• Author / Uploaded
• Steven Paico Soplopuco

• Categories
• Soldadura
• Tanques
• Gasolina
• Aluminio
• Blanco

Citation preview

“TANQUES

DE ALMACENAMIENTO SEGÚN LA NORMA API -650”

CURSO : MAQUINARIA INDUSTRIAL INTEGRANTES:  Salvador Saravia ,Luis Alfredo  Rodríguez Ruiz ,Álvaro Alberto  Oruna Cruz ,Paul Alejandro  Fernandez Urbano Jhonny Frank

TANQUES DE ALMACENAMIENTO Los tanques de almacenamiento suelen ser usados para almacenar líquidos, y son ampliamente utilizados en las industrias de gases, del petróleo, y química, y principalmente su uso más notable es el dado en las refinerías

Está sometido a presiones atmosféricas o presión internas relativamente bajas, aptos para contener reservas suficientes de productos, para su posterior comercialización y/o distribución.

CLASIFICACIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO : Los tanques de almacenamiento se pueden clasificar de la siguiente manera :

Los tanques de almacenamiento se pueden clasificar de la siguiente manera : 

Por su forma:



Por su construcción:



Por el producto

POR SU FORMA : 

TANQUES CILINDRICOS HORIZONTALES

Son de mediana capacidad de almacenaje (V < 150 m3). Presentan problemas de fallas de corte y flexión 

TANQUES CILINDRICOS VERTICALES

Permiten almacenar grandes cantidades de volúmenes con un costo bajo. Solo se puede utilizar a presión atmosférica o presiones internas pequeñas Estos a su vez pueden ser clasificados según los distintos aspectos:   

Tipo de cobertura: abiertos o techados Tipo de techo: fijo o flotante. Tipo de fondo: plano o cónico

POR SU FORMA : 

TANQUES CUADRADOS O RECTANGULARES

Se emplean para almacenar productos no agresivos (agua, mieles, jarabes, etc.) y son de baja capacidad ( V < 20 m3). Son construidos generalmente de acero al carbono y operan a presión atmosférica 

TANQUES ESFERICOS

Son utilizados para el almacenamiento de aceites muy volátiles que desarrollan alta presión de vapor. 

TANQUES ESFERICOS

Son utilizados para el almacenamiento de aceites muy volátiles que desarrollan alta presión de vapor. Se usan principalmente para el abastecimiento de gasolinas, GLP, etc. Capaces de resistir a las deformaciones

CLASIFICACION DEL TANQUE BAJO LA NORMA A.P.I La norma estándar A.PI 650 clasifica de acuerdo al tipo de techo con lo cual son diseñados y estas se dividen en: 

De techo fijo: suelen presentar formas de cúpula o formas escalonadas, los tanques de gran capacidad suelen tener generalmente un techo escalonado, traslapado de placas entre si, con soportes intermedios, que son capaces de soportar cargas vivas de diseño como la nieve, viento y cargas humanas.

estos tipos de techos se emplean para contener productos no volátiles o de bajo contenido de inflamables como : agua, diésel, alfalto, petróleo crudo, nafta, etc. 

De techo flotane: estos tipos de techos se emplean para almacenar productos con altos contenido de volátiles como son: alcohol, gasolinas y combustibles en general.

POR SU CONSTRUCCION TANQUE DE EMPERNADO

ALMACENAMIENTO

Los tanques empernados API estandarizados están disponibles en capacidad nominal de 100 a 10000 barriles, diseñados a una presión atmosférica dentro de los tanques. Estos tanques ofrecen la ventaja de ser fácilmente transportados en cualquier localidad y levantados manualmente.

TANQUE SOLDADO

DE

ALMACENAMIENTO

Almacenan capacidades que varían de 65 a 350000 barriles. Son fuertes y seguros contra escurrimientos, pero son costosos y no se desarman fácilmente en caso de que se desee moverlos a otra localización.

POR EL PRODUCTO

PARTES DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO    

                

Válvula de venteo Entrada Hombre Disco Central Y Columna Central Boca de sondeo Boca de limpieza Base de hormigón Servomecanismos Radar Instalación contra incendios Serpentín de calefacción Agitadores Válvulas de presión y vacío Cartelas Orejas de izaje Plataformas y pasadizos Anillos de soporte Columnas exteriores Techos Drenajes Embocadura para entrada y salida del producto Redes de salida y entrada de flujo

PARTES DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO

CODIGOS EMPLEADOS EN DISEÑO Y CALCULO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO API Standard 650 : es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, aéreos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 1.5 psig y a temperaturas no superiores a 121°C. API Standard 620 : Es aplicable a grandes tanques horizontales o verticales soldados en el campo, aéreos que operan a presiones en el espacio vapor menores a 2.5 psig y a temperaturas no superiores a 93°C.

NORMAS APLICABLES En nuestro país, comúnmente se diseña según normas API que hacen referencia a los materiales fijados por las normas ASTM, y se siguen las normas de seguridad dadas por NFPA.

•ASTM •API •NFPA •STI

American Society for Testing Materials American Petroleum Institute National Fire Protection Association Steel Tank Institute

TIPOS DE COLORES PARA EL ALMACENAJE DE CADA PRODUCTO Un tanque que almacena petróleo combustible, el color preferido para este tipo de combustible es el negro, por la absorción de calor que este color propicia, y hace más fluido el petróleo al ganar en temperatura. Los productos blancos del petróleo (diésel, queroseno, naftas y gasolinas) deben estar almacenados en tanques en que el color de la pintura haga reflexión a la luz, por lo que en estos casos se escoge el aluminio brillante para el envolvente, y el blanco brillante para el techo. Producto

Color primario

Color secundario

Envolvente

Techo

Gas licuado de petróleo

Blanco brillante

-

Blanco brillante

-

Gasolina de aviación

Naranja

-

Aluminio

Blanco brillante

Gasolina especial

Bermellón (rojo)

Azul trianón

Aluminio

Blanco brillante

Gasolina regular

Bermellón (rojo)

-

Aluminio

Blanco brillante

Nafta industrial

Turquesa

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Nafta especial

Bermellón (rojo)

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Solventes

Verde turquesa

-

Aluminio

Blanco brillante

Tolueno

Azul claro

-

Aluminio

Blanco brillante

Turbocombustible

Gris acero

-

Aluminio

Blanco brillante

Gris acero

-

Aluminio

Blanco brillante

Queroseno

Verde esmeralda

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Combustible diesel

Amarillo tostado

-

Aluminio

Blanco brillante

Aceites lubricantes

Cocoa

-

Aluminio

Blanco brillante

Aceite usado

Cocoa

Negro brillante

Negro mate

Negro mate

Petróleo combustible

Blanco brillante

-

Negro mate

Negro mate

Petróleo crudo

Negro brillante

Verde manzana

Aluminio

Blanco brillante

Asfalto

Ferroprotector negro

-

Ferroprotector negro

Ferroprotector negro

Alcohol desnaturaliza-do

Azul trianon

-

Aluminio

Blanco brillante

Agua

Gris dublin

-

Gris dublin

Gris dublin

producción nacional Turbocombustible exportación

MATERIALES PARA TANQUES  ACEROS ASTM A-36 (Hasta planchas de 1½” de espesor )  ACEROS ASTM A-283 (Grado C hasta planchas de 1 ½” de espesor)  ACEROS ASTM A-283 (Grado D hasta planchas de ¾” de espesor)

MATERIALES PARA RECIPIENTES A PRESION  ACEROS ASTM A-285 (Grado C hasta planchas de 1 1/2” de espesor)

REVESTIMIENTO PARA TANQUES  Se puede recubrir por procedimientos galvánicos, estañado, cobreado, recubrir con cauchos, utilizar pinturas anticorrosivas de acuerdo a los requerimientos del material que se va almacenar

MATERIALES PARA SOLDADURA  El estándar A.P.I. 650, se auxilia del Código A.S.M.E. sección IX para dar los alineamientos que han de seguirse en la unión y/o soldado de materiales.  La soldadura será sometida a pruebas y ensayos como: ultrasonido, radiografiado, líquidos penetrantes, dureza, etc., donde la calidad de la soldadura es responsabilidad del fabricante.  Todas las soldaduras serán aplicadas mediante el proceso de arco eléctrico sumergido, arco con gas inerte o electrodos recubiertos.

PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA EN LOS TANQUES

RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCION DEL CASCO DEL TANQUE  El casco del recipiente debe diseñarse de modo que todos los paños o anillos queden realmente verticales  Alternar las costuras verticales por lo menos 5 veces el espesor de la plancha mas gruesa.  Se debe suministrarse ángulos o canales rolados en la parte superior del casco.  Para tanques de D=35 pies o menor se requiere ángulo : L- 2 ½” x 2 ½” x ¼”  Para tanques desde D=35 pies - 60 pies se requiere ángulos L – 2 ½” x 2 ½”x 5/16”  Para tanques de D =60 pies se requiere ángulo L – 2 ½” x 2 ½”x 3/8”

VOLUMEN DEL DISEÑO DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO Según recomendación de la norma API para calcular el volumen de diseño se debe considerar una variación de temperatura , este organismo considera un caso extremo de variación de temperatura de 50°C (ΔT =50°C) de esta forma tenemos lo siguiente :

DISEÑO Y CALCULO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO SEGÚN LA NORMA API-650

CONSIDERACIONES USADAS EN EL DISEÑO Para el diseño y cálculo de tanques de almacenamiento, el usuario deberá proporcionar los datos y la información necesaria para llevar a cabo el proyecto. La información mínima requerida (condiciones de operación y de diseño) es: volumen, temperatura, peso específico del líquido, corrosión permisible, velocidad del viento, coeficientes sísmicos de la zona, etc.

El sobre espesor por corrosión que especificará el usuario se incluirá en cuerpo, fondo, techo y estructura, y sólo se agrega al final del cálculo de cada uno de los elementos del tanque, debido a que la agresividad química no es lo mismo para el fluido en estado líquido o gaseoso y en algunos casos hasta para los lodo. El fabricante tiene la obligación de cumplir con todas las especificaciones y Normas que marca el estándar y que acuerde con el usuario, las cuales serán supervisadas y evaluadas por el personal que designe el usuario.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO CALCULO DEL DIAMETRO Y LA ALTURA DEL TANQUE : Para tanques grandes y por consideración de costo se suele utilizar esta relación

VD: VOLUMEN DE DISEÑO (m3) V: VOLUMEN REAL QUE OCUPA EL TANQUE (m3) α:COEFICIENTE DILATACION DEL COMBUSTIBLE ( 1/ºC) H: ALTURA DEL TANQUE (m) ▲T: VARIACION DE LA TEMPERATURA (ºC) : VARIACION DE VOLUMEN DEBIDO A LA TEMPERATURA (m3)

DISEÑO DE FONDO El diseño del fondo de los tanques de almacenamiento depende de las siguientes consideraciones: Los cimientos usados para soportar el tanque, el método que se utilizará para desalojar el producto almacenado, el grado de sedimentación de sólidos en suspensión, la corrosión del fondo y el tamaño del tanque. Lo que nos conduce al uso de un fondo plano, donde la resistencia permisible del suelo deberá ser por lo menos de 1,465 Kg/cm2 (3,000 lb/pie2). Los fondos de tanques de almacenamiento cilíndricos verticales son generalmente fabricados de placas de acero con un espesor menor al usado en el cuerpo. la función del fondo es lograr la hermeticidad para que el producto no se filtre por la base

TABLA 2.1 ESPESOR MÍNIMO DEL FONDO (MILÍMETROS)

Figura 8.5 Método de preparación de las placas traslapadas del fondo, debajo de la envolvente del tanque

DISEÑO Y CÁLCULO DEL CUERPO El esfuerzo máximo permisible de diseño (Sd) y de prueba hidrostática (St), se muestra en la tabla 2.3, recomendado por el estándar API 650 en el diseño de tanques de almacenamiento. Tabla 2.3 Materiales más comunes y esfuerzos permisibles (Kg/cm2) ESFUERZO DE DISEÑO ESPECIFICACION

GRADO

ESFUERZO EN PUNTO CEDENCIA

ESFUERZO DE PRUEBA

ESFUERZO A LA TENSION

ASTM A-283 A-285 A-131 A-36 A-131

C C A,B,CS EH36

A-442 A-442

A-573 A-573 A-573

A-516 A-516 A-516 A516

A-662 A-662

A-537 A-537

A-633 A-678 A-678 A737

2110 2110 2390 2530 2580

3870 3870 4080 4080 4990

1410 1410 1600 1630 1200

1580 1580 1750 1750 2140

2110 2250

3870 4220

1410 1500

1580 1690

2250 2460 2950

4080 4570 4920

1500 1640 1970

1690 1850 2110

2110 2250 2460 2670

3870 4220 4570 4920

1410 1500 1640 1780

1580 1690 1850 2000

2810 3020

4570 4920

1830 1970

1960 2110

3510 4220

4920 5620

1970 2250

2110 2410

3510 3510 4220 3510

4920 4920 5620 4920

1970 1970 2250 1970

2110 2110 2410 2110

55 60

58 65 70

55 60 65 70

BC

12

C,D A B B

DISEÑO Y CÁLCULO DEL CUERPO

El espesor requerido para el casco del tanque de almacenamiento será el espesor mayor de los espesores de condición de diseño incluyendo cualquier tolerancia de corrosión o del espesor de prueba hidrostática pero los espesores del casco no deberán ser menores de acuerdo al siguiente cuadro

Diámetro nominal Espesor mínimo en en metros milímetros D< 15.24

4.76

15.24 < D < 36.576

6.35

36.576 < D < 60.96

7.93

D> 60.96

9.52

CÁLCULO DE ESPESORES DEL CUERPO POR EL MÉTODO DE UN PIE Con este método se calcula el espesor requerido de la pared del tanque, por condiciones de diseño y de prueba hidrostática, considerando una sección transversal ubicada a 304.8 mm. (1 pie) por debajo de la unión de cada anillo. Este método sólo es aplicable en tanques con un diámetro igual o menor a 60,960mm. (200pies). DONDE: td = Espesores por condiciones de diseño (mm.). tt = Espesor por prueba hidrostática (mm.). D = Diámetro nominal del tanque (cm) H = Altura de diseño del nivel del líquido (cm.). G = Densidad relativa del líquido a almacenar o del agua CA = Corrosión permisible (mm.). Sd = Esfuerzo permisible por condiciones de diseño (Kg/cm2). St = Esfuerzo permisible por condiciones de prueba hidrostática (Kg/cm2).

SOLDADURA DEL CUERPO CON EL FONDO

Las placas del techo tendrán un espesor mínimo nominal de 4.7 mm. (3/16 pulg.)

Todos los miembros estructurales internos y externos de techos soportados tendrán un espesor mínimo nominal de 4.32 mm. (0.17 pulg.) en cualquier componente de estos.

TECHO CONICO AUTOSOPORTADO: Son empleados en tanques relativamente pequeños. Este consiste en un cono formado de placas soldadas a tope.

Los techos cónicos auto soportados tendrán como máximo una pendiente de 9:12 (37°), y como mínimo 2:12 (9.5°), con respecto a la horizontal. El espesor estará determinado por la siguiente expresión, pero no deberá ser menor de 4.76 mm. (3/16 pulg.), y no mayor de 12.7 mm. (1/2 pulg.).

DISEÑO Y CÁLCULO DE TECHOS Como se mencionó anteriormente, los tanques de almacenamiento pueden clasificarse por el tipo de cubierta en: 1.

De techos fijos: (De cono, domo y sombrilla) Soportados (mediante estructura) Auto soportados (para el caso de techos cónicos de tanques de gran diámetro).

2. De techos flotante. Los techos son diseñados para soportar una carga viva de por lo menos, 1.76Kg/cm2 ó (25lb /pie2), más la carga muerta ocasionada por el mismo.

DONDE: Tt = Espesor mínimo requerido (cm.). D = Diámetro medio del tanque (cm.). θ = Ángulo con respecto a la horizontal (grados). NOTA :

Este espesor será incrementado en la siguiente relación cuando la suma de las cargas muertas más las cargas vivas excedan 220 Kg /m2 (45 lb / pie2 ), más cualquier corrosión permisible. Para este tipo de techos, se recomienda un espesor de 4.76 mm. (3/16 pulg.) a 9.52 mm. (3/8 pulg.)

Cm = Carga muerta (Kg/m2). Cv = Carga viva (Kg/m2).

DISEÑO Y CÁLCULO DE TECHOS CÓNICOS SOPORTADOS Los techos cónicos soportados se usan generalmente para tanques de gran diámetro, los cuales consisten en un cono formado a partir de placas soldadas a traslape, soportadas por una estructura, compuesta de columnas, trabes y largueros. La pendiente del techo deberá ser de 6.35 en 304.8mm. (1/4 en 12 pulg.) o mayor si lo especifica el usuario, pero lo recomendable es una pendiente de 19 en 305mm. (3/4 en 12 pulg.) ó menor si la especifica el usuario. Las columnas para soportar la estructura del techo se seleccionan a partir de perfiles estructurales, o puede usarse tubería de acero.

TECHO

PARTES PRINCIPALES DE UN TANQUE CON TECHO SOPORTADO

LARGEROS

CASCO O CUERPO

COLUMNA

FONDO

BASE DE COLUMNA

VIGAS

ANILLOS DE REFUERZO SUPERIORES PARA VIENTO. MODULO DE RIGIDEZ DEL PERFIL DEL ANILLO DE REFUERZO (Z) :

DONDE :

𝒁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝑯

Z=Módulo de rigidez del perfil (𝑝𝑢𝑙𝑔3 ) D = Diámetro del tanque (pies) H= Altura del tanque (pies) Las Tablas fueron hechas tomando en cuenta la velocidad del viento de : 100 millas/hora. Cuando la velocidad del viento es mayor o menor que 100 millas/hora se multiplica este factor: (𝑉 100)2

𝒁 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏 ∗ 𝑫𝟐 ∗ 𝑯 ∗ (𝑽

𝟐 𝟏𝟎𝟎)