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INGENIERIA PETROLERA (UMSA)

TRANASPORTE Y LAMACENAJE DE HIDROCARBUROS

Índice. 1. OBJETIVOS. 1.1. 1.2.

OBJETIVOS GENERALES. OBJETIVOS ESPECIFICOS.

2. JUSTIFICACION. 2.1.

PROBLEMAS EN EL ALNACENAMIENTO.

3. DEFINICION DE CONCEPTOS. 4. MARCO TEORICO.

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

INTRODUCCION. INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO. COMO FUNCIONA UNA INSTALACION DE ALMACENAMIENTO. ¿CÓMO SE DESARROLLA EL PROCESO DE CARGA DE LOS CAMIONES CISTERNA? EL RESPETO POR EL MEDIO AMBIENTE.

5. IMPORTANCIA DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO. 6. CLASIFICACION. 7. NORMAS APLICABLES.

8. MATERIALES ENPLEADOS EN TANQUES DE ALMACENAJE. 9. TIPOS DE TANQUES. 9.1.

TANQUES DE ALMACENANIENTO PARA LIQUIDOS.

9.1.1. 9.1.2. 9.1.3. 9.1.4. 9.1.5. 9.1.6. 9.2.

TANQUES DE TECHO CONICO. TANQUES DE TECHO FLOTANTE. TANQUES VERTICALES TECHO FLOTANTE  TECHO FLOTANTE INTERNO TANQUES DE ALMACENAMIENTO A BAJA PRESIÓN. TANQUES HORIZONTALES TANQUES FLOTANTES PLEGABLES

TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA GASES.

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9.2.1. 9.2.2. 9.2.3.

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GAS LICUADO DE PETROLEO TANQUES ESFÉRICOS. TANQUES TIPO CIGARRO.

10. COLORES EN LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO. 11. OTROS FACTORES EN PÉRDIDAS DE COMBUSTIBLES.

12. NORMAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO.

13. PELIGRO DE FUEGO Y EXPLOSIONES.

14. TORMENTAS ELÉCTRICAS E INVENTARIADO EN TANQUES. 15. TÉCNICAS PARA MINIMIZAR LOS DAÑOS PRODUCIDOS POR RAYOS Y CORRIENTES TRANSITORIAS.

   

Circuito supresor Circuito derivador Experiencia en campo Conexión a tierra y apantallado

16. UTILIZACION DE MUROS O PANTALLAS EN INSTALACIONES DE TANQUES DE GLP 17. ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS TANQUES DE ALMACENAJE DE GLP 18. NORMAS DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD INDUSTRIAL DE LOS TANQUES DE ALMACENAJE DE GLP

   

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Protección contra la corrosión Protección pasiva Protección activa Protección contra el fuego

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 Extintores  Instalación de agua 19. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS.  Carteles  Equipo adicional 20. DISEÑO TANQUES DE ALMACENAMIENTO.  PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO. 21. CONCLUSIONES. 22. BIBLIOGRAFIA.

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TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE GAS Y LIQUIDOS DE PETROLEO 1. OBJETIVOS. 1.1.

OBJETIVOS GENERALES.  Presentar los tanques de almacenamiento de gas y líquidos del petróleo.  Conocer la importancia del almacenamiento de hidrocarburos en la industria petrolera.  Informar sobre cómo evitar pérdidas en los tanques de almacenamiento  Conocer las normas de seguridad para evitar accidentes fatales.

1.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.  El diseño de los tanques de almacenamiento.  Conocer los problemas que existen en el almacenamiento de hidrocarburos.  Conocer los materiales empleados en la construcción de los tanques de almacenaje.  Las especificaciones para la construcción de tanques de almacenaje.

2. JUSTIFICACION. El almacenamiento de los combustibles en forma correcta ayuda a que las pérdidas puedan ser reducidas, aunque no eliminadas, por las características propias de los productos del petróleo. El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que:  Actúa como un pulmón entre producción y transporte para absorber las variaciones de consumo.  Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilación.  Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.  Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto, y son los únicos aprobados actualmente por aduana.

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Una de las pérdidas que tienen mayor peso son las que se producen por variación de temperatura; la pintura de los tanques tiene una gran influencia para estas variaciones. También se abordan aspectos de suma importancia a tener en cuenta para operar con los tanques de petróleo, debido a que estos alcanzan alturas significativas, están expuestos a los rayos de las tormentas eléctricas y producto de su contenido (combustible), son flamables y pueden ocasionar accidentes. Sin embargo, hay un número definido de normas de seguridad las cuales deberán ser seguidas estrictamente para evitar lesiones serias o la muerte, así como también daños a la propiedad y pérdida de producción. Durante el almacenaje de hidrocarburos se generan problemas al momento de ser conservados en tanques de almacenamiento por diferentes factores, ya sean fugas causadas por pérdidas de dichos hidrocarburos. A raíz de esto se presentan los problemas planteados debido a la falta de información de las normas que se deben tener claras en caso de peligro por fugas en los tanques de almacenamientos. 2.1.

PROBLEMAS EN EL ALMACENAMIENTO.

Pérdidas causadas por presión y almacenaje indebido en los tanques de almacenamiento. Medidas de seguridad que deben tomarse en caso de encontrarse ante incidentes Al existir una presión muy alta en un tanque, ¿Cómo se podría evitar todo tipo de daños para no tener que lamentar pérdidas humanas? Conocer sobre las pérdidas y normas de seguridad en tanques de almacenamiento de petróleo porque las pérdidas van ligadas con las normas de seguridad, ya que al existir pérdidas o fugas en uno de los tanques de petróleo existe una gran riesgo de cometer accidentes en dichos lugares donde se presenta la fuga. 3. DEFINICION DE CONCEPTOS. A continuación, definiremos los conceptos más empleados en el presente trabajo, con la finalidad de facilitar su comprensión: BOQUILLA.- Orificio practicado en un tanque para la entrada y/o salida de un fluido o la instalación de un instrumento de medición, generalmente son bridadas o roscadas. BRIDA.- Accesorio para acoplamiento de tuberías, que facilita el armado y desarmado de las mismas. CARGA HIDROSTÁTICA.- La presión ejercida por un líquido en reposo.

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CARGA MUERTA.- La fuerza debida al peso propio de los elementos a considerar. CARGA VIVA.- La fuerza ejercida por cuerpos externos, tales como: nieve, lluvia, viento, personas y/o objetos en tránsito, etc. CÓDIGO.- Conjunto de mandatos dictados por una autoridad competente. CORROSIÓN.- Desgaste no deseado, originado por la reacción química entre el fluido contenido y/o procesado y el material de construcción del equipo en contacto con el mismo. EFICIENCIA DE JUNTAS SOLDADAS.- Valor numérico dado por el Código o Estándar correspondiente (Grado de Confiabilidad). ESTÁNDAR.- Sugerencias para la fabricación y diseño, originadas por la experiencia. NORMA.- Conjunto de reglas para el dimensionamiento y cálculo de accesorios. PRESIÓN ATMOSFÉRICA.- Es la producida por el peso del aire y su valor depende de la altura del sitio indicado sobre el nivel del mar. PRESIÓN DE DISEÑO.- Es la presión manométrica considerada para efectuar los cálculos. PRESIÓN DE OPERACIÓN.- Presión manométrica a la cual estará sometido el tanque en condiciones normales de trabajo. PRESIÓN DE PRUEBA.- Valor de la presión manométrica que sirva para realizar la prueba hidrostática o neumática. RECIPIENTE.- Depósito cerrado que aloja un fluído a una presión manométrica diferente a la atmosférica, ya sea positiva o negativa. TANQUE.- Depósito diseñado para almacenar o procesar fluídos, generalmente a presión atmosférica o presión internas relativamente bajas. 4. MARCO TEORICO. 4.1.

INTRODUCCIÓN.

El almacenamiento continúa siendo una actividad indispensable en el transporte y manejo de hidrocarburos. La selección del tipo y tamaño de tanque está regida por la relación producción-consumo, las condiciones ambientales, la localización del tanque y el tipo de fluido a almacenar. El almacenamiento se puede realizar en tres tipos de instalaciones:  Superficiales.

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 Subterráneas.  Buques tanque. TANQUES SUPERFICIALES

La capacidad de dichas instalaciones varía desde unos cuantos metros cúbicos hasta miles de ellos. Existe una gran variedad de Tanques y su clasificación es igualmente amplia, los hay para el almacenamiento de productos líquidos y gaseosos. Los materiales que se han empleado para su construcción, han sido: Madera, concreto, aluminio, plástico y acero inoxidable; siendo este último el de mayor demanda por su resistencia y durabilidad. Las formas también han sido variadas, aunque predomina la forma cilíndrica para el almacenamiento de grandes volúmenes. Los tanques pueden fabricarse y transportarse a su lugar de colocación o bien armarse en el lugar mismo donde permanecerán. Una forma típica que se ha empleado para la clasificación de tanques es por las características de su techo, en base a esto los hay de techo fijo y de techo flotante. Estos últimos han tenido gran aceptación debido a la ventaja adicional de controlar automáticamente el espacio disponible a los vapores. El sistema de sellado de los tanques es de suma importancia pues evita la emisión de vapores a la atmósfera, lo cual presenta varias desventajas y riesgos tanto económicos como ambientales. Existen diversos sistemas de sello como es el caso de sello metálico el cual consiste de un anillo de zapatas de acero prensadas firmemente contra la envolvente, un delantal de tela flexible cierra el espació entre las zapatas y el techo. También existen sellos magnetizados y otros de tipo flotante internos.

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PARTES DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de techo flotante de doble puente y los llamados de “pontones” reducen las emisiones de vapores a la superficie y ofrecen máxima flotabilidad. TANQUE DE TECHO FLOTANTE

Es de vital importancia durante el diseño de un tanque, las condiciones a las que este va a operar, esto incluye básicamente: presión y temperatura de trabajo.

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La presión de trabajo está en función de la presión de vapor del fluido que se almacenará además de otros factores. Cuando se trata de almacenamiento en buques tanque, las precauciones durante el vaciado y llenado de dichos tanques deben extremarse ya que cualquier derrame ocasionará además de lo ya mencionado, una gran contaminación. En general toda maniobra cualquiera que sea, debe realizarse con sumo cuidado cuando se trate de buques tanque pues el control de derrames o cualquier mal manejo ocasiona grandes pérdidas económicas y fuertes riesgos de incendio. Para el almacenamiento de gas natural se emplean: 1. Tanques superficiales de doble pared 2. Tanques superficiales de hormigón reforzado 3. Tanques subterráneos a baja temperatura 4. Tanques subterráneos de hormigón prensado El más empleado es el primero ya que su diseño permite que la presión de vapor se equilibre así misma. Los tanques cuentan con accesorios diversos cada uno de los cuales cumple una función específica. Algunos de estos accesorios son los siguientes: líneas de llenado y vaciado, válvulas de presión y vacío, válvulas de relevo, válvulas de venteo, indicadores de nivel, registro de hombre (Manhole), escaleras, flotadores y soportes. La seguridad de cualquier instalación es sumamente importante, este factor toma especial importancia cuando se manejan productos flamables, dentro de los que caen los hidrocarburos. Las estaciones de almacenamiento cuentan con medios para evitar derrames y escapes de vapores. Los dispositivos de control de vapores van colocados en el techo del tanque y su descarga es conducida por una tubería la cual puede ventearlos a la atmósfera o bien conducirlos a una unidad recuperadora de vapores. Existen sistemas para detección de incendios y temperatura, algunos sistemas además, controlan el siniestro con el empleo de productos químicos. La colocación de los dispositivos de control debe ser tal que su revisión y funcionamiento sea rápido y sencillo. Los tanques están provistos de sistemas de control de derrames, esto es un muro a su alrededor o bien un canal que conduzca el derrame a un sitio alejado y seguro, el cual debe tener una capacidad igual a la del tanque más un porcentaje por seguridad. Por último un programa adecuado de revisión y mantenimiento de la instalación evitará las acciones de emergencia y las pérdidas materiales y en ocasiones humanas.

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4.2.

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INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO.

Las instalaciones de almacenamiento de hidrocarburos enlazan las refinerías donde se producen los combustibles y carburantes, así como las instalaciones portuarias en las que se reciben los productos de importación, para suministrarlos a los distintas compañías petrolíferas que operan en España, quienes los distribuyen a los consumidores finales. Estas infraestructuras almacenan combustibles, especialmente gasolinas, gasóleos, querosenos y fuelóleos. Algunas de estas instalaciones también están preparadas para almacenar y distribuir gasolinas y gasóleos con distintos contenidos de biodiésel y bioetanol. Las instalaciones de almacenamiento están situadas estratégicamente para poder satisfacer la demanda de combustibles y permanecen operativas las 24 horas al día los 365 días del año. Una de las funciones de estas plantas es almacenar las reservas de seguridad y estratégicas del país, tanto por cuenta del organismo regulador, la Corporación de Reservas Estratégicas de Productos Petrolíferos (CORES), como por cuenta de los operadores del sector. Las instalaciones de almacenamiento están dotadas de unos elementos básicos comunes: una zona de recepción del producto o conexión con el oleoducto, sistemas de filtrado y bombeo, tanques de almacenamiento, tanques de aditivos, un cargadero de camiones cisterna y un laboratorio, además de todos los sistemas de seguridad y control necesarios para su actividad, que son supervisados desde una sala de control desde donde se pueden manejar todos los sistemas de la planta

4.3.

COMO FUNCIONA UNA INSTALACION DE ALMACENAMIENTO.

La mayoría de las instalaciones de almacenamiento reciben el combustible por oleoductos conectados directamente con las refinerías. Algunas instalaciones de la

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península y las situadas en las Islas Baleares se suministran también mediante buques tanque. Todo este proceso es supervisado desde la sala de control de la planta, donde se centralizan todas las operaciones, como el llenado de los tanques, la monitorización de la estación de bombeo, el control de los brazos de carga, etc. Así, una vez recibido el combustible, CLH lo almacena en diferentes tanques o depósitos según el tipo de combustible que se trate. La compañía tiene una red de laboratorios que realizan un exhaustivo control de calidad de todos los combustibles que entran y salen de las instalaciones, garantizando la calidad del producto final. Los clientes de CLH cursan sus pedidos de productos y envían sus camiones cisterna a los cargaderos de las plantas de almacenamiento, donde recogen el combustible y lo distribuyen a las estaciones de servicio y otros puntos de consumo. CLH también colabora con los operadores para que puedan ofrecer un producto diferenciado y se encarga de añadir en el momento de la carga los aditivos para diferenciar la calidad de sus productos.

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4.4.

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¿CÓMO SE DESARROLLA EL PROCESO DE CARGA DE LOS CAMIONES CISTERNA?

Todo el proceso de carga está automatizado y cuenta con estrictas medidas de seguridad. En el control de entrada se identifica al conductor y al camión mediante un dispositivo electrónico y se comprueba si la carga y el camión están autorizados. A continuación, accede al cargadero donde se vuelve a identificar al camión y al conductor, se verifica la orden de pedido, se consulta con los sistemas centrales la existencia de saldo del operador y se suministra el combustible solicitado. Antes de la carga, se comprueba que todos los equipos necesarios–toma de tierra, brazos de carga, recuperación de gases y sistemas anti-rebose– están correctamente conectados y durante la misma se efectúan controles para garantizar que no se superan ni el grado máximo de llenado de los compartimentos, ni el peso máximo autorizado para el vehículo, que la toma de tierra permanece conectada y que la proporción de aditivación es correcta. El siguiente paso es acceder a la zona de impresión de toda la documentación, donde se comprueba de nuevo que la aditivación ha sido correcta, se realiza un nuevo control de peso máximo y se imprime la documentación comercial y fiscal, además de enviarse automáticamente la información a los sistemas centrales de la compañía. Finalmente, si todos los pasos anteriores se han desarrollado correctamente, el control de salida de la planta permite al camión y al conductor abandonar la instalación.

4.5.

CÓMO SE GARANTIZA LA SEGURIDAD EN LAS INSTALACIONES.

Todas las instalaciones de almacenamiento cumplen con estrictas normativas de seguridad y están equipadas con la más avanzada tecnología y sistemas de prevención.

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Además, las instalaciones de almacenamiento están automatizadas y se operan desde una sala de control. La compañía también tiene un Dispatching Central, situado en Torrejón de Ardoz (Madrid), que permite el apoyo, gestión y supervisión constante de los sistemas automáticos. De este modo, cualquier incidencia puede resolverse de manera inmediata. La seguridad es una de las principales prioridades de la compañía y se encuentra muy presente en todas las instalaciones, tanto en el diseño y en los materiales utilizados, como en todo el proceso de construcción. Estas instalaciones disponen de: • Sistemas de prevención: distancias de seguridad entre tanques, recintos estancos de separación, pantallas o techos flotantes en los tanques y sistemas antirebosamiento de tanques. • Protección contra incendios y sistemas de extinción adaptados a las características de los combustibles. • Sistema continúo de vigilancia automatizado. El trabajo realizado para lograr un entorno de trabajo seguro y saludable ha sido reconocido con la certificación OHSAS 18001 para el Sistema de Gestión de Seguridad y Salud de la compañía. 4.6.

EL RESPETO POR EL MEDIO AMBIENTE.

Todas las instalaciones cuentan con la certificación UNE EN ISO 14001:2004, otorgada por AENOR en reconocimiento al esfuerzo realizado para adaptar su Sistema de Gestión Ambiental a los requisitos de la citada norma. Esta certificación confirma que las actividades de la compañía en todos sus centros de trabajo se realizan con criterios de responsabilidad medioambiental. Las instalaciones de almacenamiento están diseñadas para minimizar su impacto medioambiental, para ello están equipadas con medidas entre las que destacan: Red de recogida de aguas pluviales separada de la red de aguas hidrocarburadas. Circuito cerrado de la red de aguas hidrocarburadas. Circuito cerrado de purga de tanques. Sistema de tratamiento de aguas hidrocarburadas. Unidad de recuperación de vapores. Tanques equipados con pantallas o techos flotantes. Recintos estancos. Estos sistemas de protección, junto con las estrictas medidas de seguridad y los controles que se llevan a cabo durante la operación y proceso de carga de los

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combustibles, minimizan el impacto de las instalaciones en el entorno y las convierten en centros seguros, sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. 5. IMPORTANCIA DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que:  Actúa como un pulmón entre producción y transporte para absorber las variaciones de consumo.  Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilación.  Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.  Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto, y son los únicos aprobados actualmente por aduana. 6. CLASIFICACIÓN.

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7. NORMAS APLICABLES.      

ASTM API NFPA STI UL ULC

American Society for Testing Materials American Petroleum Institute National Fire Protection Association Steel Tank Institute Underwriters Laboratories Inc. (E.U.A.) Underwriters Laboratories of Canada

En nuestro país, comunmente 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. 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 psig, y una temperatura máxima de 90 °C. Con estas características, son aptos para almacenar a la mayoría de los productos producidos en una refinería. Hay otras además de esta (API 620, API 12B, etc.) Para productos que deban estar a mayor presión (ej. LPG) hay otras normas que rigen su construcción. En aplicaciones especiales, se utilizan tanques criogénicos (ej. Almacenamiento de gas natural licuado), que se rigen por una norma específica. 8. MATERIALES ENPLEADOS EN TANQUES DE ALMACENAJE. Para el mejor diseño, cálculo y manufactura de tanques de almacenamiento es importante seleccionar el material adecuado dentro de la variedad de aceros que existen en el mercado, por lo que a continuación listamos los materiales más usados con su aplicación y la tabla 1. Muestra la agrupación de los mismos. ESTÁNDAR A.S.T.M. (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS) A-36.- ACERO ESTRUCTURAL. Sólo para espesores iguales o menores de 38 mm. (1 1/2 pulg.). Este material es aceptable y usado en los perfiles, ya sean comerciales o ensamblados de los elementos estructurales del tanque. A-131.- ACERO ESTRUCTURAL. GRADO A para espesor menor o igual a 12.7 mm (1/2 pulg.) GRADO B para espesor menor o igual a 25.4 mm. (1 pulg.)

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GRADO C para espesores iguales o menores a 38 mm. (1-1/2 pulg.) GRADO EH36 para espesores iguales o menores a 44.5 mm. (1-3/4 pulg.) A-283.- PLACAS DE ACERO AL CARBÓN CON MEDIO Y BAJO ESFUERZO A LA TENSIÓN. GRADO C Para espesores iguales o menores a 25 mm. (1 pulg.). Este material es el más socorrido, porque se puede emplear tanto para perfiles estructurales como para la pared, techo, fondo y accesorios del tanque. A-285.- PLACA DE ACERO AL CARBÓN CON MEDIO Y BAJO ESFUERZO A LA TENSIÓN. GRADO C Para espesores iguales o menores de 25.4 mm. (1 pulg.). Es el material recomendable para la construcción del tanque (cuerpo, fondo, techo y accesorios principales), el cual no es recomendable para elementos estructurales debido a que tiene un costo relativamente alto comparado con los anteriores. A-516.- PLACA DE ACERO AL CARBÓN PARA TEMPERATURAS DE SERVICIO MODERADO. GRADOS 55, 60, 65 y 70. Para espesores iguales o menores a 38mm. (1-1/2 pulg.). Este material es de alta calidad y, consecuentemente, de un costo elevado, por lo que se recomienda su uso en casos en que se requiera de un esfuerzo a la tensión alta, que justifique el costo. A- 53.- GRADOS A Y B. Para tubería en general. A-106.-GRADOS A Y B. Tubos de acero al carbón sin costura para servicios de alta temperatura. En el mercado nacional, es fácil la adquisición de cualquiera de estos dos materiales, por lo que puede usarse indistintamente, ya que ambos cumplen satisfactoriamente con los requerimientos exigidos por el estándar y la diferencia no es significativa en sus propiedades y costos. A-105.- FORJA DE ACERO AL CARBÓN PARA ACCESORIOS DE ACOPLAMIENTO DE TUBERÍAS. A-181.- FORJA DE ACERO AL CARBÓN PARA USOS EN GENERAL. A-193.- GRADO B7. Material para tornillos sometidos a alta temperatura y de alta resistencia, menores a 64mm. (2-1/2 (pulg.), de diámetro. A-194.- GRADO 2H. Material para tuercas a alta temperatura y de alta resistencia.

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A-307.- GRADO B. Material de tornillos y tuercas para usos generales. TABLA 1.

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GRUPO DE MATERIALES.

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9. TIPOS DE TANQUES. 9.1.

TANQUES DE ALMACENANIENTO PARA LIQUIDOS.

Los tanques de almacenamiento de hidrocarburos líquidos son los dispositivos que permiten guardar la producción hasta que exista un mercado para su venta o bien hasta que se tenga sitio para su refinación. Mientras el almacenamiento se lleva a cabo, el control del producto almacenado es de suma y vital importancia. La construcción de tanques de almacenamiento debe estar estrictamente apegada a normas establecidas por el A.P.I. El material del cual están construidos, debe poseer características como: resistencia a la corrosión, al intemperismo, a la tensión, presión, etc. En la industria petrolera se han empleado tanques de diversos materiales, tales como: madera, plástico, concreto, aluminio y acero inoxidable. Se han construido de diversas capacidades y su construcción está en función del volumen que van a almacenar, entre otros aspectos. Los tanques de mayor uso son los de acero inoxidable, la coraza de estos tanques se construye con lámina de acero, que puede ser atornillada, remachada o soldada. La construcción del techo es similar al de la coraza. Las láminas pueden unirse en tres formas: 1) a plomo, 2) con soldadura y tornillos, 3) con traslape telescopiado. La soldadura puede ser de dos tipos: vertical para resistir la presión hidrostática del tanque y horizontal para soportar compresión originada por el mismo peso del tanque. Básicamente existen tres tipos de techo: 1) con cubierta de agua, 2) flexible o de diafragma y 3) flotante. El empleo del primero persigue absorber el calor que por el ambiente el tanque adquiere y así mantenerlo a una temperatura menor que la ambiental, eliminando en cierta forma, las evaporaciones. El uso del segundo tipo de techo es debido a que éste se contrae y expande, cuando los vapores se condensan o se generan respectivamente. Dentro del tercer tipo existen variaciones como: a) b) c) d)

Tipo sartén Tipo doble capa circular Con cubierta de pontones Con pontones distribuidos

Durante el diseño de un tanque y todos sus accesorios, se deben considerar condiciones extremas de presión y vacío. Las paredes de los tanques deben ser perfectamente herméticas de manera que se impida la formación de bolsas y la acumulación de líquido en su interior. Debe destinarse un volumen para líquido y otro para vapores, este último no debe exceder el 20% del volumen total del tanque. Cuando se trata de tanques nuevos y en aquellos en que se han reparado el fondo y la coraza es recomendable que el tanque sea sometido a una inspección. Debe considerarse un nivel de líquido máximo de llenado y un mínimo de vaciado. Los aditamentos que se encuentran en el techo y pared del tanque, se diseñarán a una

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presión no menor de aquella a la que se diseñan las válvulas de alivio; esto es, para presión y para vacío. Debe existir una tolerancia en cuanto a la presión existente en el espacio destinado a vapores y la presión de alivio a las válvulas, de manera que puedan contenerse dentro del tanque, los vapores que por temperatura o agitación se desprenden del aceite. La presión máxima permisible para el espacio de vapores no debe exceder a 15 lb/pg2 man. Todos los elementos que se encuentran bajo el nivel líquido se diseñarán para operar a condiciones más severas que el resto del equipo, ya que estos están sujetos a la carga hidrostática del fluido y a las variaciones de presión por el efecto de llenado y vaciado. La construcción y capacidad del tanque depende de la cantidad y tipo de fluido que se pretenda almacenar, de su volatilidad y su presión de vapor. Los tanques que a continuación se mencionan son para almacenar líquidos a presión máxima de 15 lb/pg2. Existen dentro del almacenamiento de hidrocarburos líquidos, dos grandes clasificaciones de tanques superficiales. A) Tanques de almacenamiento atmosféricos. B) Tanques de almacenamiento a baja presión. 9.1.1. TANQUES DE TECHO CONICO. Sus dimensiones aproximadas son de 250 pies de diámetro y 60 pies de altura. El techo está soportado por una estructura interna. El tanque de techo cónico y el de techo de domo son variaciones del tipo cilíndrico. En el tanque de techo de domo, el techo está formado por placas circulares que se auto soportan. El tipo paraguas son placas en forma de gajos. Raramente tienen más de 60 pies de diámetro interno

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9.1.2. TANQUES DE TECHO FLOTANTE. Estos tanques tienen gran aceptación debido a que reducen las perdidas por vaciado y llenado, esto se logra ya sea eliminando o manteniendo constante el espacio destinado a vapores, arriba del nivel del líquido. La pared y techo son de acero y su construcción es semejante a los ya mencionados. El techo flota sobre el líquido. Los tanques de pontones anulares y el de techo de doble capa, son algunos variantes de este tipo de tanques. El sello es de suma importancia especialmente en este tipo de tanques, ya que el hecho de que el techo sea móvil favorece a la fuga de vapores. El sello entre la pared y el techo móvil se logra por medio de zapatas que están presionadas contra la pared por medio de resortes o contrapesos, con una membrana flexible atada entre la zapata y la cubierta del techo. Existen otros tanques de techo flotante pero son menos empleados. Las pérdidas de vapor se evitan mediante sellos líquidos. El techo es libre de moverse hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la operación de que se trate o bien por efectos de variación de temperatura. El tanque de techo con domo de agua posee un domo a presión en el cual una membrana es libre de moverse hacia arriba o hacia abajo proporcionando una mayor capacidad de volumen. Constan de una membrana solidaria al espejo de producto que evita la formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación al exterior y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de formación de mezclas explosivas en las cercanías del tanque. El techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a cielo abierto). En cualquier caso, entre la membrana y la envolvente del tanque, debe existir un sello. Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo geodésico como techo fijo del tanque. Las ventajas que presenta el domo con respecto a un techo convencional son: 

Es un techo autoportante, es decir, no necesita columnas que lo sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana.



Se construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano.



Se construyen en el suelo y se montan armados mediante una grúa, evitando trabajos riesgosos en altura.

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9.1.3. TANQUES VERTICALES TECHO FLOTANTE Constan de una membrana solidaria al espejo de producto que evita la formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación al exterior y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de formación de mezclas explosivas en las cercanías del tanque. El techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a cielo abierto). En cualquier caso, entre la membrana y la envolvente del tanque, debe existir un sello.  TECHO FLOTANTE INTERNO Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo geodésico como techo fijo del tanque. Las ventajas que presenta el domo con respecto a un techo convencional son:  Es un techo autoportante, es decir, no necesita columnas que lo sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana.  Se construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano.  Se construyen en el suelo y se montan armados mediante una grúa, evitando trabajos riesgosos en altura. Cuando se coloca un techo interno flotante, no se colocan VPV, sino que se practican ventanas en la parte superior de la envolvente contra el techo.

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Pontones: son cilindros estancos que flotan sobre el espejo de producto y sustentan al techo. No deben ser un componente estructural del techo sometido a esfuerzos, ya que esto produciría su pinchadura y posterior hundimiento.

Membranas: como alternativa a los pontones, se pueden colocar membranas de contacto total. Estas evitan el espacio vapor que queda entre el líquido y el techo flotante con pontones. Pueden ser de aluminio o polímeros patentados. Sellos: se encargan de minimizar las fugas de vapores en la unión entre el techo flotante y la envolvente del tanque. Hay de distintos tipos y para obtener buenos resultados se coloca un sello primario y uno secundario. El sello primario, que es indispensable, puede ser del tipo pantográfico de zapata o de espuma montada en fase líquida. El sello

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secundario se monta sobre el primario y puede tener rodamientos que apoyen contra la pared del tanque. Tanques verticales – techo flotante – sello primario tipo pantógrafo.

Drenaje del techo flotante exterior: debido a que es un techo que se encuentra a cielo abierto, debe poder drenar el agua de lluvia que caiga sobre él. Para esto, se diseña con un punto bajo y una válvula antirretorno, y una cañería (o manguerote) que pasa por el interior del tanque y en contacto con el producto almacenado hasta que sale por un punto bajo de la envolvente (para que no interfiera con el techo). Algunos diseños, permiten la inyección de espuma por el drenaje del techo para casos de emergencia. DRENAJE DEL TECHO

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9.1.4. TANQUES DE ALMACENAMIENTO A BAJA PRESIÓN. Se emplean para el almacenamiento de productos volátiles, cuya presión a la temperatura de almacenaje varia de 0.5 a 15 lb/pg2. Pueden almacenar, crudos ligeros, naftas ligeras, pentano, etc. 9.1.5. TANQUES HORIZONTALES La base de diseño para los tanques horizontales usados para almacenamiento de fluidos son las cargas gravitatorias del propio material y la presión hidrostática del fluido. De esta manera las presiones desarrolladas son bajas y se calculan como tanques atmosféricos con válvulas de venteo para asegurar esa condición. Estos tanques aéreos son usados en la industria petroquímica para almacenamiento de agua, combustibles derivados del petróleo o fluidos usados en la producción de petróleo en una condición de fijos en un lugar, si bien pueden ser transportables esa operación se realiza sin contenido interior. Son tanques de dimensiones menores a los verticales y las relaciones entre radio y espesor (r/t) más comunes oscilan entre 150 y 500, cuando se diseñan ajustados a normativas. En general, los tanques disponibles de este tipo tienen una capacidad máxima de hasta 200m3 y suelen ser construidos en fábrica usando como material chapas de acero, en algunos casos se usa acero inoxidable si es requerido por las características del fluido. Los tanques tienen un cuerpo cilíndrico con extremos planos, cónicos o curva con forma de domo esférico rebajado. La Figura 1 muestra un esquema con las principales dimensiones geométricas: longitud (L) total del tanque, diámetro (D) del cilindro, separación (s3) y ancho (a) de soportes de apoyo y profundidad de extremo (s1). Los soportes suelen designarse como cunas de apoyo y tiene como función mantener elevada la posición del tanque para permitir una visión clara con fines de inspección del fondo. Según el diseño, los tanques pueden presentar dos o tres cunas de apoyo.

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La Figura 2(a) muestra un tanque con dos soportes y la Figura 2(b) presenta un detalle de cuna. Este tipo de soportes acompañan la forma cilíndrica del tanque y están unidos al cilindro mediante una chapa soldada para reforzar la zona de contacto presentando diferentes formas en la parte inferior vertical. Figura 1. Esquema de la geometría de los tanques horizontales.

9.1.6. TANQUES FLOTANTES PLEGABLES Los tanques flotantes RO-TANK han sido desarrollados para el almacenamiento de hidrocarburos recuperados por embarcaciones antipolución que no disponen de tanques propios o cuya capacidad es insuficiente.

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Los RO-TANK pueden ser remolcados llenos o vacíos a velocidades de hasta 7 nudos en función del estado del mar. Gracias a sus conexiones rápidas ASTM es posible unir varios tanques para su remolque o fondeo conjunto.

Los RO-TANK están fabricados de una gruesa plancha de caucho Neopreno reforzado con 4 capas interiores de tejido de poliéster, un material extraordinariamente resistente a la abrasión y a la perforación. Su recubrimiento de caucho Hypalon los hace especialmente resistentes a los hidrocarburos y a los agentes atmosféricos (rayos ultravioleta, ozono, salitre). Los RO-TANK vacíos se almacenan enrollados en una caja de madera de reducidas dimensiones. También es posible estibar hasta 10 tanques de 15 m3 en un sólo carretel de accionamiento hidráulico. Los RO-TANK pueden ser abiertos en ambos extremos para su limpieza interior mediante agua a presión o con detergentes. Dimensiones (lleno)

Dimensiones (embalado)

Peso en seco

Ro-Tank 5m3

5,3 x 2,2 x 0,8 m

2,2 x 0,5 x 0,5 m

125 Kg.

Ro-Tank 10m3

9,5 x 2,2 x 0,8 m

2,2 x 0,8 x 0,8 m

195 Kg.

Ro-Tank 15m3

14 x 2,2 x 0,8 m

2,2 x 1,0 x 1,0 m

265 Kg.

Ro-Tank 25m3

22 x 2,2 x 0,8 m

2,2 x 1,2 x 1,2 m

575 Kg.

Ro-Tank 50m3

14 x 3,8 x 1,8 m

4 x 1 x 0,8 m

650 Kg.

DATOS TÉCNICOS

9.2.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA GASES.

El gas es un producto invariablemente asociado a la producción de hidrocarburos y derivados del petróleo. Su manejo y almacenamiento son de igual importancia que el de los hidrocarburos líquidos. Debido a que comparativamente el costo del gas con el del petróleo difiere sustancialmente, en muchas ocasiones la instalación de plantas y

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sistemas para el tratamiento de este producto no se lleva a cabo debido a la magnitud de la inversión que esto representa. Las siguientes consideraciones son aplicables al almacenamiento de gas Licuado Propano a temperaturas promedio de –5ºC, esto se logra mediante sistemas de enfriamiento. Los tanques que generalmente se emplean para el almacenamiento de gas son por su forma: cilíndricos o esféricos, y su capacidad resulta pequeña comparada con los volúmenes de aceite crudo, que se puede almacenar. La selección del material del cual será construida cada parte del tanque se lleva a cabo por especificaciones internacionales y son propias y exclusivas para cada elemento del mismo. Como en el caso de almacenamiento de líquidos, el principal material empleado es el acero. Además de la coraza, techo y fondo del tanque este posee equipo adicional como: boquillas, registro de hombre, placas reforzadas, anillos, barandales, guías para construcción, etc. Cuenta, además con dispositivos de control de presión e incendios. 9.2.1. GAS LICUADO DE PETROLEO Si se dispusiera almacenar gas licuado de petróleo a presión atmosférica, se requerirían tanques que mantuvieran una temperatura de –42°C, con toda la complejidad que ello implica. Por esto, se utilizan recipientes a presión con forma esférica o cilíndrica que trabajan a una presión interior de 15 kg/cm2 aprox y a temperatura ambiente. Estos recipientes se diseñan de acuerdo a normas API, que consideran el diseño del recipiente a presión como lo hace el Código ASME sección VIII. Comparados con un tanque, la ventaja fundamental que presentan estos equipos es que cuando se los saca de servicio se los puede inspeccionar visualmente a ambos lados de la chapa en su totalidad (piso de tanques). La línea de llenado ingresa al recipiente por la parte superior, y la de aspiración toma producto por la parte inferior. Por norma de seguridad, deben contar con válvulas de bloqueo de accionamiento remoto para el caso de siniestros que pudieran ocurrir. Como todo recipiente crítico a presión, deben contar con doble válvula de seguridad independientes, doble sistema para la lectura de nivel independiente, dos medios independientes para la lectura de presión. Cuentan también con su instalación contra incendios, comprendida por rociadores, monitores, instalaciones de espuma, etc. Estos recipientes no utilizan VPV ni ningún otro sistema para el vaciado o llenado. Esto se debe a que se trabaja con el equilibrio líquido – vapor del GLP que haya en su interior. Al bajar la presión (vaciado), más producto pasa a la fase vapor. Durante el llenado, el

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aumento de presión hace que el producto vuelva a la fase líquida. La presión es aproximadamente constante. De todas formas, las válvulas de seguridad ventean a la línea de antorchas ante cualquier aumento de presión (ej: aumento de temperatura en verano). 9.2.2. TANQUES ESFÉRICOS. Las esferas se construyen en gajos utilizando chapas de acero. Se sostienen mediante columnas que deben ser calculadas para soportar el peso de la esfera durante la prueba hidráulica (pandeo). Al igual que en los cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para descartar fisuras internas que se pudieran haber producido durante el montaje. Cuentan con una escalera para acceder a la parte superior para el mantenimiento de las válvulas de seguridad, aparatos de telemedición, etc.

9.2.3. TANQUES TIPO CIGARRO. Los recipientes horizontales (cigarros) se emplean hasta un determinado volumen de capacidad. Para recipientes mayores, se utilizan las esferas. Los casquetes de los

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cigarros son toriesféricos, semielípticos o semiesféricos. Sus espesores están en el orden de (para una misma P, T y ɸ):  Semielíptico: es casi igual al de la envolvente.  Toriesférico: es aproximadamente un 75% mayor que el semielíptico.  Semiesférico: es casi la mitad del semielíptico.

10. COLORES EN LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO. 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 (diesel, 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.

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TABLA 2. Tipos de colores para el almacenaje de cada producto 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 producción nacional

Gris acero

-

Aluminio

Blanco brillante

Turbocombustible exportación

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

11. OTROS FACTORES EN PÉRDIDAS DE COMBUSTIBLES Otro factor a considerar en las pérdidas de combustibles es la presión. Cuando se abre el registro de medición para medir la altura del producto por medio de la lienza, gran parte de la presión se libera a la atmósfera produciendo un escape de vapores, compuesto por aire y gas puro, que representa una pérdida de acuerdo con la capacidad del tanque.

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Si por ejemplo una gasolina motor a una temperatura de 26,7 oC la pérdida en litros que ocasiona esta diferencia de presión, antes de abrir el registro de medición y después de cerrarlo, puede estimarse como sigue en un tanque de 5 000 metros cúbicos, con diferentes por ciento de llenado el tanque. TABLA 3. Pérdidas debido a la caída de presión Caída de presión en mm de agua

Pérdidas en litros

Lleno con un 75%

110

25 aproximadamente.

Lleno con un 50%

110

50 aproximadamente.

Lleno con un 25%

110

74 aproximadamente.

Esta pérdida puede disminuir a una cantidad mucho menor, si se instala un tubo que vaya desde el registro de medición en el techo del tanque, hasta una altura calculada del fondo; al abrir el registro para medir, solamente se escapará la presión que hay en el tubo, con el consiguiente ahorro de combustible, ya que la presión en el tanque se mantendrá con muy poca variación; el manómetro instalado en el techo del tanque indicará la presión o depresión en el interior, y la corrección que hay que hacer a la medición para conocer la altura del producto en el interior. De no tener estos accesorios en el tanque, se recomienda efectuar las mediciones en las primeras horas del día, en que la presión dentro del tanque es menor, y por lo tanto menor el escape de gases. Cuando se almacena un producto volátil en un tanque, es imprescindible una sistemática revisión para detectar cualquier escape de gases, ya sea por el registro de medición, perforación en el techo, o por otros registros; estos escapes traen como consecuencia que la válvula de presión y vacío no retenga presión, lo que puede producir pérdidas ascendentes a varios miles de litros mensuales, de acuerdo con la capacidad del tanque. Al igual que en los grandes tanques de almacenamiento, donde las pérdidas deben ser analizadas diariamente para encontrar las causas, los tanques soterrados aunque más pequeños, están sujetos a situaciones que no pueden ser detectadas visualmente; por esta razón, igualmente deben ser analizadas sus pérdidas, en evitación de perforaciones por corrosión debido principalmente a suelos con poca resistencia eléctrica; igualmente sucede a la tubería de succión, la cual se vacía al terminar cada entrega produciéndose por lo tanto una pérdida. 12. NORMAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. Ejemplos de medidas de seguridad fundamentales en el inventariado y manejo en tanques de petróleo son las siguientes:

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No fumar o llevar materiales humeantes. Es muy posible que haya materiales volátiles con bajo punto de inflamación presentes. No pisar o caminar sobre los techos de los tanques. Conservar la cara y la parte superior del cuerpo apartada cuando se abran las portezuelas del muestreador. Es muy posible que se produzca una emisión de gases acumulados y vapores al abrir la portezuela. Nunca, bajo ninguna circunstancia debe entrar a un tanque, salvo que esté usando ropa de seguridad y un dispositivo de respiración aprobado y haya otro operador presente afuera para avisar o auxiliar en caso necesario. Se extreman las medidas de seguridad con el objetivo de disminuir los accidentes de trabajo y preservar el medioambiente. Está establecido a partir del momento, que todo tanque que se vaya a poner en operación, ya sea reparado o construido, debe contar con un sistema contra incendio de tecnología de punta, aunque la inversión sea alta por este concepto. Este sistema consta de unas tuberías que forman anillos alrededor del tanque. El anillo inferior es el encargado de verter agua y el superior espuma para evitar el calentamiento del tanque y controlar el incendio. Está normado en los depósitos de combustible un límite de llenado máximo por debajo del anillo de espuma para que este actúe y cumpla su objetivo sin dificultad. Todos los elementos de este sistema se pintan de rojo y son capaces de apagar un tanque a cientos de metros del sistema principal a través de bombas y tuberías. 13. PELIGRO DE FUEGO Y EXPLOSIONES La mayoría de instrumentos de los Sistemas de Inventariado están instalados en tanques que contienen productos inflamables. Por ello dichos instrumentos deben tener protección antideflagrante, y los elementos electrónicos que estarán ubicados en el interior de los tanques, en contacto permanente con la atmósfera de los productos, como serían los sistemas de medida de temperatura en uno o varios puntos, deben tener protección de tipo seguridad intrínseca. En el pasado cada país tenía sus normas de seguridad, pero actualmente ya existen reglamentaciones armonizadas entre distintos países. La normativa europea CENELEC y la americana NFPA son aceptadas en muchos países. La Seguridad del equipo, o lo que es lo mismo, la verificación de que la construcción antideflagrante y/o seguridad intrínseca cumple con las normativas internacionales, debe ser certificada por organismos independientes autorizados.

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(CENELEC: Comité Europeo de Normalización Electrónica; NFPA: (National Fire Protection Association) Asociación Nacional de Protección Contra Incendios.) Los institutos más conocidos en esta materia son: "Factory Mutual Research" (USA) y JIS (Japón). Un buen Sistema de Inventariado se caracterizará en que sus instrumentos no solamente cumplen con lo que marcan las normativas, sino que las exceden, anticipándose a las futuras demandas en seguridad de las mismas. En dichos requisitos futuros se incluyen la eliminación del aluminio dentro de los tanques de almacenamiento (zona "0"), y la limitación de la energía cinética, de las partes en movimiento integradas en los equipos de Inventariado, hasta valores mucho más bajos de los estipulados como de riesgo de ignición. 14. TORMENTAS ELÉCTRICAS E INVENTARIADO EN TANQUES Los rayos pueden provocar situaciones peligrosas, por lo que deben tomarse medidas para proteger el parque de tanques y el Sistema de Inventariado contra dichos peligros. Los sistemas modernos de inventariado incluyen muchos circuitos electrónicos. La posición de los equipos eléctricos en la parte superior de los tanques hace que sean más vulnerables a daños por tormentas que cualquier otro equipo industrial. Los sistemas de comunicación de hoy en día interaccionan con los equipos de campo a través de redes digitales únicas, lo cual aumentan la probabilidad de posibles daños en los equipos ya que la red de comunicación se extiende por áreas cada vez más y más amplias. Con los requisitos de elevada fiabilidad y disponibilidad impuestos al Sistema de Inventariado, existe la necesidad de métodos de protección frente a tormentas eléctricas, bien diseñados y perfectamente experimentados en campo. En un parque de tanques, un rayo crea una diferencia de potencial directa entre el equipo de medida y el sistema receptor en la sala de control , en el esquema de conexionado eléctrico vemos al equipo de medida conectado por un lado a la tierra del tanque y por el otro al sistema receptor. El resultado es una diferencia de potencial entre el cable y el equipo medidor o el cable y el sistema receptor. Esta diferencia entre el equipo y el cable tiende a igualarse, buscando un camino de baja impedancia entre la circuitería conectada al cable y tierra. Tan pronto como la diferencia de potencial excede el voltaje de aislamiento, se produce un cortocircuito entre la electrónica y tierra. Además, también aparecerán corrientes transitorias inducidas en componentes y cables adyacentes. Estas descargas eléctricas pasando a través de circuitos eléctricos causan efectos desastrosos. Cada semiconductor que no sea suficientemente rápido o capaz de soportar las corrientes generadas, aún en periodos de tiempo muy cortos, será ineludiblemente destruido.

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Dos son las técnicas utilizadas para minimizar los daños producidos por rayos y corrientes transitorias: Supresión y Derivación. 15. TÉCNICAS PARA MINIMIZAR LOS DAÑOS PRODUCIDOS POR RAYOS Y CORRIENTES TRANSITORIAS.  Circuito supresor Incorporando circuitos especiales en todas las entradas y salidas de cables, es posible aminorar la magnitud del transitorio visto por el instrumento. Un tubo de descarga de gases es la clave de esta solución. Los tubos de descarga de gases están disponibles para protecciones contra voltajes desde 60 V hasta más de 1000 V y tienen un tiempo de reacción de algunos microsegundos, después de los cuales generan un paso de gas ionizado conductor. No dan protección hasta que no son plenamente conductores. Un "transzorb" o varistor, en combinación con una resistencia y preferiblemente una inductancia pueden añadirse para mejorar la protección. Estos semiconductores reaccionan en un par de nanosegundos y limitan el voltaje. El mayor problema es que cada vez que reacciona un supresor de transitorios, se degrada. La fiabilidad es por lo tanto más bien pobre, lo cual hace que estas técnicas de protección no sean adecuadas para aplicaciones tan críticas como el Inventariado en Tanques.  Circuito derivador La derivación es una técnica más fiable y más adecuada para protección contra tormentas eléctricas de los instrumentos del Inventariado en Tanques. Las técnicas modernas de protección utilizan la derivación en combinación con apantallamiento y aislamiento galvánico total. Se trata de una técnica en la que los grandes picos de voltaje son derivados más que disipados. Son utilizados transformadores desarrollados especialmente en todas las entradas y salidas. Tienen dos pantallas de tierra internas separadas entre primario y secundario y el núcleo del transformador. El cableado proveniente del exterior del equipo está separado físicamente del cableado interno, al tiempo que se equipan todos los circuitos con tierras propias con el fin de blindar la electrónica en su conjunto. Desafortunadamente este método no es aplicable con señales de corriente continua. En este caso se utilizan protecciones convencionales junto a aislamientos de tipo galvánico.  Conexión a tierra y apantallado Un correcto apantallamiento y puesta a tierra de los instrumentos y sistemas conectados en campo es de gran ayuda contra los daños por tormentas eléctricas. El posible camino

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de descarga a través de la brida de un instrumento y la correspondiente brida de montaje, debe disponer de una resistencia cercana al cero, para prevenir la creación de diferencias de potencial. Una débil o total falta de toma a tierra, puede ser la causa de chispas y la posterior ignición de los vapores del producto circundante.  Experiencia en campo Los diversos métodos descritos para protección contra tormentas eléctricas, han sido usados durante más de 15 años, con aproximadamente 50.000 instrumentos instalados. Casi el 100% de estos equipos están instalados en el techo de los tanques de almacenamiento e interconectados a través de redes de área local. Un gran número de instalaciones están situadas en zonas de riesgo de tormentas eléctricas. Hasta la fecha, sólo se han producido unos pocos incidentes, donde las tormentas eléctricas, hayan tenido una actuación decisiva. Los daños producidos son siempre limitados y pueden ser reparados localmente con un gasto mínimo. Antes de que estos métodos de protección fueran utilizados, se experimentaban más daños por tormentas eléctricas. En algunos países las medidas de seguridad se extreman para la protección del trabajador y los recursos materiales. Se tiene en cuenta que un accidente en una refinería o en una zona donde exista una gran cantidad de combustible, traería consigo pérdidas de vidas humanas y recursos al país. Las principales medidas son las siguientes, independientemente que en cada zona de trabajo existen medidas especiales:      



Prohibido fumar en el área de la planta, excepto en lugares especiales autorizados para tal fin. En cuanto a las visitas, solo personas autorizadas por la Administración y no se permite la entrada a menores de edad. Se prohíbe la permanencia de animales en la planta. Se prohíbe entrar a la planta con fósforos, fosforeras, armas de fuego y linternas que no estén a prueba de explosión. Solo podrán introducirse cámaras fotográficas en la planta con autorización expresa de la Administración, y en el caso de su autorizo no podrán tener flash. Los vehículos automotores no podrán entrar en la planta, aquellos que no tengan silenciosos en buen estado; no tengan el motor cubierto; no tengan las baterías cubiertas; cisternas sin cadenas conductoras de electricidad estática con no menos de 2 eslabones tocando el pavimento, estando vacías; y tractores diseñados para trabajar en el campo. Conexión a tierra de tanques y equipos.

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También se toman medidas específicas en cuanto a:         

Trabajo dentro de las plantas. Sistemas de drenaje, recolección y disposición de residuales. La unidad debe estar provista de botiquines. Operaciones nocturnas, que introducen riesgos adicionales de accidentes. Área de gases. Comprobaciones e inspecciones periódicas. Diagrama de flujo del sistema de tuberías. Carga de gasolina y otros productos volátiles. Altura de llenado de los tanques teniendo en cuenta su capacidad operacional para evitar reboses del producto. (Ver Anexo 1)

El personal encargado de las mediciones debe estar el menor tiempo posible en el techo del tanque, lo que dificulta el trabajo preciso de la medición impidiéndola en ocasiones debido a la elevada concentración de gases. En el caso de los tanques de techo flotante son necesarios dos operadores, uno para realizar la medición y un segundo operador situado en la escalera lateral del tanque, para en caso de un accidente, socorrer al que realiza la medición debido a la alta concentración de gases en el techo del tanque. Los equipos de tele medición de nivel pueden utilizarse en tanques de almacenamiento de alta presión. También se pueden realizar mediciones muy exactas en productos con baja presión de vapor y en tanques que contengan productos muy viscosos como asfaltos oxidados, productos contaminantes o líquidos turbulentos. Las mediciones manuales en estos casos se ven afectadas por la viscosidad del producto, dificultando la precisión en la medida y presentan una alta probabilidad de ignición, téngase en cuenta que para realizar una medición en el techo de un tanque, una de las normas de seguridad plantea que el calzado no puede tener clavos en la suela que puedan provocar una chispa. 16. UTILIZACION DE MUROS O PANTALLAS EN INSTALACIONES DE TANQUES DE GLP Las distancias de seguridad establecidas en el cuadro 301-1 del Anexo Nº 1, tanto para tanques aéreos como enterrados, para los lugares indicados como Referencia V, puede reducirse con la utilización de muros o pantallas, según los siguientes criterios: 1. El muro debe ser recto, sin ninguna abertura y y construido de hormigón armado de 0.20 metros de espesor y con una resistencia mínima al fuego de 3 horas. 2.

No se permitirá la utilización de más de (2) muros.

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3. La altura mínima del muro quedara determinada por la hipotenusa del triangulo rectángulo rectángulo que se forma al unir las 3 puntas que se indican a continuación: (ver Figura 303-1). Punto A.- Un metro por encima del orificio mas alto Punto B.- La proyección de dicho orificio sobre el suelo. Punto C.- El límite de las distancias (s) correspondiente al punto P, indicada en el cuadro de distancias numero 301-1 del Anexo Nº 1. Punto P.- Punto cuya situación se desea proteger. El mínimo de la altura es cualquier caso será de 1.50 metros. 4. La longitud del nuevo muro deberá ser tal que, el recorrido horizontal d una eventual fuga de gas, no sea mas corto que la distancia indicada en el Cuadro de Distancia de Seguridad (Ver Figura 302-2), o sea: dl + d2 ≥ S BP ≥ S/2 17. ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS TANQUES DE ALMACENAJE DE GLP 1.

Tanques de Almacenaje

1.1 Los Tanques de Almacenaje de CLP deberán ser aptos para operar a una presión de 20 bares y a una presión de prueba de 26 bar. 1.2

Deberán responder a las exigencias del Código A.S.M.E. Sección VIII, División I.

1.3

Deberán llevar en la placa de identificación la siguiente información: a) b) c) d)

Superficie exterior en metros cuadrados. El volumen geométrico en metros cúbicos. Presión de trabajo. Presión de prueba.

1.4 El montaje de los tanques se hará de tal forma que evite la concentración de cargas excesivas en los apoyos o soportes, los que deberán ser de hormigón armado. 1.5 El montaje sobre los soportes deberá permitir la libre expansión y contracción del tanque y sus conexiones. 1.6 Los tanques para su funcionamiento deberán estar provistos como mínimo de los siguientes elementos:

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1.6.1 Dispositivo de llenado de doble cierre. Uno de los cuales será de retención (check) y estará situado siempre en el interior del tanque y el otro podrá ser manual, telecomandado o también de retención. 1.6.2. Indicador de nivel de medida continúa y lectura directa. 1.6.3. Indicador de nivel máximo de llenado. El grado de llenado en los tanques no excederá del 85% (ochenta y cinco por ciento) de su volumen, considerando la masa específica del producto líquido almacenado a 201C. 1.6.4. Maxímetro. 1.6.5. Válvula de seguridad de exceso de presión conectada a la fase gaseosa del tanque. 1.6.6. Dos dispositivos destinados a la salida del GLP. Uno en fase líquida y otro en gaseosa. Cada uno de ellos deberá estar dotado con un doble sistema de cierre; uno automático por exceso de flujo o telecomando u otro manual. En la toma de la fase líquida, el de cierre automático o telecomando deberá estar necesariamente en el interior del tanque. En el caso de la no utilización de alguna de las fases, se podrá prescindir del segundo cierre situado en el exterior del tanque, pero en todo caso, se protegerá e cierre con un tapón roscado a brida ciega. 1.6.7. Borne de toma de tierra. 1.6.8. Drenaje situado en uno de los extremos de la generatriz inferior, que en los de superficie estará dotado de una válvula interior de corte automático por exceso de flujo y de un tapón roscado de protección del mismo material que la válvula. Se ubicará una distancia mínima de 0, 50 metros al suelo en los tanques de hasta 20 metros cúbicos y de 0.80 metros en los mayores. En los tanques enterrados este drenaje quedará cerrado por medio de un tapón roscado de acero. 1.7. Para el fácil desplazamiento de los equipos de extinción deberán dejarse libres alrededor de la proyección sobre el terreno de los tanques y dentro del cerco, los espacios señalados en la Referencia I del Cuadro 301-1 de Distancia de Seguridad del ANEXO N° 1. 1.8. Tanto la superficie de terreno en la zona de ubicación de los tanques como el espacio libre indicado en 1.7, serán horizontales. 1.9. Se rodeará el emplazamiento de los tanques y equipos por medio de una cerca de 2.00 metros de altura como mínimo y a una distancia de los tanques indicada en el Cuadro 301-1 del ANEXO Nº 1, Referencia II; que podrá ser de malla metálica o de cualquier otro material análogo incombustible, que permita una buena ventilación e impida el acceso de personas ajenas a los responsables de la operación, en caso de que

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este cerco este provisto de zócalo, su altura no podrá ser mayor a 0.30 metros. Las puertas del cerco se abrirán hacia el exterior y serán igual incombustible y los cierres serán de accionamiento rápido manipulable desde el interior sin necesidad de utilizar llaves. La utilización de muros o pantallas reglamentadas en el ANEXO Nº 2 puede ser considerada con cerramiento o cerco completamente con malla metálica de altura de 2.00 metros. 1.10. Cuando en una instalación existan equipos de trasvase, de vaporización, regulación y medida, éstos deberán quedar dentro del cerco. Podrán prescindirse del cerco cuando de la instalación de GLP esté ubicada en el interior de las plantas industriales destinadas al almacenamiento, producción y/o tratamiento de productos petrolíferos o combustibles gaseosos. 18. NORMAS DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD INDUSTRIAL DE LOS TANQUES DE ALMACENAJE DE GLP  Protección contra la corrosión Se debe tener especial cuidado en la protección contra la corrosión principalmente en los tanques enterrados o semienterrados. Se aplicarán los sistemas de: protección pasiva y protección activa.  Protección pasiva Los tanques de GLP enterrados o semienterrados deberán estar protegidos convenientemente con pintura anticorrosiva "Primer" y cubierta plástica o fibra de vidrio reforzada con plástico, de forma que la resistencia eléctrica, adherencia al metal, impermeabilidad al aire y agua y resistencia mecánica sean adecuadas a la naturaleza del terreno donde estén enterrados.  Protección activa Como complemento del revestimiento externo, los tanques enterrados o semienterrados, irán provistos de un sistema de protección catódico. La finalidad de la protección catódica es garantizar un potencial entre tanque y el suelo, que medido respecto a electrodo de referencia: cobre-sulfato de cobre, sea igual o inferior a -0.85 voltios. Dicho potencial será de -0.95 voltios corno máximo cuando haya riesgos de corrosión por baterías sulforeductoras. En aquellos casos en que existan corrientes vagabundas, ya sea por proximidad a líneas férreas u otras causas, deberán adoptarse medidas especiales para la protección catódica, según las exigencias de cada caso.

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Cuando las corrientes vagabundas puedan provocar variaciones en el potencial de la protección, el potencial podrá alcanzar valores mayores que 109 indicados, sin limitación de valor, para puntos casi instantáneos, durante un tiempo máximo de un minuto y valores máximos de hasta -0.50 voltios durante un tiempo máximo de cinco (5) minutos, siempre que la duración total acumulada de estos puntos en 24 horas no sobre pase una hora.  Protección contra el fuego  Extintores Los extintores que se utilicen serán de polvo químico seco. Las cantidades de materia extintora, como mínimo será las siguientes: a) Las instalaciones de GLP clasificadas A-0 y E-0 dispondrán como mínimo de dos (2) extintores de 6 kilómetros. b) Las clasificadas como A-l, A-2 y E-l dispondrán de una mínimo de dos (2) extintores de 12 kilogramos. c) Las clasificadas como A-3 y E-2 dispondrán de materia extintora en una proporción de un kilogramo de polvo químico seco por cada metro cubico de volumen geométrico de capacidad de almacenaje con el mínimo establecido en b). d) Las clasificadas A-4, A-5 y E-3, dispondrán de un mínimo de 100 kilogramos de polvo químico seco, incrementándose esta cantidad en un kilogramo por cada diez (10) metros cúbicos de volumen geométrico que sobre pase los cien (100) metros cúbicos de volumen de almacenamiento de la Estación. e) Siempre que la capacidad de almacenamiento sea superior a cinco (5) metros cúbicos, al menos dos (2) de los extintores serán de doce (12) kilogramos. f) El área de bombas y compresores de GLP deberá estar dotado de 2,5 kilogramos de polvo químico seco por cada metro cúbico por hora de capacidad de trasvase, con un mínimo de 50 kilogramos distribuidos, al menos, en dos (2) extintores. En caso de que el equipo de trasvase este situado en una caseta, estos extintores se situarán en el exterior de la misma. g) Las casetas de vaporizadores, si las hubiera, dispondrán al menos un extintor de 12 kilogramos como dotación suplementaria a lo establecido anteriormente.  Instalación de agua a) Las instalaciones de categoría A-3, A-4 y A-5 deberán estar dotadas de una red de tubería y de los elementos precisos de acoplamiento rápido que permitan hacer llegar el

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agua a cualquier punto de Estaciones de GLP a la presión de 5 bar con un caudal mínimo de 15 metros por hora, para las del grupo A-3; 30 metros cúbicos por hora para las del grupo A-4 y 50 metros cúbicos hora para las clasificadas como A-5. b) Cualquier tanque aéreo de volumen geométrico unitario superior a cien (100) metros cúbicos, deberá disponer para su enfriamiento de un sistema propio de riego. c) Las instalaciones que no dispongan de suministro exterior de agua, estarán dotadas de tanques de almacenamiento y medios de bombeo que permitan el funcionamiento de la red durante una hora y treinta minutos, a la presión y a los caudales establecidos. d) Las instalaciones de la categoría A-3 podrán no disponer de la instalación de agua, duplicando el número de materia extintora señalando para la zona de almacenamiento especificada en el numeral 2.1. e) Para las instalaciones de categoría A-4 y A-5 se dispondrán al menos de dos (2) hidrantes o tomas de agua en lugares distintos de la Estación. f) Las mangueras deberán poder descargar el agua pulverizada a chorro y bajo las especificaciones NFPA NE 14 "Standard forinstallation of standpipes and HoseSystems". 19. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS. En la Estación de GLP se dispondrá del siguiente material:  Carteles Carteles indicadores con el siguiente texto: "Gas inflamable", "Prohibido fumar y encender fuego". Se situarán en la proximidad de los tanques y en cada uno de los lados del cerco y puertas de acceso.  Equipo adicional Las instalaciones de la categoría A-4, A-5 y E-3 dispondrán del material siguiente: a)

Una linterna portátil y antideflagrante;

b)

Tres (3) mantas ignífugas;

c)

Tres (3) cascos con pantallas de aproximación al fuego;

d)

Tres (3) caretas antigás;

Además las de categorías A-5 dispondrán:

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e) Un dispositivo de alarma acústico de manual; f)

accionamiento manual o automático-

Un explosímetro.

20. DISEÑO TANQUES DE ALMACENAMIENTO.  PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO. Los tanques de almacenamiento de materias primas y productos de la planta se diseñan según el código API‐ASME, para el diseño de tanques que trabajan a presión atmosférica y contienen productos (líquidos o sólidos) en su interior.  Geometría de los recipientes.  Recipientes para sólidos: Cabeza: elipsoidal 2:1 Fondo: cónico Carcasa: cilíndrica  Recipientes para líquidos: Cabeza y Fondo: elipsoidal 2:1 Carcasa: cilíndrica Las dimensiones para cada una de las partes vendrán determinadas en función de la altura de la carcasa cilíndrica H son las siguientes proporciones:

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Tanque para sólidos y líquidos.  Volumen de los recipientes Vcilindro = π∙R2∙H Vcono = ⅓∙π∙R2∙hcono Vcabeza = (π∙D2∙hcab)/6 VTanque Sólidos = Vcilindro + Vcono + Vcabeza VTanque Líquidos = Vcono + 2∙Vcabeza Se ha de tener en cuenta que los recipientes por seguridad estarán llenos como máximo al 80 %, por lo que habrá que tenerlo en cuenta a la hora de establecer sus dimensiones. En función del volumen necesario de almacenamiento se establece el valor de H, y en función de éste el resto de dimensiones del tanque.  Altura del tanque La altura del tanque será la suma de las longitudes de las tres partes que lo forman, caracasa, cabeza y fondo. Recipientes para sólidos: Ht= H+ hcono + hcab Recipientes para líquidos: Ht= H+ 2∙hcab  Presión de diseño La presión de proyecto para el diseño de los recipientes debe ser mayor que la máxima de: P > 1.1∙Presión máxima de operación P > Presión máxima de operación + 1 kg/cm2  Espesor de los recipientes El espesor (t) de cada una de las partes de los recipientes viene dado por las siguientes expresiones: tcilindro = (γ∙d∙r) / σt∙Es

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tcono = (γ∙d2∙tgα) / 4∙σt∙Es∙cosα tcabeza = (P∙De) / 2∙σt∙Es + 1,8∙P Dónde: γ = peso específico del producto almacenado, kg/cm3. d = nivel máximo de producto almacenado, cm. r = radio del cilindro, cono y cabeza elipsoidal, cm. σt = tensión máxima admisible del material, kg/cm2. Es = eficiencia de soldadura según tipo de soldadura. Para junta soldada a tope en doble V y no examinada, toma valor de 0.6. P = presión externa, kg/cm2. De = Diámetro externo, cm. α = semiángulo de la abertura del cono, º. Habrá que tener en cuenta la corrosión debido al producto almacenado y a los nagentes externos, por lo que el espesor final será: tfcilindro = tcilindro + tcorrosión, mm tfcono = tcono + tcorrosión, mm tfcabeza = tcabeza + tcorrosión, mm El espesor de corrosión será función del material elegido para la construcción, y las condiciones de operación del tanque.  Material de construcción Se escoge un material de construcción para el tanque de acuerdo con las necesidades de almacenamiento del producto y con tensión admisible (σa) suficiente para la construcción del mismo. Para el cálculo de los espesores de almacenamiento, es necesario utilizar la tensión máxima admisible del material, σt, que es el resultado de dividir la tensión admisible del material por el coeficiente de seguridad aplicado en cada caso. σt = σa/n

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Dónde: n = coeficiente de seguridad.  Temperatura de proyecto La temperatura de proyecto será: Tproyecto =Ttrabajo + Tambiente  Prueba hidráulica Antes de su puesta en operación, todos los recipientes deben ser comprobados sometiéndolos a una prueba hidráulica a una presión mayor que la de proyecto. La presión de prueba hidráulica será Phidraúlica = 1.5∙P∙ σt / σamb Dónde: P = presión del proyecto. σt = tensión máxima admisible a temperatura de proyecto. σamb = tensión máxima admisible a temperatura ambiente. El recipiente debe soportar la presión hidráulica y se ha de verificar que la tensión máxima desarrollada en las paredes < 90 % del límite elástico del material 21. CONCLUSIONES.  Se realizó el estudio a detalle de los tanques de almacenamiento de hidrocarburos tanto para gases como para líquidos.  Se estudió las normas y especificaciones de construcción para los tanques de almacenamiento.  Se conoció los riesgos en una planta de almacenaje y las normas de seguridad que se deben emplear al constituirse en una planta de almacenamiento. 22. BIBLIOGRAFÍA.      

Biblioteca del IAPG: http://www.iapg.com/ El abece del petróleo y del gas: Manual del combustible: Administración de Energía de los EEUU www.google.com

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