TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una reserva suficiente de algún producto para su uso posterior y/o comercialización. Los tanques de almacenamiento, se clasifican en:

1.- Cilíndricos Horizontales.2.- Cilíndricos Verticales de Fondo Plano.Los Tanques Cilíndricos Horizontales, generalmente son de

volúmenes relativamente pequeños, debido a que presentan problemas por fallas de corte y flexión.

Los Tanques Cilíndricos Verticales de Fondo Plano nos permiten almacenar grandes cantidades volumétricas con un costo bajo. Con la limitante que solo se pueden usar a presión atmosférica o presiones internas relativamente pequeñas. Estos tipos de tanques se clasifican en:

•De techo fijo.•De techo flotante.•Sin techo.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO ATMOSFERICOS

Los tipos de tanques atmosféricos se clasifican en:

1.- Techo Fijo.- Se emplean para contener productos no volátiles como son: agua, diesel, asfalto, petróleo crudo, etc. Debido a que al disminuir la columna del fluido, se va generando una cámara de aire que facilita la evaporación del fluido.

2.- Techo Flotante.- Se emplea para almacenar productos con alto contenido de volátiles como son: alcohol, gasolinas y combustibles en general.Este tipo de techo fue desarrollado para reducir o anular la cámara de aire, o espacio libre entre el espejo del líquido y el techo, además de proporcionar un medio aislante para la superficie del líquido, reducir la velocidad de transferencia de calor al producto almacenado durante los periodos en que la temperatura ambiental es alta, evitando así la formación de gases (su evaporación), y al mismo tiempo se reducen los riesgos al almacenar productos inflamables.

3.- Los Tanques sin Techo.- Se usan para almacenar productos en los cuales no es importante que éste se contamine o que se evapore a la atmósfera como el caso del agua cruda, residual, contra incendios, etc.

TANQUE HORIZONTAL

TANQUE VERTICAL

TANQUE ESFERICO

DEFINICIÓN DE CONCEPTOS

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. 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.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 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 fluido a una presión manométrica diferente a la

atmosférica.TANQUE.- Depósito diseñado para almacenar o procesar fluidos, generalmente a presión

atmosférica o presión internas relativamente bajas.

CODIGOS EMPLEADOS

El diseño y cálculo de tanques de almacenamiento, se basa en la publicación que realiza el "Instituto Americano del Petróleo", al que esta institución designa como "STANDAR A.P.I. 650", para tanques de almacenamiento a presión atmosférica y "STANDAR A.P.I. 620", para tanques de almacenamiento sometidos a presiones internas cercanas a 1Kg/cm2

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.

El estándar A.P.I. 650.- sólo cubre aquellos tanques en los cuales se almacenan fluidos líquidos y están construidos de acero con el fondo uniformemente soportado por una cama de arena, grava, concreto, asfalto etc. diseñados para soportar una presión de operación atmosférica o presiones internas que no excedan el peso del techo por unidad de área y una temperatura de operación no mayor de 93 °C (200 °F). Este estándar cubre el diseño y cálculo de los elementos constitutivos del tanque. Lista de los materiales de fabricación, se sugieren secuencias en la erección del tanque, recomendación de procedimientos de soldaduras, pruebas e inspecciones, así como lineamientos para su operación.

NORMAS APLICABLES

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.

•ASTM American Society for Testing Materials•API American Petroleum Institute•NFPA National Fire Protection Association•STI Steel Tank Institute

TIPOS DE COLORES PARA EL ALMACENAJE DE CADA PRODUCTOUn 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.

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

MATERIALES A EMPLEAR EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO.

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 1.2. 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.) 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 usado, 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.

MATERIALES PARA SOLDADURAPara el soldado de materiales con un esfuerzo mínimo a la tensión menor de 5625Kg/cm2

(80000lb/pulg2), los electrodos de arco manual deben estar hechos de materiales cuya clasificación sea AWS: E-60XX y E70XX.Para soldado de materiales con un esfuerzo mínimo a la tensión de

5625-5976Kg/cm2(80000-85000lb/pulg2), el material del electrodo de arco manual debe ser E80XX-CX.También podrán ser usados otros materiales que sean recomendados por otros Estándares, Códigos o

Normas como: A.S.T.M., A.P.I., CSA (Canadian Standar for Standardization.)SOLDADURAS EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO.

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.

El Código A.S.M.E. sección IX, establece que toda junta soldada deberá realizarse mediante un procedimiento de soldadura de acuerdo a la clasificación de la junta y que, además, el operador deberá contar con un certificado que lo acredite como soldador calificado. Una vez realizada la soldadura o soldaduras, éstas se someterán a pruebas y ensayos como: ultrasonido, radiografiado, líquidos penetrantes, dureza, etc., donde la calidad de la soldadura es responsabilidad del fabricante. Al efectuar el diseño se deberán preparar procedimientos específicos de soldadura para cada caso.

Todas las soldaduras serán aplicadas mediante el proceso de arco eléctrico sumergido, arco con gas inerte o electrodos recubiertos. Estos procesos pueden ser manuales o

automáticos. En cualquiera de los dos casos, deberán tener penetración completa, eliminando la escoria dejada al aplicar un cordón de soldadura antes de aplicar sobre éste el siguiente cordón.

El tanque deberá ser diseñado de tal forma que todos los cordones de soldadura sean verticales, horizontales y paralelos, para el cuerpo y fondo, en el caso del techo, podrán ser radiales y/o circunferenciales.

Notas:•El lado de la junta para el cual señala la flecha, es el más cercano; y el lado opuesto a este es el lado lejano.•Las soldaduras del lado más cercano y del lado más lejano se hacen del mismo tamaño a menos que se indique otra cosa.•Los símbolos se aplican: entre dos cambios bruscos en al dirección de la soldadura, o en la extensión de la indicación de soldadura por medio de un sombreado, o todo a lo largo de la línea, en donde se marcan las dimensiones, excepto cuando se usa el símbolo de "Todo alrededor".•Todas las soldaduras deben ser continuas de las dimensiones que se hayan aceptado, sí no se indica otra cosa.•La cola de la flecha se usa para anotar especificaciones de cualquier otra referencia, (esta cola puede omitirse si no se hace ninguna referencia).•Cuando se usa el símbolo para la soldadura en ranura con bisel o en J, la flecha debe indicar con un quiebre marcado hacia la pieza que debe ser biselada (en los casos en que claramente se ve cual es la pieza por biselar, puede omitirse el quiebre de la flecha).•Las dimensiones de las soldaduras, los incrementos y los espaciamientos se indican en milímetros.•Para instrucciones más detalladas en el uso de estos símbolos ver la norma de soldadura publicada por la Sociedad Americana de Soldadura (AWS) o equivalente.

SOLDADURA DE FONDO

SOLDADURA DE CASCO

SOLDADURA EN TECHOS

Las placas del techo tendrán un espesor mínimo nominal de 4.7 mm. (3/16 pulg.) o lámina calibre 7. Un espesor mayor puede ser requerido para el caso de techos autosoportados;

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. L

DISEÑO Y CÁLULO DE TECHOS

Dentro de los techos fijos tenemos tres tipos: cónicos, de domo y de sombrilla, los cuales pueden ser autosoportados o soportados por estructura (para el caso de techos cónicos de tanques de gran diámetro).

Los techos autosoportados ya sean tipo cónico, domo, o sombrilla, tiene la característica de estar apoyados únicamente en su periferia, calculados y diseñados para que su forma geométrica, en combinación con el espesor mínimo requerido, absorban la carga generada por su propio peso más las cargas vivas, a diferencia de los techos soportados que contarán con una estructura que admita dichas cargas.

PRUEBAS REALIZADAS A LOS TANQUES CONTROL DE CALIDAD

PROCEDIMIENTO ESPECIFICO DE PRUEBA DE VACIOPARA TANQUE DE ALMACENAMIENTO D2

Descripción De la PruebaPara la prueba de vacío es conveniente el uso de la campana metálica (caja abierta) de 150mm (6 Pulg.) de ancho por 750mm (30Pulg.) de largo, con una ventana de vidrio en la tapa. El fondo abierto debe ser sellado contra la superficie del tanque por una empaquetadura de caucho.Para la succión del aire debe proporcionarse las conexiones y válvulas convenientes.Aproximadamente 750mm (30Pulg) de la costura a inspeccionar debe ser cepillada y quedar libre de oxido, aplicándosele una solución de jabón. Seguidamente la campana debe ser colocada sobre la superficie a inspeccionar aplicándosele el vacío hasta llegar a la presión de succión requerida (8 In. Hg), en ese instante se cierra la válvula para mantener esta presión hasta el termino de la inspección del cordón la cual debe durar aproximadamente 30 segundos.La presencia de porosidades pasantes en la costura se indican por burbujas o espumas producidas por el aire succionado a través de la costura soldada.El vacío puede ser generado en la campana por cualquier método que sea conveniente mediante la conexión del manifold de la campana a el motor eléctrico (Moraveco), de succión de aire.Para la medida de la presión de vacío se usara el vacuómetro calibrado MFP - 191, el cual debe registrar un vacío parcial de por lo menos 21 Kpa (6.12 In. Hg.)

PRUEBA NEUMATICA EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Descripción De la PruebaPara la prueba neumática es conveniente el uso de una compresora capaz de generar por lo menos 30 Lb/Plg² para poder llevar con la ayuda del manifold a la presión de prueba 15 Lb/Plg²Para poder llevar a cabo la prueba se deberá asegurar que el refuerzo o poncho del man hole cuente con conexiones roscadas por donde se conectara un niple unido a la manguera que viene del manifold; la costura a inspeccionar debe ser cepillada y quedar libre de oxido, aplicándosele una solución de jabón o aceite. Seguidamente se suministrara presión al sistema que con ayuda del manifould deberá ser llevada a la presión de prueba requerida, en ese instante se verificara que no haya fugas por las conexiones del sistema para mantener esta presión hasta el termino de la inspección la cual debe durar aproximadamente 5 minutos tiempo en el cual podremos realizar la inspección visual para poder determinar posibles defectos.La presencia de porosidades o fisuras pasantes en la costura se indican por burbujas o espumas producidas por la presión suministrada al sistema.Para la medida de la presión debe usarse un manómetro calibrado, el cual debe registrar una presión de por lo menos 30 Lb/Plg².

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA DE ESTANQUEIDAD

Descripción De la PruebaCada tanque será probado hidrostáticamente. El tanque se llenará de agua al nivel máximo de su capacidad total, y permanecerá así durante un tiempo mínimo de 24 horas. Cualquier goteo en el casco o el fondo se reparará de acuerdo a procedimientos establecidos en API 653.Para iniciar la prueba es necesario sellar herméticamente todos los agujeros roscados y no roscados del tanque en evaluación que estén por debajo del nivel máximo de almacenamiento.Una vez hermetizado el tanque se procederá a llenar de agua hasta alcanzar su nivel máximo, cuando esto suceda podremos realizar la primera inspección por las conexiones selladas para verificar que no haya fuga de agua, una vez comprobada las posibles fugas y de no detectar ninguna, procederemos a esperar una hora para ver si hay baja en el volumen.Transcurrido este tiempo se procederá a la segunda inspección.Si se encuentra baja de volumen deberemos localizar la fuga de agua haciendo la inspección visual al detalle de las uniones soldadas y material base, para ello el tanque deberá estar totalmente seco exteriormente y así no dificulte la localización de los defectos. De no encontrase defectos se procederá a dejar el sistema por 24 horas para realizar la inspección final.En ningún caso se aceptará ninguna fuga de agua ya sea pequeña o grande dado que al encontrarse fuga de agua se esta comprobando que hay un defecto pasante. De no encontrase baja en el volumen se procederá a drenar el tanque.

PROCEDIMIENTO DE INSPECCION VISUAL

METODO DE INSPECCION.6.1. - INSPECCION DIRECTA Se podrá utilizar este método de inspección cuando el acceso sea suficiente para permitir la inspección a una

distancia inferior a 24 pulgadas (610 mm), con un ángulo no menor de 30º respecto a la superficie a inspeccionar, se podrá usar espejos para corregir el ángulo de visión.

6.2. - INSPECCION INDIRECTA En los casos en que no sea posible llevar a cabo la inspección directa, podrán utilizarse útiles microscopios,

endoscopios, cámaras por control remoto, etc Cualquier método empleado tendrá una resolución semejante a la inspección directa.METODOS AUXILIARES.En ocasiones será necesario utilizar medios de apoyo a la inspección visual tales como:7.1. - ILUMINACIÓN ARTIFICIALpara conseguir una iluminación de 500 lux para el examen de puntos críticos, será necesario utilizar bombillas

incandescentes que nos darán esa iluminación según:60 W a una distancia máxima de 250 mm75 W a una distancia máxima de 380 mm100 W a una distancia máxima de 460 mm

INSPECCION DE LIQUIDOS PENETRANTES

•MATERIAL EMPLEADO1.- Los materiales utilizados podran ser los siguientes:2.- Para la limpieza previa se utilizara eliminador, acetona o alcohol isopropilico.3.- Penetrante liquido rojo DP-40 Sherwin.4.- Eliminador Sherwin o solvente (acetona, alcohol, tiner).5.- Revelador liquido blanco D-100 Sherwin.

5.6.- Todos los materiales utilizados seran de la misma marca comercial o grupo, con excepcion del solvente•TECNICA OPERATORIA.

1.- TEMPERATURA DE APLICACION. La temperatura de la zona a inspeccionar estara comprendida entre 15 º y 52 ºC. Fuera de sta gama de temperaturas se requerira la homologacion del sistema, definiendo los tiempos de penetracion aplicables, según T-653, del articulo 6 de ASME V2.- LIMPIEZA PREVIA. El operador observara la soldadura que va a examinar, asi como tambien a 12 mm. de ancho a cada lado de la misma, la cual debera encontrarse limpia: libre de oxido, particulas metalicas, grasa, aceite, pintura, etc. En caso de ser necesario el contratista debera realizar su limpieza mediante trapos impregnados con algunos de los solventes citados en el punto 5.2, y en caso de ser necesario se empleara metodos mecanicos como escobillas, espatulas o cinceles.3.- SECADO. Antes de la aplicación del penetrante, la superficie a examinar estara totalmente seca.4.- APLICACIÓN DEL PENETRANTE. Mediante brocha o pulverizacion se aplicara el penetrante, asegurandose afectada toda la zona a examinar, o sea, la soldadura y una franja de 12 mm a cada lado de esta. El tiempo de penetracion sera entre 5 a 10 minutos.5.- ELIMINACION DEL PENETRANTE SOBRANTE. Se realizara con trapos limpios impregnados de eliminador Sherwin o solvente y pasandolos cuidadosamente por la superficie a examinar hasta asegurarse de que todo el penetrante sobrante haya sido eliminado.

Se dejara un tiempo minimo de 2 minutos y un maximo de 3 minutos antes de aplicar el revelador.•- APLICACIÓN DEL REVELADOR. Se aplicara el revelador mediante pulverizacion, colocando el spray a una distancia de 15 a 30 cm., (se agitara previamente el spray), aegurandonos de conseguir una capa fina y homogenea. El tiempo de revelado sera de 10 minutos como minimo, el secado se realizara a temperatura ambiente

6.7. - INSPECCION. Pasado el tiempo de revelado se procedera a la inspeccion, debiendo realizarse antes de 30 minutos desde la aplicación del revelador.6.7.1 .- CRITERIOS DE ACEPTACION. Estos se indican en el punto 7 aunque se podran aplicar otros, según requerimientos de la agencia de inspeccion.6.7.2.- SOLDADURAS RECHAZADAS. Se identificaran señalando la zona defectuosa mediante un rotulador y se anotara en el registro de E.N.D. o informe correspondiente. 1.EVALUACION DE INDICACIONES.

1.- Una indicacion es la evidencia de una imperfeccion mecanica. Solo se consideraran relevantes las indicaciones cuya mayor dimension supere 1.6 mm.2.indicaciones lineales son aquellas indicaciones en las cuales la longitud es mayor que tres veces la anchura.3.indicaciones redondas son aquellas cuya longitud es igual o menor que tres veces la anchura.4.cualquier indicacion dudosa o cuestionable sera inspeccionada de nuevo, al objeto de verificar si son o no relevantes.

2.CRITERIOS DE ACEPTACION.Seran de acuerdo a Codigo o Norma de la compania•LIMPIEZA FINAL.Una vez acabado el examen, se limpiaran las partes examinadas con trapos limpios, secos o humedecidos con eliminador, o con el solvente antes usado

CONSIDERACIONES DE 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. Dado que es el que conoce con exactitud las características tanto del fluido que desea almacenar y el lugar donde se ha de instalar dicho tanque, por lo que el fabricante no deberá suponer estas condiciones.CALCULO DEL DIAMETRO Y LA ALTURA DEL TANQUE :

para tanques grandes y por consideracion de costo se suele utilizar esta relacion

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 ALA TEMPERATURA (m3)

DISEÑO DEL FONDOLos 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. El fondo tendrá que ser de un diámetro mayor que el diámetro exterior del tanque, por lo menos, 51mm. (2 pulg.) más en el ancho del filete de soldadura de la unión entre cuerpo y el fondo. Los fondos se forman con placas traslapadas, esto se hace con el fin de absorber las deformaciones sufridas por el fondo si las placas fueran soldadas a tope.

Será conveniente utilizar las placas más largas disponibles en el mercado para construir el fondo, ya que resultan ser las más económicas, Si las placas del fondo descansan simétricamente en relación a las líneas de centros del tanque, el número de placas empleadas en la fabricación del fondo se reduce al mínimo.

Diámetro nominal en metros

Espesor mínimo en 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

Tabla 2.2

DISEÑO Y CÁLCULO DEL CUERPOEl espesor de la pared del cuerpo requerido para resistir la carga hidrostática será mayor que el calculado por

condiciones de diseño o por condiciones de prueba hidrostática, pero en ningún caso será menor a lo que se muestra en la tabla 2.2

ESPECIFICACION GRADO ESFUERZO EN PUNTO CEDENCIA ESFUERZO A LA TENSION ESFUERZO DE DISEÑO ESFUERZO DE PRUEBA

ASTM

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

C C A,B,CS

EH36

2110 2110 2390 2530 2580 3870 3870 4080 4080 4990 1410 1410 1600 1630 1200 1580 1580 1750 1750 2140

A-442 A-442 55 60 2110 2250 3870 4220 1410 1500 1580 1690

A-573 A-573 A-573 58 65 70 2250 2460 2950 4080 4570 4920 1500 1640 1970 1690 1850 2110

A-516 A-516 A-516 A-516

55 60 65 70 2110 2250 2460 2670 3870 4220 4570 4920 1410 1500 1640 1780 1580 1690 1850 2000

A-662 A-662 B C 2810 3020 4570 4920 1830 1970 1960 2110

A-537 A-537 1 2 3510 4220 4920 5620 1970 2250 2110 2410

A-633 A-678 A-678 A-737

C,D A B B 3510 3510 4220 3510 4920 4920 5620 4920 1970 1970 2250 1970 2110 2110 2410 2110

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)

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 aguaCA = 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

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

DISEÑO Y CÁLCULO DE TECHOS CÓNICOS AUTOSOPORTADOS

Los techos cónicos, autosoportados son empleados en tanques relativamente pequeños. Este consiste en un cono formado de placas soldadas a tope, Estos techos son diseñados y calculados para tanques que no exceden de un diámetro de 18,288mm. (60 pies), pero es recomendable fabricar estos en un diámetro máximo de 12,192mm (40 pies), y cualquier dimensión mayor de las mostradas requiere el uso de una estructura capaz de soportar al techo. 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)

DONDE:Cm = Carga muerta (Kg/m2). Cv = Carga viva (Kg/m2).Para este tipo de techos, se recomienda un espesor de 4.76 mm. (3/16 pulg.) a 9.52 mm. (3/8 pulg.), y en base a estos espesores se obtiene la pendiente más conveniente, dentro de las limitantes especificadas con anterioridad, estos con la finalidad de que el techo no sea demasiado pesado y a su vez presente dificultad para su fabricación.El armado del techo sigue los mismos requerimientos y procedimientos que el fondo; estos son generalmente fabricados por placas rectangulares soldadas a tope

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.

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. Las trabes formarán polígonos regulares múltiplos de cinco y en cada arista de estos se colocará una columna. Los polígonos compuestos por trabes se encargarán de soportar los largueros.

Las juntas de las placas del techo estarán soldadas a traslape por la parte superior con un filete continuo a lo largo de la unión, la cual tendrá un ancho igual al espesor de las placas.

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.

El diseño y cálculo de la estructura involucra los esfuerzos de flexión y corte, producidos por una carga uniformemente repartida ocasionada por el peso de las placas del techo, trabes y largueros, debido a lo cual las placas del techo se consideran vigas articuladas.

Las columnas para soportar la estructura del techo se seleccionan a partir de perfiles estructurales, o puede usarse tubería de acero. Cuando se usa tubería de acero, debe proveerse ésta de drenes y venteos; la base de la misma será provista de topes soldados al fondo para prevenir desplazamientos laterales.

Las uniones de la estructura deben estar debidamente ensambladas mediante tornillos, remaches o soldadura, para evitar que las uniones puedan tener movimientos no deseados.

PARTES PRINCIPALES DE UN TANQUE CON TECHO SOPORTADO

CASCO O CUERPO

COLUMNA

FONDO

BASE DE COLUMNA

TECHO LARGEROS

VIGAS

DISPOSICION DE PLANCHAS DE REFUERZOS

TABLAS DE MEDIDAS PARA MANHOLE PLANCHA DE REFUERZO Y TAPA

MANHOLE DE TECHO

ESPECIFICACIONES TECNICAS

BRIDAS DE TECHO

SUMIDERO

ESTIMACION RAPIDA DEL PRECIO DE UN TANQUEDE ALMACENAMIENTO

ESTIMACION DEL PESO DEL TANQUEEl peso de un tanque de almacena miento en acero al carbono es función fundamentalmente del tipo de tanque y de sus dimensiones.En este estudio hemos considerado tanques de las siguientes caracte rísticas:•Forma constructiva: techo cónico.•Norma de fabricación: API 650.•Materiales: CS 283 GRC.El peso para volúmenes de tanque inferiores a 1.500 m3 se puede calcular con la expresión:W = 2,93 x L + 0,14 x DA2 - 0,28 x D - 7,9y para volúmenes de tanque superiores a 1.500 m3 con:W = 2,74 x L + 0,26 x DA2 - 0,84 x D - 14,12 donde:W= Peso estimado del tanque (t). D = Diámetro del tanque (m). L = Altura del tanque (m).En el caso de que no conozcamos las dimensiones, pero conozcamos el volumen del tanque, el peso aproximado del mismo puede obtenerse según las fórmulas siguientes:-El peso para volúmenes de tanque inferiores a 1.500 m3:W = 2,71 + 4,79E-02 x V91- Y para volúmenes de tanque superiores a 1.500 m3:W= 12,0 + 2,3 1E-02XV- l,20E-07xVA2 donde:W= Peso estimado del tanque (t). V = Volumen del tanque (m3).

ESTIMACION DELPRECIO DEL TANQUEEl precio de suministro y montajeen obra de un tanque de acero alcarbono expresado en pta/kg ,sinla pintura, puede obtenerse aproximadamentepor la fórmula :Y = 807,41 x X^-0,25 (1)base 1997donde:Y = Precio del tanque (pta/kg).X = Peso del tanque (t).Por lo que el precio del tanqueserá:Z = 0,80741 x X^0,75 (2)base 1997donde:Z = Precio del tanque (millones depesetas) .X = Peso del tanque (t).

Factores de ajusteSegún el tipo de diseño y materialempleado, deben introducirse en lafórmula anterior unos factores deajuste de acuerdo con la siguienteescala:Tipo de Diseño Fd Material Fm––––––––––––––––––––––––––––––––Techo cónico 1,00 Acero carbono 0,00Techo flotante 1,15 Rubber lined 0,49 Acero 304-316 2,15siendo entonces el precio total:MM Pta. = ((0,80741 x X^0,7508) xx (Fd+Fm)) x F escalaciónGráficos de preciosEl precio del suministro y montajeen obra de un tanque de almacenamientopuede también estimarsegráficamente, utilizando para ellolos gráficos de las figuras 1, 2 y 3cuando se trata de tanques de acerode carbono sin pintar.Las figuras 1 y 2 permiten obtenerel coste total del tanque en funcióndel peso del mismo.La figura 3 proporciona el coste enpta/kg también en función del pesodel tanque.

FOTOS DE CONSTRUCCION

DE TANQUE VERTICAL