango de temperatura diaria de vapor , ∆𝑻𝑽 , desde la ecuación…….. 𝑲𝑬 (𝒂𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍 ) = 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟖 ∆𝑻𝑽 Ecuación : Factor de expansión de espacio de Vapor Dónde: ∆𝑻𝑽 = Rango diario de la temperatura del vapor, en R

𝑲𝑽𝑶 (𝒑𝒊𝒆𝒔 ) = 𝑯𝑺 − 𝑯𝑳 + 𝑯𝑹𝑶 Ecuación : Espacio de vapor corte de luz Dónde: 𝑯𝑺 = Altura de la estructura del tanque, en Pies

𝑯𝑳 = Altura del líquido almacenado, en Pies 𝑯𝑹𝑶 = Mermas del techo, en Pies 𝑲𝑺 (𝒂𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍 ) =

𝟏 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟓𝟑 𝑷𝑽𝑨 𝑯𝑽𝑶

Ecuación : Factor de venteo de saturación de vapor Dónde: 𝑷𝑽𝑨 = Presión de vapor de almacenaje, en psia 𝑾𝑽 (𝒍𝒊𝒃𝒓𝒂𝒔 / 𝒑𝒊𝒆𝒔𝟑 ) =

𝑴𝑽 𝑷𝑽𝑨 𝑹 + 𝑻𝑳𝑨

Ecuación : Densidad del vapor almacenado Dónde: 𝑴𝑽 = Peso molecular del vapor condensado almacenado, en libras por libras-mol 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diario de la superficie del líquido, en R R = Constante del gas ideal (psia 𝑓𝑡 3 / lb-mol ºR)

La constante, 365, en la Ecuación, es el número de eventos que acontece diariamente en un año, y tiene unidades de año−1.La constante, 0,04 en la Ecuación

es

adimensional. La constante 0,0018, en la Ecuación tiene unidades grados Rankine .La constante,

0,053,

en

la

Ecuación

tiene

unidades

de

[(libras por pulgada cuadrada absolutamente) pies ]−1 Variables en la pérdida permanente de almacenamiento La pérdida permanente de almacenamiento, 𝑳𝑺 , esta relacionada con la Ecuación las siguientes variables: a) Volumen de vapor del tanque 𝐕𝐕 , ( expresado en términos de D y 𝐻𝑉𝑂 ) b) Densidad de vapor de almacenaje 𝐖𝐕

c) Factor de expansión del espacio de vapor 𝐊 𝐄 d) Factor de saturación de vapor venteado 𝐊 𝐒 Estas variables pueden ser calculadas usando las Ecuaciones hasta la Merma del espacio de vapor 𝐇𝐕𝐎 La merma del espacio de vapor, es la altura de un cilindro de diámetro del tanque, D, cuyo volumen es equivalente al espacio de volumen de vapor de un tanque de techo fijo, incluyendo el volumen del techo bajo el cono o domo. La figura …. ilustra la geometría de un tanque de techo fijo con techo cónico o techo domo . La merma en el espacio de vapor puede ser determinado a partir de la Ecuación 𝑯𝑽𝑶 (𝒑𝒊𝒆𝒔 ) = 𝑯𝑺 − 𝑯𝑳 + 𝑯𝑹𝑶 Ecuación : Merma del espacio de vapor Dónde: 𝑯𝑽𝑶 = Merma del espacio de vapor, en pies 𝑯𝑺 = Altura de la estructura del tanque, en Pies 𝑯𝑳 = Altura del líquido almacenado, en Pies 𝑯𝑹𝑶 = Mermas del techo (o altura adicional de la estructura equivalente al contenido de volumen bajo techo ), en Pies

FIGURA 1 GEOMETRIA TANQUE DE TECHO FIJO

Fuente: Norma API-MPMS

Techo Cónico Para un techo cónico, la merma del techo ( o altura adicional de la estructura equivalente al contenido de volumen bajo techo ), 𝑯𝑹𝑶 , puede calcular se a partir de la Ecuación 𝑯𝑹𝑶 =

𝟏 𝑯 𝟑 𝑹

Ecuación : Merma del techo Dónde: 𝑯𝑹 = 𝑺 𝑹 𝑹 𝑺

Ecuación : Altura del techo del tanque Dónde: 𝑯𝑹𝑶 = Techo corte de luz (o altura adicional de la estructura equivalente al contenido de volumen bajo techo), en pies 𝑯𝑹 = Altura del techo del tanque, en pies 𝑺𝑹 =Pendiente del techo cónico del tanque, en pies por pie 𝑹𝑺 = Radio de la estructura del tanque, en pies

Si la pendiente del tanque de techo cónico, 𝑺𝑹 , no se conoce, un valor típico de 0,0625 pies por el pie puede ser asumida

Techo Tipo Domo Para un techo tipo domo. La manera del techo (o altura adicional de la estructura equivalente al contenido de volumen bajo el techo ), 𝑯𝑹𝑶 , puede ser determinada a partir de la figura 1 o calculada a partir de la Ecuación 10

𝑯𝑹𝑶 = 𝑯𝑹

𝟏 𝟏 𝑯𝑹 𝟐 [ + ( ) ] 𝟐 𝟔 𝑹𝑺

Ecuación: Merma de techo tipo domo Dónde:

𝑯𝑹 = 𝑹𝑹 − (𝑹𝑹 𝟐 − 𝑹𝑺 𝟐 )

𝟎,𝟓

Ecuación : Altura de techo tipo domo

Dónde: 𝑯𝑹𝑶 = Merma del techo (altura adicional de la estructura equivalente al contenido de volumen bajo el techo), en pies 𝑯𝑹 = Altura del techo del tanque, en pies 𝑹𝑺 = Radio de tanque, en pies 𝑹𝑹 =Radio del techo del tanque tipo domo, en pies

En la figura….

muestra para un techo tipo domo la relación 𝐻𝑅𝑂 : 𝐻𝑅 varia desde

0,500 a 0,666. Esto puede ser comparado con la misma relación para un techo cónico que, a partir de la Ecuación ……, es un valor constante de 0,333.

Figura Corte de la luz de un tanque de techo tipo domo

Fuente: Norma API-MPMS

La norma API 650 indica que el techo del tanque tipo domo, 𝑹𝑹 varia entre un mínimo del 0,8D y un máximo de 1,2D. Si el techo del tanque tipo domo no se conoce, un valor típico de 1.0D puede asumirse. En este caso, las Ecuaciones y , se simplifican en las Ecuaciones . 𝑯𝑹𝑶 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟕 𝑹𝑺 Ecuación : Simplificación de la Ecuación asumiendo un valor de 1,0D

𝑯𝑹 = 𝟎, 𝟐𝟔𝟖 𝑹𝑺 Ecuación : Simplificación de la Ecuación asumiendo un valor de 1,0D

Datos meteorológicos, 𝑻𝑴𝑨𝑿 , 𝑻𝑴𝑰𝑵 , I Los datos meteorológicos

necesarios

para estimar la pérdida permanente de

almacenamiento, 𝑳𝑺 , consiste de: a) Temperatura máxima diaria del ambiente, 𝑻𝑴𝑨𝑿 b) Temperatura mínima diaria del ambiente, 𝑻𝑴𝑰𝑵 c) Insolación solar total diaria sobre una superficie horizontal, I El termino insolación se refiere a la incidencia de la radiación solar. La temperatura diaria máxima y mínima del ambiente se representa en grados Fahrenheit, pero se deben convertir a grados Rankine en la Ecuación y

𝑻𝑨𝑿 = 𝑻𝑴𝑨𝑿 + 𝟒𝟔𝟎 Ecuación: Temperatura máxima diaria del ambiente 𝑻𝑨𝑵 = 𝑻𝑴𝑰𝑵 + 𝟒𝟔𝟎 Ecuación: Temperatura mínima diaria del ambiente Dónde: 𝑻𝑨𝑿 = Temperatura máxima diaria del ambiente , en ºR 𝑻𝑴𝑨𝑿 = Temperatura máxima diaria del ambiente, en ºF 𝑻𝑨𝑵 = Temperatura mínima diaria del ambiente, en ºR 𝑻𝑴𝑰𝑵 = Temperatura mínima diaria del ambiente, en ºF

El promedio diario de la temperatura ambiente, 𝑻𝑨𝑨 , y el rango diario de temperatura ambiente ,∆𝑻𝑨 , puede ser calculada a partir de las Ecuación .y respectivamente

𝑻𝑨𝑨 =

𝑻𝑨𝑿 + 𝑻𝑨𝑵 𝟐

Ecuación: Promedio diario de la temperatura ambiente ∆𝑻𝑨 = 𝑻𝑨𝑿 − 𝑻𝑨𝑵 Ecuación: Rango de la temperatura ambiente diaria

Dónde: 𝑻𝑨𝑨 = Temperatura promedio diario del ambiente, en ºR 𝑻𝑨𝑿 = Temperatura máxima diaria del ambiente, en ºR 𝑻𝑨𝑵 = Temperatura mínima diaria del ambiente, en ºR

∆𝑻𝑨 = Rango diario de temperatura ambiente, en ºR

Absorción Solar de la pintura del tanque, α La absorción solar fuera de la superficie del tanque, α, es una función del color de la superficie del tanque, superficie o tipo de sombra y la condición de la superficie. En la figura ….. se enumera la absorción solar de determinadas superficies del tanque. Si el tanque y el techo están pintados con un color diferente, la Ecuación podrá utilizarse para determinar la absorción solar de la superficie del tanque,α.

∝=

∝𝑹 + ∝𝑺 𝟐

Ecuación : Absorción solar de la superficie del tanque Dónde: ∝ = Absorción solar de la superficie del tanque (sin dimensiones) ∝𝑹 = Absorción solar de la superficie del techo del tanque (sin dimensiones) ∝𝑺 = Absorción solar de la superficie del cuerpo del tanque (sin dimensiones) Figura Absorción Solar en función de las superficies seleccionadas para los tanques

Fuente: Norma API-MPMS Temperatura almacenamiento del liquido La temperatura del líquido de almacenamiento, es la temperatura media del líquido de existencias en el tanque de almacenamiento. Esta información esta normalmente disponible a partir de registros de mediciones del tanque o de otros registro de operaciones del tanque. La temperatura del líquido a granel se utiliza para calcular el promedio diario de temperatura de la superficie del líquido. Si la temperatura del líquido de almacenamiento no está disponible, esta puede ser calculada con la Ecuación 𝑻𝑩 = 𝑻𝑨𝑨 + 𝟔𝜶 − 𝟏 Ecuación : Temperatura del líquido a granel

Donde: 𝑻𝑩 = Temperatura del líquido a granel, en grado R 𝑻𝑨𝑨 = Promedio diario de la temperatura ambiente, en R 𝜶= Absorción solar de la superficie del tanque (sin dimensiones)

Promedio diario de la temperatura en la superficie del líquido,𝑻𝑳𝑨 La temperatura promedio diario de la superficie del liquido 𝑻𝑳𝑨 es usado para calcular la presión de vapor de almacenaje promedio diario de la superficie del líquido, 𝑷𝑽𝑨 Si los datos diarios de la temperatura promedio de la superficie del líquido del tanque no están disponibles, esta temperatura se puede estimar a partir de la Ecuación

𝑻𝑳𝑨 = 𝟎, 𝟒𝟒𝑻𝑨𝑨 + 𝟎, 𝟓𝟔𝑻𝑩 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟗 𝜶𝑰 Ecuación : Promedio diario de la temperatura en la superficie del líquido

Donde: 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diario de la superficie del líquido, en R 𝑻𝑨𝑨 = Temperatura promedio diario del ambiente, en R 𝑻𝑩 = Temperatura del líquido a granel, en R 𝜶 = Tanque de superficie de absorción solar (sin dimensiones) 𝑰 = Insolación solar total diario sobre una superficie horizontal, en Btu/pie2 por dia

La constante 0,44 y 0,56 en la Ecuación es adimensional. La constante 0,0079 en la Ecuación tiene unidades de R pies cuadrados por día por unidad térmica. La combinación de las Ecuaciones y , el promedio diario de temperatura de la superficie puede ser expresada como se muestra en la Ecuación

𝑻𝑳𝑨 = 𝑻𝑨𝑨 + 𝟎, 𝟓𝟔 (∝ −𝟏) + 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟗 𝜶𝑰 Ecuación : Combinación de las ecuaciones Los cálculos de las Ecuaciones y se basan en un modelo de transferencia de calor que asume que las fases líquido y vapor dentro del tanque están en equilibrio entre sí y con las condiciones atmosféricas, pero no tiene en cuenta para efectos de transferencia de calor debido a cambios en la masa (es decir, debido a la existencia de líquidos de

diferente temperatura que entra en el tanque).Cuando un tanque esta frecuentemente lleno o vacío, el promedio diario real de la temperatura de la superficie del líquido, puede desviarse significativamente de esta asunción. Rango diario de temperatura del vapor, ∆𝑻𝑽 El rango diario de temperatura del vapor ∆𝑻𝑽 puede estimarse a partir de la Ecuación ∆𝑻𝑽 = 𝟎, 𝟕𝟐 ∆𝑻𝑨 + 𝟎, 𝟎𝟐𝟖𝜶𝑰 Ecuación : Rango diario de la temperatura del vapor Dónde: ∆𝑻𝑽 = Rango diario de la temperatura del vapor, en R ∆𝑻𝑨 = Rango diario de la temperatura ambiente, en R (𝐓𝐀𝐗 − 𝐓𝐀𝐍 ) = (𝐓𝐌𝐀𝐗 + 𝟒𝟔𝟎 − 𝐓𝐌𝐈𝐍 + 𝟒𝟔𝟎) = (𝐓𝐌𝐀𝐗 − 𝐓𝐌𝐈𝐍 ) I= Insolación solar total diario sobre una superficie horizontal, en unidades térmicas británicas por pie cuadrado día α = Absorción solar de la superficie del tanque (adimensional) Teniendo

en cuenta que ( 𝐓𝐀𝐗 − 𝐓𝐀𝐍 )

es igual a (𝐓𝐌𝐀𝐗 − 𝐓𝐌𝐈𝐍 ), el rango de

temperaturas del vapor diario puede calcularse directamente a partir de los datos meteorológicos usando la Ecuación 𝐓𝐀𝐗 − 𝐓𝐀𝐍 = (𝐓𝐌𝐀𝐗 − 𝐓𝐌𝐈𝐍 ) ∆𝑻𝑽 = 𝟎, 𝟕𝟐 (𝐓𝐌𝐀𝐗 − 𝐓𝐌𝐈𝐍 ) + 𝟎, 𝟎𝟐𝟖𝜶𝑰 Ecuación: Calculo del rango de temperatura La constante, 0,72, en la Ecuación es adimensional. La constante 0,028, en la Ecuación tiene unidades de R pies cuadrados por unidad térmica británica

Temperatura diaria máxima y mínima de la superficie del líquido Las temperaturas diarias máximas y mínimas de la superficie del líquido 𝑻𝑳𝑿 y 𝑻𝑳𝑵 respectivamente, se utilizan para calcular las presiones de vapor de las existencias 𝑷𝑽𝑿 y 𝑷𝑽𝑵 . Si los datos sobre estas temperaturas de la superficie del líquido no están disponibles pueden ser estimadas a partir de la Ecuación

𝑻𝑳𝑿 = 𝑻𝑳𝑨 + 𝟎, 𝟐𝟓 ∆𝑻𝑽 Ecuación: Temperatura diaria máxima de la superficie del liquido

𝑻𝑳𝑵 = 𝑻𝑳𝑨 − 𝟎, 𝟐𝟓 ∆𝑻𝑽 Ecuación: Temperatura diaria mínima de la superficie del liquido

Dónde: 𝑻𝑳𝑿 = Temperatura diaria máxima de la superficie del líquido, en ºR 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diario de la superficie del líquido, en ºR 𝑻𝑳𝑵 = Temperatura mínima diaria de la superficie del líquido, en ºR ∆𝑻𝑽 = Rango diario de la temperatura de vapor, en ªR Peso Molecular del Vapor El peso molecular del vapor, 𝑴𝑽 puede ser determinado por el análisis de muestras de vapor o de cálculo de la composición del líquido.



Almacenaje de petróleo líquido: El peso molecular del vapor de petróleo líquido seleccionado (existencia de multi componentes) está en el grafico….



Almacenaje de derivados de petróleo: A falta de información específica, un típico valor de 64 libras por libra-mol puede asumirse para la gasolina



Almacenaje de petróleo crudo: A falta de información específica, un típico valor

de 50 libras por libra-mol puede asumirse. Dado que una gran

variabilidad se ha observado en el peso molecular del petróleo crudo, no se ha desarrollado un valor, medio para estas existencias

Figura Propiedades del petróleo liquido seleccionado

Fuente: Norma API-MPMS

Presiones de vapor diaria máxima, media, mínima La presión de vapor de almacenaje debe determinarse a tres diferentes temperaturas:

a) Temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, 𝑻𝑳𝑿 b) Temperatura promedio diaria de la superficie del líquido, 𝑻𝑳𝑨 c) Temperatura mínima diría de la superficie del líquido, 𝑻𝑳𝑵 Las tres presiones de vapor de almacenaje correspondiente, 𝑷𝑽𝑿 , 𝑷𝑽𝑨 , 𝑷𝑽𝑵 , pueden calcularse a partir de las Ecuaciones 𝑷𝑽𝑿 = 𝒆𝒙𝒑 [𝑨 − (

𝑩 )] 𝑻𝑳𝑿

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura diaria máxima diaria de la superficie del liquido

𝑷𝑽𝑨 = 𝒆𝒙𝒑 [𝑨 − (

𝑩 )] 𝑻𝑳𝑨

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura diaria media diaria de la superficie del liquido

𝑷𝑽𝑵 = 𝒆𝒙𝒑 [𝑨 − (

𝑩 )] 𝑻𝑳𝑵

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura diaria mínima diaria de la superficie del liquido Dónde 𝑷𝑽𝑿 = Presión de vapor a temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, en psia 𝑷𝑽𝑨 =Presión de vapor a temperatura media diaria de la superficie del líquido, en psia 𝑷𝑽𝑵 =Presión de vapor a temperatura mínima diaria de la superficie del líquido, en psia 𝑻𝑳𝑿 =Temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, en ºR 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diaria de la superficie del líquido, en ºR

𝑻𝑳𝑵 =Temperatura mínima diaria de la superficie del líquido, en ºR A= Constante en la ecuación de presión de vapor (sin dimensiones) B= Constante en la ecuación de presión de vapor, en ºR Exp = Función exponencial Almacenaje de petróleo liquido Para seleccionar la existencia de petróleo liquido , la presión de vapor de almacenaje puede ser calculado a partir de la ecuación…….. , donde las constante A y B son listados en la figura Almacenaje de derivados de petróleo Para derivados de petróleo, la presión de vapor puede ser calculada a partir de las Ecuaciones …….Para derivados de petróleo, la constante Ay B son funciones de la presión de vapor Reíd RVP, Las constante A y B se puede determinar a partir de las figuras……o calculadas a partir de la Ecuación….. 𝐀 = 𝟏𝟓. 𝟔𝟒 − 𝟏. 𝟖𝟓𝟒 𝑺𝟎,𝟓 − (𝟎, 𝟖𝟕𝟒𝟐 − 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟎 𝑺𝟎,𝟓 ) 𝐥𝐧(𝐏𝐕𝐑) Ecuación: Constante A en función de la presión de vapor reíd

𝐁 = 𝟖𝟕𝟒𝟐 − 𝟏𝟎𝟒𝟐 𝑺𝟎,𝟓 − (𝟏𝟎𝟒𝟗 − 𝟏𝟕𝟗, 𝟒 𝑺𝟎,𝟓 ) 𝐥𝐧(𝐏𝐕𝐑) Ecuación: Constante B en función de la presión de vapor reíd

Dónde: PVR= Presión de vapor Reíd de almacenaje, en libras por pulgadas cuadrada (psi)

S = Pendiente de destilación ASTM-86 de productos derivados del petróleo al 10% de volumen evaporado, en ºF/vol% ln= Función logarítmica natural El valor de S, es la pendiente de los datos destilación ASTM-D86 a 10% de volumen evaporado y puede calcularse a partir de los datos de destilación mediante la Ecuación 𝑺=

𝑻𝟏𝟓 − 𝑻𝟓 𝟏𝟎

Ecuación: Pendiente de destilación ASTM-D86 al 10%

Donde: S = Pendiente de destilación ASTM-D86 al 10% del volumen evaporado, en ºF/V% 𝑻𝟓 = Temperatura a la que el 5% de volumen se evapora, en ºF 𝑻𝟏𝟓 = Temperatura a la que el 15% de volumen se evapora, en ºF La constante 10, en la Ecuación…. tiene unidades de volumen por ciento

Figura Coeficiente A de fusión de la presión de vapor

Fuente: Norma API-MPMS

Figura Coeficiente B de fusión de la presión de vapor

Fuente: Norma API-MPMS

Figura Pendiente destilación para el derivado de petróleo almacenado

Fuente: Norma API-MPMS

En ausencia de datos de destilación ASTM-D86 de productos de petróleo, valores aproximados de la pendiente de destilación, S, puede ser usado de la figura…. Almacén de Petróleo Crudo Para almacenaje de petróleo crudo, las presiones de vapor pueden ser calculadas a partir de las Ecuación…. o mediante los datos de la figura. Para petróleo crudo, las constante A y B son funciones solo de la presión de vapor Reid, y puede ser determinado a partir de las figuras… o calculadas a partir de las Ecuaciones……

𝐀 = 𝟏𝟐, 𝟖𝟐 − 𝟎, 𝟗𝟔𝟕𝟐, 𝐥𝐧(𝐏𝐕𝐑) Ecuación: Constante A en función de la presión de vapor reíd, para petróleo crudo 𝐁 = 𝟕𝟐𝟔𝟏 − 𝟏𝟐𝟏𝟔 𝐥𝐧(𝐏𝐕𝐑) Ecuación: Constante B en función de la presión de vapor reíd, para petróleo crudo

Dónde: PVR= Presión de vapor Reíd de almacenaje, en psi

ln = En función logarítmica natural

Figura Coeficiente A de fusión de la presión de vapor de un petróleo almacenado con una presión de vapor reíd de 2 a15 psi, extrapolado a 0,1 psi

Fuente: Norma API-MPMS

Figura Coeficiente B de fusión de la presión de vapor de un petróleo almacenado con una presión de vapor reíd de 2 a15 psi, extrapolado a 0,1 psi

Fuente: Norma API-MPMS Productos Petroquímicos Para seleccionar productos petroquímicos, las presiones de vapor pueden calcularse a partir de la Ecuación… Los valores de las constante A y B se enumeran en la línea inferior de la entrada para la ecuación de Antonie constante, en la tabla 7 de la norma API-MPMS para los productos químicos para los cuales se proporciona valores. Por otra parte, una estimación más precisa de la presión de vapor de productos petroquímicos puede ser calculada a partir de la Ecuación…

𝑷𝑽𝑿 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟗𝟑𝟑𝟕 𝒍𝒐𝒈−𝟏 [𝑨 −

𝑩 ] 𝑻𝑳𝑿 [(𝟓 𝟗 − 𝟐𝟕𝟑, 𝟓)] + 𝑪

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura máxima diaria de la superficie de un producto petroquímico

𝑷𝑽𝑨 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟗𝟑𝟑𝟕 𝒍𝒐𝒈−𝟏 [𝑨 −

𝑩 𝑻 [(𝟓 𝟗𝑳𝑨 − 𝟐𝟕𝟑, 𝟓)] + 𝑪

]

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura media diaria de la superficie de un producto petroquímico

𝑷𝑽𝑵 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟗𝟑𝟑𝟕 𝒍𝒐𝒈−𝟏 [𝑨 −

𝑩 𝑻 [(𝟓 𝟗𝑳𝑵 − 𝟐𝟕𝟑, 𝟓)] + 𝑪

]

Ecuación: Presión de vapor a la temperatura media diaria de la superficie de un producto petroquímico

Dónde: 𝑷𝑽𝑿 = Presión de vapor a la temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, en pisa 𝑷𝑽𝑨 = Presión de vapor a la temperatura media diaria de la superficie del líquido, en pisa 𝑷𝑽𝑵 = Presión de vapor a la temperatura mínima diaria de la superficie del líquido, en pisa 𝑻𝑳𝑿 = Temperatura máxima diaria de la superficie del liquido , en ºR 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diaria de la superficie del liquido , en ºR 𝑻𝑳𝑵 = Temperatura mínima diaria de la superficie del liquido , en ºR A = Constante en la ecuación de presión de vapor B = Constante en la ecuación de presión de vapor, en ºC C = Constante en la ecuación de presión de vapor, en ºC La constante, 0,019337, es un factor de conversión con unidades de libras por pulgada cuadrada absoluta (psia) por milímetro de mercurio. La constante A, B y C están listadas en la tabla 7 de la norma API-MPMS, para determinados productos petroquímicos

Rango diario de presión de vapor El rango diario de presión de vapor de almacenaje, se puede calcular desde la Ecuación….

∆𝑷𝑽 = 𝑷𝑽𝑿 − 𝑷𝑽𝑵 Ecuación: Rango diario de presión de vapor de almacenaje

Dónde: ∆𝑷𝑽 = Rango diario de presión de vapor de almacenaje, en psi 𝑷𝑽𝑿 = Presión de vapor a la temperatura máxima diaria de la superficie del líquido, en psia 𝑷𝑽𝑵 = Presión de vapor a la temperatura diaria mínima de la superficie del líquido, en psia Con el fin de calcular rango diario de presión de vapor de almacenaje, ∆𝑷𝑽 , a partir de la Ecuacion… es necesario

primeramente determinar la presión de vapor a la

temperatura máxima diaria de la superficie del liquido, 𝑻𝑳𝑿 , y la temperatura mínima diaria de la superficie del liquido, 𝑻𝑳𝑵 , Un método aproximado de estimar el Stock diario de vapor es la Ecuación…

∆𝑷𝑽 =

𝟎, 𝟎𝟓 𝑩 𝑷𝑽𝑨 ∆𝑻𝑽 𝑻𝑳𝑨 𝟐

Ecuación: Rango diario de presión de vapor de almacenaje Donde. ∆𝑷𝑽 =Rango diario de presiones de vapor de almacenaje, en psi B = Constante en la ecuación de presión de vapor, en R 𝑷𝑽𝑨 = Presión de vapor a la temperatura media de la superficie del líquido, en psia. 𝑻𝑳𝑨 = Temperatura promedio diaria de la superficie del líquido, en R ∆𝑻𝑽 = Rango diario de temperatura del vapor, en R Aunque la Ecuacion…. es menos preciso que Ecuacion,,es mas fácil de usar ya que requiere de la presión de vapor de almacenaje, solamente la temperatura media de la superficie del liquido 𝑻𝑳𝑨 Rango de ajuste de la presión de venteo del respiradero, El rango de ajuste de la presión de venteo del respiradero, es usada en la Ecuación… y puede calcularse a partir de la Ecuación…. ∆𝑷𝑩 = 𝑷𝑩𝑷 − 𝑷𝑩𝑽 Ecuación: Rango de ajuste de la presión de venteo del respiradero

Donde: ∆𝑷𝑩 = Rango de ajuste de la presión de venteo del respiradero, psi 𝑷𝑩𝑷 = Ajuste de la presión de venteo del respiradero (siempre valor positivo) , en psig 𝑷𝑩𝑽 = Ajustes de la presión de vacío de venteo del respiradero (siempre un valor negativo), en psig

El ajuste de la presión de respiradero 𝑷𝑩𝑷 y el ajuste de la presión de vacio de ventero del respiradero 𝑷𝑩𝑽 deberían estar disponibles por el propietario del tanque o el operador. En caso de información específica, ajuste de la presión de venteo del respiradero y el ajuste de la presión de vacío de venteo del respiradero no está disponible, asumir +0,03 (psig) 𝑷𝑩𝑷 y -0,03 (psig) para calibrar𝑷𝑩𝑽 Si el tanque de techo fijo su construcción es de atornillado o remachado , en la que el techo o planchas de la estructura no están los gases asegurados, asumir que ∆𝑷𝑩 es 0 libras por pulgada cuadrada, aunque el respiradero se utiliza Factor de saturación de vapor venteado, 𝑲𝑺 El factor de saturación

de vapor venteado representa el grado de saturación de

almacenaje del vapor en el vapor venteado. El factor de saturación de vapor venteado puede ser estimado a partir de la Ecuación… o determinar a partir de la figura

𝑲𝑺 (𝒂𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒂𝒍) =

𝟏 𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟓𝟑 𝑷𝑽𝑨 𝑯𝑽𝑶

Ecuación: Factor de venteo de saturación de vapor

Dónde: 𝑲𝑺 = Factor de saturación de vapor venteado (sin dimensiones) 𝑷𝑽𝑨 = Presión de vapor a la temperatura media diaria de la superficie del líquido, psia 𝑯𝑽𝑶 = Espacio de vapor de corte de luz, en pies La

constante

0,053

en

la

Ecuación….

[(𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎)𝑝𝑖𝑒𝑠]−1

tiene

unidades

de

Figura Factor de saturación de vapor de venteado

Fuente: Norma API-MPMS

Densidad de Vapor Condensado Almacenaje de petróleo liquido Para seleccionar la densidad de vapor condensado de un petróleo líquido a 60ºF está dada por la figura… Para productos derivados de petróleo

y petróleo crudo, la densidad de

vapor

condensado de almacenaje 𝑾𝑽𝑪 , es inferior a la densidad del líquido almacenado 𝑾𝑳

.Si esta información no se conoce , se puede calcular a partir de la Ecuación …. , la cual se desarrolló principalmente para gasolina

𝑾𝑽𝑪 = 𝟎, 𝟎𝟖 𝑴𝑽 Ecuación: Densidad de vapor condensado almacenado a 60 ºF

Dónde: 𝑾𝑽𝑪 =Densidad de vapor condensado almacenado, en libras por galón 𝑴𝑽 = Peso molecular del vapor almacenado, en libras por libra-mol La constante, 0,08 en la Ecuación… tiene unidades de libras moles por galón

DESARROLLO DE LA ECUACION DE PERDIDA DE TRABAJO General La ecuación de perdida de trabajo que aparece en esta publicación es esencialmente el mismo

Variables en la perdida de trabajo La pérdida de trabajo 𝑳𝑾 está relacionada en la Ecuación a las siguientes variables: a) Volumen de vapores desplazados, Q( expresado en términos de N, 𝑯𝑳𝑿 y D ) b) Densidad de vapor, 𝑾𝑽 c) Factor de producto, 𝑲𝑷 d) Factor del volumen de venta (saturación), 𝑲𝑵 e) Factor de corrección de ajuste de venteo, 𝑲𝑩 Las variables relacionadas con la densidad de vapor almacenados, 𝑾𝑽 , se indicaron anteriormente. Las variables adicionales en la perdida de trabajo, como la cantidad de material neto anual almacenado, Q: factor de perdida de trabajo en el volumen de venta, 𝑲𝑵 ; factor de perdida de trabajo del producto, 𝑲𝑷 y el factor de corrección de ajuste de venteo, 𝑲𝑩 ; ya se examinaron anteriormente Cantidad de material anual utilizado, Q La cantidad de material neto anual utilizado, Q, tal como se utiliza en esta publicación, es el volumen total de existencias que se bombea dentro del tanque en un año que resulta en un aumento en el nivel de la existencias de líquido en el tanque. Si el llenado y vaciado se produce por igual, y al mismo tiempo a fin que el nivel de líquido no

cambie, el rendimiento neto es cero. La cantidad de material neto anual, utilizado se presentara en la Ecuación…. como función del tanque y del número de movimientos .El volumen del tanque se expresa en términos del diámetro del tanque, D, y de la altura máxima de almacenamiento del líquido, 𝑯𝑳𝑿 . Factor de movimiento (volumen de venta), ), 𝑲𝑵 Para tanques donde la cantidad de material neto anual utilizado, Q, es grande , produciendo frecuentemente movimiento en el tanque ( mas de 36 movimientos por año), la mezcla de vapor venteado air-stock no es saturado con el vapor almacenado. La pérdida de trabajo de factor de movimiento, ), 𝑲𝑵 , se utiliza para tener en cuenta esta falta de condición de saturación en el vapor venteado. El factor de movimiento se puede determinar a partir de la figura… o calculada de Ecuación…. El índice de movimiento de almacenaje, N, puede calcularse a partir de la ecuación 𝟓, 𝟔𝟏𝟒 𝑸 𝑵= 𝝅 ( 𝟒 ) 𝑫𝟐 𝑯𝑳𝑿 Dónde: N = Índice de rotación de existencia, en renovaciones de negocios por año Q= Movimiento anual neto de almacenaje (asociada con el aumento del nivel de líquido almacenado en el tanque), en barriles por año D= Diámetro del tanque, en pies 𝑯𝑳𝑿 = Altura máxima del líquido almacenado, en pies

Figura Factor de saturación de vapor de venteado

Factor de producto,𝑲𝑷 El factor de producto en la perdida de trabajo, 𝑲𝑷 cuenta para el efecto de diferentes tipos de líquido almacenado en las perdidas por evaporación durante la operación del tanque. El uso de este factor del producto solo aplica a las pérdidas de trabajo y no debe utilizarse para estimar perdidas de almacenamiento permanente. Los factores de producto han sido desarrollados para múltiples mezcladas de hidrocarburos líquidos, incluidas el almacenamiento de petróleo crudo y derivados de petróleo (como gasolina y naftas), así como de un solo componente de un producto petroquímico almacenado.

𝑲𝑷 = 𝟎, 𝟕𝟓 Ecuación: Factor de perdida por trabajo para petróleo crudo 𝑲𝑷 = 𝟏, 𝟎𝟎 Ecuación: Factor de pérdidas por trabajo para derivados de petróleo 𝑲𝑷 = 𝟏, 𝟎𝟎

Ecuación: Factor de perdida por trabajo para un solo componente de un producto petroquímico Ajuste del factor de corrección de venteo, 𝑲𝑩 El cálculo de ajuste del factor de corrección de venteo se realiza en dos pasos .El primer paso es chequear para determinar si la compresión del espacio vacío de vapor durante el llenado, antes de la apertura de venteo, es suficiente para lograr la concentración de vapores en el espacio superior por encima del punto de saturación. Si la concentración de vapores se demuestra que llega al punto de saturación, se asume que la condensación se lleve a cabo.

La reducción de cantidad de vapor debido a la condensación se calculara de acuerdo con las leyes del gas ideal, tal como está formulada en la Ecuación….

Servicio

Tanque de Almacenamiento de Gasolina Especial

Numero CLHB S.A.

185

Ubicación

Zona de Tanques

Tipo

Cilíndrico vertical Soldado

Material

Planchas de acero de 3/16"

Área del Cuerpo

153 mts2

Área del Techo

92.59

Color

Blanco

Altura

9 mts 14 cm

Diámetro

10mts 66 cm

Capacidad Bruta

816.6 m3

Capacidad Neta

747.4 m3

Tipo de Techo/ Espesor

Cónico-fijo

Tipo de Fondo

Plano soldado de 3/16"

Olla de drenaje

24"

Válvula de recepción

4 x 150 ANSI

Válvula de despacho

4 x 150 ANSI

Válvula de Drenaje

2 x 150 ANSI

Válvula de Presión -vacío

4"

Válvula de Alivio

Cuenta con val. Alivio en 3 líneas

Venteo

Válvula de presión y vacío

Tipo de Boca de Medición

Bisagra

Conexión de Espuma

Si

Entrada de Hombre

2 de 24" de diámetro

Indicador de nivel

No

Tipo de Escalera

Espiral con baranda de protección

Base Soporte

Relleno Compactado

Conexiones Especiales

No

Descripción Tanque tipo de tanque Diámetro Radio Inclinación del cono del techo Altura del cono del techo Roof outage(altura equivalente al volumen contenido bajo el techo) Altura del cuerpo del tanque Altura de trabajo Espacio de vapor(del roof outage) PI(constante) Volumen total del espacio de vapor del tanque

Símbolo 185 Techo fijo cónico

Valor

D Rs SR HR

2 1,24671916 0,0625 0,077919948

HRO HS

259,707185 29,986876

HL HVO π VV

1,689715 28,37508095 3,141592654 55,57

Unidad

PIES PIES PIES POR PIE PIES PIES PIES PIES PIES ADIMENSIONAL PIES CUBICOS

Descripcion Maxima temperatura ambiente diaria Minima temperatura ambiente diaria Promedio de temperatura ambiente diaria Rango de temperatura ambiente diaria

Simbolo TAX TAN TAA ∆TA

Valor 505 472 488,5 33

Unidad º RANKINE º RANKINE º RANKINE º RANKINE

Simbolo

Valor

Unidad

Factor de absorcion de la pintura del techo

αR

0,34

ADIMENSIONAL

Factor de absorcion de la pintura del cuerpo

αs

0,34

ADIMENSIONAL

Factor de absorcion solar total

α

0,34

ADIMENSIONAL

Descripcion

Descripcion Promedio diario de temperatura ambiente Factor de absorcion solar Temperatura del volumen de liquido Absorcion solar diaria Promedio diario de la temperatura en la superficie del liquido Rango de temperatura ambiente diaria Rango de temperatura de vapor Maxima temperatura diaria en la superficie del liquido Minima temperatura diaria en la superficie del liquido

Simbolo TAA α TB I

Valor 488,5 0,34 484,54 1.537,33

Unidad º RANKINE ºRANKINE º RANKINE BTU/PIE2

TLA

490,4116732

º RANKINE

∆TA ∆TV TLX TLN

33 38,39539874 500,0105229 500,0105229

º RANKINE º RANKINE º RANKINE º RANKINE

Descripcion Peso molecular de vapor del producto Presion de vapor Reid Constante de la ecuación de presión de vapor Constante de la ecuación de presión de vapor Máxima temperatura diaria en la superficie del liquido Presión de vapor del liquido a la máxima temperatura diaria del liquido Promedio diario de temperatura en la superficie del liquido Presión de vapor absoluta al promedio de temp. Diaria del liquido Temperatura mínima diaria en la superficie del liquido Presión de vapor del liquido a la mínima temp. Diaria del liquido Rango de presión de vapor del liquido

Simbolo MV RVP A B

Valor 68 8,5 0,137816544 5611,993204

Unidad LIBRAS POR LIBRA- MOL PSI ADIMENSIONAL ADIMENSIONAL

TLX

500,0105229

º RANKINE

PVX

1,53264E-05

PSI

TLA

490,4116732

º RANKINE

PVA

1,23036E-05

PSI

TLN

500,0105229

º RANKINE

PVN

1,53264E-05

PSI/ABSOLUTA

∆PV

0

PSI/ABSOLUTA

Descripcion Densidad de vapor del sotck Peso molecular de vapor del producto Presion de vapor absoluta al promedio de temp. Diaria del liquido Constante de gas ideal Promedio diario de temperatura en la superficie del liquido

Descripcion Factor de expansion del espacio de vapor Presion de respiracion ed tanque (valvula) siempre positivo Presion de vacio de tanque(valvula) siempre negativo Rango de presion de respiracion Rango de presion de vapor diaria del stock Presion atmosferica del sitio del tanque Presion de vapor absoluta al promedio de temperatura diaria del liquido Rango de temperatura de vapor Promedio diario de temperatura en superficie del liquido

Simbolo WV MV

Valor 1,58994E-07 68

Unidad LIBRAS POR PIE CUBICO LIBRAS POR LIBRA-MOL

PVA

1,23036E-05

PSI

R

10,73

ft3 *PSI/ºR.lbmol

TLA

490,4116732

º RANKINE

Simbolo KE

Valor 0,069111718

Unidad ADIMENSIONAL

PBP

0.03

PSI

PBV ∆PB ∆PV PA

-0,03 0,06 0,955389599 14,75

PSI PSI PSI PSI/ABSOLUTA

PVA

6,137815202

PSI/ABSOLUTA

∆TV

45,9321923

º RANKINE

TLA

539,2874114

º RANKINE

Descripcion Factor de saturación del vapor venteado Presión de vapor absoluta al promedio de temp. Diaria del liquido Espacio de vapor outage

Simbolo KS

Valor 0,99981223

Unidad ADIMENSIONAL

PVA

1,23036E-05

PSI/ABSOLUTA

Descripcion Perdidas en almacenamiento en libras por año Volumen total del espacio de vapor del tanque Densidad de vapor del sotck Factor de expansión del espacio de vapor

Simbolo LS VV WV KE

Valor 5.947,01 27.908,61 0,072127805 0,082677946

Unidad LIBRAS POR AÑO PIES CUBICOS LIBRAS POR PIE CUBICO ADIMENSIONAL

KS

0,097898334

ADIMENSIONAL

Factor de saturación del vapor venteado

HVO

288,004346

PIES

Descripcion Peso molecular de vapor del producto Densidad de vapor condensado a 60 °F Perdidas en almacenamiento en libras por año

Simbolo MV WVC LS

Valor 68 5,44 5.606.668,73

Unidad LIBRAS POR LIBRA- MOL LIBRAS POR GALON LIBRAS POR AÑO

Descripcion

Simbolo

Valor

Unidad

Calculo de perdidas por trabajo Peso molecular de vapor del producto Presion de vapor absoluta al promedio de temp. Diaria del liquido Constante de la ecuacion de presion de vapor Constante de la ecuacion de presion de vapor Promedio diario ed la temperatura en la superficie del liquido Stock anual movilizado por tanque Factor de renovacion Rata de renovacion Volumen maximo del liquido del tanque Altura maxima de producto llenado Factor de perdida por trabajo Densidad de vapor condensado a 60 °F

LW MV PVA A B TLA Q KN N VLX HLX KP WVC

68 6,137815202 11,78101879 5.374,83 539,2874114 4.417,32 0,352560226 179682,9222 27.019,25 36,5163 1 5,44

LIBRAS POR AÑO LIBRAS POR LIBRA- MOL PSI ADIMENSIONAL ADIMENSIONAL º RANKINE BARRILES POR AÑO ADIMENSIONAL RENOVACIONES POR AÑO PIES CUBICOS PIES ADIMENSIONAL LIBRAS POR GALON

CAPITULO IV ANALISIS ECONOM

4.1 Presupuesto de Materiales ITEM

DETALLE

DESCRIPCION

UNIDAD

CANTIDAD

COSTO (USD)

TOTAL (USD)

1

Estructura

Tubería de aluminio de

m

198

3,56

704

1 plg 2

Anillo perimetral

Tipo RIM CHANEL

m

40,8

180

7.344

3

Láminas de

Aluminio espesor 0.025"

m2

132,73

20

2.654,60

Tipo CHECK BALL

piezas

6

70

420

Tuebria de aluminio de

m

66

80

5.280

m

46,8

3,56

166.61

piezas

43

350

15.050

m

43,5

130

5.655

piezas

1

220

220

cubierta 4

Drenaje de cubierta

5

Pontones

4 pulg 6

7

Soporte de la

Tuberia de aluminio de

cubierta

1 plg por 1,80 metros

Sello primario

Tipo zapata mecanica con tijeras

8

9

Barrera de

Tipo teflon laminado de

vapores

18 plg

Accesorios

Los materiales necesarios deben cumplir con la Norma ASME B96.1

4.2 Presupuesto de Contratación para la Implementación

Los costos de contratación de servicio complementarios por trabajos en caliente y incluyen solo mano de obra y obras mecánicas de armado, quedando como inversión propia la adquisición de equipos y accesorios para el sistema de medición

4.3 Presupuesto para la ejecución de Obras DETALLE

CANTIDAD

SUELDO MES

DIAS TRABAJADOS

TOTAL ($us)

($us)

Coordinador

1

800

30

800

Soldador Especificado

1

1.189

30

1.189

Soldador Especificado

1

1.189

30

1.189

Esmerilador

1

300

30

300

Ayudante General

3

750

30

750

Encargado del Montaje

1

1.900

30

1.900

Ayudante Especializado

2

1.000

30

1.000

Se considera una cuadrilla de trabajo a cargo de un Supervisor de Obra, un Supervisor de SMS y un analista de calidad de Proyecto, teniendo en contraparte la parte técnica de la Empresa, se debe considerar que la Fiscalización es netamente de la parte operativa de YPFB Logística S.A como interesado del Proyecto, cada etapa considera su cronograma de acuerdo a inicio de Obra

VILLA MONTES

PROYECTO: PROPUESTA DE IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE TECHO FLOTANTE INTERNO EN EL TANQUE Nº185 DE AL MACENAJE GASOLINA ESPECIAL EN LA ESTACION DE YPFB- LOGISTICA

UNIVERSIDAD:

U.A.J.M.S.

LAMINA #

PLANO:

VISTA ISOMETRICO

CARRERA: ING. PETROLEO Y GAS NATURAL

ELABORADO

LUGAR: PLANTA V.M. YPFB LOGISTICA BARRIO: FERROBIARIO AREA: RECEPCION DE HC

ESC. 1:100

FECHA:

SOPORTE (TOP MONTAJE) SOPORTE (TOP MONTAJE) SOPORTE (TOP MONTAJE) TORNILLO ELEMENTO DE UNION

ELEMENTO DE UNION DE ALUMINIO

ALOJAMIENTO DE SOPORTE ALOJAMIENTO DE SOPORTE

VIGA PRINCIPAL TORNILLO

TUBO DE SOPORTE

ALOJAMIENTO DE SOPORTE

TORNILLO

TUBO DE SOPORTE

PERFIL DE BAJO

TORNILLO

NUEZ

ELEMENTO DE UNION DE ALUMINIO

NUEZ

TORNILLO

TORNILLO

PERFIL ANGULAR

VIGA PRINCIPAL

ROSCA S

PINZA DE CANAL SUPERIOR

PERNO DE ¾” A LO LARGO DE LA LONGITUD DE LA VIGA

VIGA PRINCIPAL PINCH LAVADORA

PONTOON SILLA CABEZA DE PONTON PINCH LAVADORA

PONTOON CORREA

PONTOON

CABEZA DE PONTON