Techos Flotantes De Tanques.docx

INDICE 1.

Introducción ....................................................................................................................................... 1

2.

Techos Flotantes ............................................................................................................................... 1 2.1.

Descripción................................................................................................................................. 1

2.2.

Partes De Un Tanque De Almacenamiento De Techo Flotante .................................................. 2

3.

Clasificación de Tanques de Techos Flotantes ................................................................................. 5

4.

Comparación Entre Tipos de Techos Flotantes ................................................................................. 7

5.

Selección de Tipo de Techo Flotante................................................................................................. 8

6.

5.1.

Consideraciones generales ........................................................................................................ 8

5.2.

Consideraciones para techos flotantes externos......................................................................... 8

5.3.

Consideraciones para techos flotantes internos........................................................................ 10

Conclusión ....................................................................................................................................... 12

Techos Flotantes Externos 1. Introducción Los tanques de techo flotante poseen un techo móvil que flota encima del producto almacenado. El techo flotante consiste de una cubierta, accesorios y un sistema de sello de aro. La cubierta flotante generalmente es de acero soldado y de dos tipos: pontón o doble cubierta. Los techos de tanques flotantes permiten reducir en forma significativa las pérdidas de los volátiles de los líquidos que se almacenan. Con esto se logra reducir los costos de producción, la contaminación ambiental y los riesgos de incendios. El secreto de estos tipos de techo, radica en la eliminación del espacio de vapor sobre el líquido que presentan los tanques de techo fijo.

2. Techos Flotantes 2.1.

Descripción

Es el tanque que tiene el techo que flota sobre el contenido de este. Se usa con productos refinados, también para crudos livianos. Estos productos tienen la tendencia a perder las fracciones más ligeras por evaporación; este tipo de tanques ayuda a reducir las pérdidas. Cuentan con pontones que flotan al nivel del líquido reduciendo la evaporación del producto.

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Comprende los tanques construidos con acero al carbono y aceros aleados, de diversos tamaños y capacidades, de paredes cilíndricas y verticales, diseñados para almacenar hidrocarburos líquidos a presiones próximas a la atmosférica.

2.2.

Partes De Un Tanque De Almacenamiento De Techo Flotante

A continuación, se mencionan las partes importantes de un tanque de Techo Flotante: Equipos de Medición: Utilizan diversos sistemas de medición de nivel desde el más sencillo flotador y cadena, hasta equipos electrónicos de radio frecuencia. Bocas de Inspección: Facilitan la entrada y salida de personal que realiza inspecciones programadas, mantenimiento y reparaciones internas de los tanques. Boquillas: Son conexiones de entrada y salida de las tuberías que se conectan al casco. Termo pozos: Permiten realizar observaciones visuales de temperatura del producto. Líneas: Los tanques poseen tuberías de entrada (llenado), salida (succión), contra expansión, circulación, drenaje y de serpentín de vapor. Líneas de Entrada: Las líneas de entrada (llenado) se usan para almacenar los crudos o productos refinados en los tanques. Su diámetro lo determina la presión que impulsa el fluido hacia los tanques. Generalmente, las líneas de entrada están situadas cerca del fondo del tanque para evitar formación de gases y excitación de la electricidad estática.

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Líneas de Salida: Las líneas de salida (succión), al igual que las de entrada, están colocadas cerca del fondo del tanque. Su diámetro lo determina la capacidad de las bombas que succionan el fluido y la viscosidad de estos. Líneas de Contra Expansión: Las líneas de contra expansión se usan para evitar que se acumule la presión por efectos de expansión y rompa la línea de entrada o dañe la pared del tanque. Líneas de Circulación: Las líneas de circulación permiten homogeneizar el producto. La mezcla de los productos se hace necesaria debido a que las partes más pesadas se depositan en el fondo y las más livianas quedan arriba, pasado cierto tiempo, lo cual no permite tener disponible un producto homogéneo. La mezcla del contenido de un tanque se realiza por medio de una bomba, la cual descarga en el mismo tanque que succiona o a otro diferente. Líneas de Drenaje: Las líneas de drenaje están situadas al lado y muy cerca del fondo de los tanques y sus diámetros son proporcionales al tamaño de estos. Algunas de estas líneas se prolongan hasta el centro del fondo de los tanques (debido a que algunos tanques tienen cierta inclinación hacia el centro), para eliminar, de esta manera, los sedimentos y el agua casi por completo. Línea de Agua: Tuberías dispuestas alrededor del tanque con la finalidad de transportar y distribuir agua alrededor del mismo, además esta línea posee una tubería interna por donde se distribuye la espuma contra incendio. Línea de Enfriamiento: Es el sistema de rociadores externo de los tanques el cual a su vez tiene varias tomas o hidrantes para la conexión hacia los tanques y/o hacia camiones apaga fuego, en casos de emergencias. Línea de Espuma: La línea de espuma es la que parte de una estación de bombas donde se mezcla agua con productos químicos para formar la espuma contra incendios, de allí parte a unas cámaras internas de espumas en los tanques. Cámara de Espuma: Es la que expande la espuma hacia el interior de los tanques. Artesón: Consiste en una estructura tipo caja abierta en su parte superior, que se instala en las líneas de succión para evitar que los sistemas de bombeo puedan succionar el agua y/o sedimento que generalmente se deposita en el fondo del tanque.

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Plataforma de Aforo: Es una estructura instalada en la parte superior del tanque desde donde se efectúan los aforos oficiales en forma segura. Drenaje del Techo: Conjunto de equipos que posibilita un correcto manejo de los fluidos, que puedan depositarse sobre el techo, considerando para tal propósito, procesos de captación, conducción, y evacuación de los mismos. Manguera de Drenaje: Manguera utilizada en los sistemas de drenaje.

Está

diseñada para soportar presiones tanto externas como internas y un amplio rango de temperaturas. Pontones: Sistemas de flotación de los techos flotantes. Venteo: Es el sistema diseñado para prevenir los efectos de las alteraciones bruscas de presión interna de un depósito o tanque de almacenamiento como consecuencia de las operaciones de trasvase o de las variaciones de la temperatura ambiente. Soportes: Son el conjunto de párales tubulares, sobre los cuales descansa el techo flotante en su mínimo nivel de líquido. Escalera del Techo: Es la escalera que conecta la plataforma de aforo del tanque con el techo flotante. Válvulas de Drenaje: Válvulas mediante las cuales se realizan las operaciones de drenaje del tanque. Válvula Principal: Es la válvula mediante la cual se llevan a cabo las operaciones de llenado y vaciado de los tanques. Sello del Tanque: Estos sistemas son utilizados en los techos flotantes. Cada tipo de sello puede ser de distintos materiales de manera que sean compatibles con el líquido que se almacena en el tanque. Estos sellos son diseñados para impedir el escape hacia la atmósfera de los vapores y el líquido almacenado dentro del tanque. Rociadores: Es el sistema de enfriamiento de los tanques. Techo Flotante: Estructura metálica hermética puesta sobre pontones cilíndricos que le permiten a este suspenderse sobre el producto. Elemento que tiene movimiento vertical, que atrapa bajo él, los vapores despedidos por el producto. Boca de Aforo: Es la abertura sobre el techo del tanque, a través de la cual se hacen las medidas y se toman las muestras para un aforo. Tubo de Aforo: Es un tubo perforado que se extiende desde el fondo del tanque, hasta la boca de aforo. El borde superior deberá ser el nivel para tomar las medidas 4

y se convierte en el punto de referencia del tanque sin la interferencia de espuma u ondas. Drenaje Rápido del Techo Flotante: Es una boquilla de emergencia por donde se drena el agua depositada sobre el techo flotante cuando está en su posición más baja, y cuando el tanque no contiene producción (1,30mt del suelo, los soportes del techo deben estar en posición de mantenimiento). Esta solo se utiliza cuando el tanque se va sacar de servicio.

3. Clasificación de Tanques de Techos Flotantes 

Tanques abiertos Este tipo de tanque no posee techo. No pueden ser usados para petróleo ni sus derivados, pero pueden ser usados para almacenar agua contra incendios o agua de refrigeración, entre otros.



Tanques de techo fijo Los tanques de techo fijo están divididos entre cónicos, de sombrilla y tipo domo. Ellos pueden ser soportados o auto soportados dependiendo del diámetro del tanque.



Tanques de techo flotante. En estos tanques, el techo flota directamente sobre la superficie del fluido, con la tarea de evitar la evaporación del mismo para así poder garantizar la seguridad del equipo y sus operadores, ya que estos fluidos tienden a ser altamente volátiles en su estado gaseoso, además sirven como un mecanismo que evita las pérdidas de producto que 5

se traduce en pérdidas de dinero y por último sirven para evitar la emisión excesiva de gases contaminantes al ambiente. Existen dos tipos de techos flotantes en tanques de almacenamiento los cuales son: 

Cubierta Interna Flotante: La cubierta como se muestra en la Figura 2.2 flota sobre el producto en un tanque de techo fijo.



Cubierta externa flotante: La cubierta flota directamente sobre el producto en un tanque abierto a la atmósfera; la cubierta externa flotante se divide, a su vez, en cubierta doble Figura 2.4 o cubierta simple Figura 2.3, que son los de especial interés para este trabajo de investigación.

Cubierta Interna Flotante

Doble Cubierta Externa Flotante

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4. Comparación Entre Tipos de Techos Flotantes Las cubiertas internas flotantes presentan una gran cantidad de ventajas sobre los techos externos flotantes tales como: 

No hace falta un sistema de drenaje.



Es mucho más liviano.



La acción de la fuerza generada por el viento no afecta directamente a la cubierta.



El domo sirve para generar un efecto de jaula de Faraday lo que protege a la cubierta ante descargas eléctricas.



Es más económico.



Los tiempos de instalación son más cortos.



Requiere menos mantenimiento.



Tanto el domo como la cubierta son fabricados en aluminio Sin embargo, los techos externos flotantes siguen siendo los más utilizados a nivel mundial por dos principales razones:



Al estar fabricados en acero cuentan con una mayor resistencia a deformaciones, ya sea por movimiento de la masa de líquido o por las fuerzas generadas por los operadores caminando sobre la cubierta y son más estables ante cargas sísmicas.



Que sean abiertos a la atmósfera hace más fácil el acceso a la cubierta para inspección y mantenimiento. API 650 Cubre los requisitos mínimos para diseño, fabricación, instalación, materiales e inspección de tanques cilíndricos verticales sobre tierra, no refrigerados, de techo abierto o cerrado, construido con planchas de acero soldadas, para almacenar crudo y sus derivados, donde [10]: 7



La temperatura no excede de 200 ºF (93 ºC).



La presión manométrica es menor de 2,5 psig (1700 mm de agua). 5. Selección de Tipo de Techo Flotante 5.1.

Consideraciones generales

Para cumplir con los objetivos propuestos, se plantean dos alternativas siguientes: •Instalación de Techo Flotante Externo. •Instalación de Techo Flotante Interno. En la evaluación de cada una de estas alternativas vamos a tomar en cuenta las siguientes consideraciones: •Mermas por pérdidas al ambiente •Seguridad Contra Incendios •Facilidades de instalación y mantenimiento •Aspecto Económico. Para cada una de las alternativas, a continuación, describimos los considerandos mencionados y la experiencia en campo a tomar en cuenta en la evaluación. 5.2.

Consideraciones para techos flotantes externos

Tanque de techo flotante externo a) Mermas por pérdidas al ambiente (almacenamiento + movimiento en el tanque): En los tanques de techo flotante externo (en adelante TTFE), las pérdidas por evaporación son principalmente de dos tipos: las originadas por el almacenamiento, relacionada con la incidencia de las condiciones ambientales en el tanque y aquellas ocasionadas por el movimiento en el tanque (relacionada con el ingreso y salida de producto del tanque). Para estos TTFE, las mayores pérdidas se dan por almacenamiento y se relacionan principalmente con la velocidad del viento, y al número, tipo y características de accesorios del techo. b) Seguridad Contra Incendios: Los Tanques de Techo Flotante Externo, tiene la particularidad de hacer que por debajo de la cubierta, exista una alta concentración 8

de vapores, lo que supera el límite superior de inflamabilidad, mientras que por encima de la cubierta, se presenta una alta concentración de aire, haciendo que la mezcla esté muy por debajo del límite inferior de inflamabilidad por la escasa concentración de vapores. La Norma API 650 indica que las cámaras fijas no son generalmente requeridas en tanques de techo flotante, debido a que ellos están diseñados para la prevención del fuego y la conservación del producto. Usando equipos portátiles, es usualmente posible utilizar personal adiestrado para extinguir el fuego en el anillo anular. En general, una protección fija es deseada considerando el valor del producto almacenado, la ubicación remota del tanque a proteger y cuando no se cuente con personal suficiente para la lucha contra el fuego. c) Facilidades de instalación y Mantenimiento: En lo referente a las facilidades de instalación para los TTFE, lo más resaltante es la necesidad de una correcta verticalidad y redondez del cilindro, para ello es necesario hacer las mediciones y correcciones oportunas. Adicionalmente para el caso de los sellos, se han presentado 2 cambios en todo el periodo de funcionamiento de los diferentes Tanques de Techo Flotante Externo instalados en la Refinería, debido a razones de mala selección de los materiales, mas no por deterioro. En algunos tanques de almacenamiento de gasolinas se ha presentado corrosión en la parte interna de la cubierta flotante, mientras que, para el caso de almacenamiento de crudo, no se han presentado problemas de corrosión interna ni externa. Por tal motivo, se ha adoptado el criterio de pintar internamente los techos flotantes de almacenamiento de gasolinas. Por lo expuesto anteriormente, podemos concluir que durante toda la experiencia operativa de los Tanques de Techo Flotante Externo y según el registro de estadísticas, no se han presentado problemas debido a fallas en la operación de los techos flotantes o del sistema de drenaje, sino más bien por razones atribuibles a un inadecuado mantenimiento. Tampoco se ha registrado desgaste de los sellos por sometimiento a las condiciones 9

del medio ambiente. d) Aspecto Económico: Se considerará el monto necesario para el diseño, construcción, instalación, pruebas y puesta en servicio del techo flotante. Los montos por costos de estudio de verticalidad y circunferencialidad del tanque, son montos que se desembolsarán de todas maneras para cualquiera de las dos alternativas o tecnologías. 5.3.

Consideraciones para techos flotantes internos

Los tanques de techos flotantes internos (en adelante TTFI), poseen un techo fijo en el tope del cilindro y una cubierta flotante ligera. Los requerimientos mínimos para el diseño de techos flotantes internos están dados en el estándar API 650, apéndice H. Las cubiertas internas son de constitución diferente a las cubiertas para TTFE. Los TTFI ofrecen la ventaja de proteger el techo flotante contra factores externos adversos tales como climas extremos, incrementando tanto su vida útil, así como la de sus accesorios. Por otro lado, evitan el empleo de un sistema de drenaje, con el consiguiente ahorro en montos de reparación y mantenimiento. Desde el punto de vista técnico, el Tanque de Techo Flotante Interno, cumple con los requerimientos de reducir las emanaciones de vapores al ambiente, por estar en contacto con la superficie del líquido y reducir considerablemente el espacio para el asentamiento de vapores. a) Mermas_ por pérdidas al ambiente (almacenamiento + movimiento del tanque): Las pérdidas por evaporación son principalmente de dos tipos: las originadas por el almacenamiento (relacionada con la incidencia de las condiciones ambientales en el tanque) y aquellas ocasionadas por el movimiento del tanque (relacionada con el ingreso y salida de producto del tanque). Para los TTFI, las pérdidas dadas por almacenamiento, se encuentran minimizadas debido a la condición de que la velocidad del viento es nula, sin embargo, depende aún del número, tipo y características de accesorios del techo. b) Seguridad Contra Incendios: El empleo de un TTFI reducirá la concentración de hidrocarburo en fase vapor en el espacio entre la cubierta flotante y el techo fijo. Sin embargo, sin una suficiente y adecuada ventilación podría darse la ocurrencia de una 10

mezcla inflamable de vapor y aire dentro del espacio entre la cubierta flotante y el techo fijo. Con el propósito de minimizar la ocurrencia de esta mezcla inflamable, se instalan venteas en el tope del cilindro para permitir la circulación de aire. Por otro lado, para prevenir el sobrellenado, se instalan vertederos laterales para el rebose de producto, con el fin de impedir que la sábana colapse por colisión. Esta instalación puede originar la necesidad de tener que contar con un anillo adicional para no perder capacidad de almacenamiento del tanque. c) Aspectos referentes a facilidades de instalación y Mantenimiento: La instalación de los techos flotantes en tanque, se ve limitada cuando se trabajan con tanques de techos soportados por columnas. La existencia de las mismas, en su mayoría de los casos, dificulta el libre ascenso/descenso, debido a que no presentan una verticalidad uniforme, lo que puede devenir en el hundimiento del techo flotante. d) Aspecto Económico: Se considerará el monto necesario para el diseño, construcción, instalación, pruebas y puesta en servicio del techo flotante. Se excluyen los montos de estudio de verticalidad y circunferencialidad del tanque, retiro de las planchas del techo fijo e instalación de viga o estructura rigidizadora por ser montos que se desembolsarán también en esta alternativa o tecnología.

Parque de tanques refinería "Gualberto Villarroel" Valle Hermoso - Cochabamba

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6. Conclusión 

El tanque de tacho flotante es aquel tanque que tiene el techo que flota sobre el contenido de este, se usa con productos refinados, también para crudos livianos.

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Este tanque de techo flotante se utiliza porque evita que se forme un espacio donde puede existir una mezcla explosiva de gases evaporados del crudo y aire.



Estos tanques tienen la tendencia a perder las fracciones más ligeras por evaporación; éste tipo de tanques ayuda a reducir las pérdidas y cuentan con pontones que flotan al nivel del líquido reduciendo la evaporación del producto. Bibliografia

1.

Norma Standar API 650 Welded Steel Tank for Oil Storage. 9na. edition Julio 1993.

2.

Copia Curso Diseño Mecánico Cap. IV tanques de almacenamiento. Por Osear Muroy Muroy - Petrolees del Perú. Centro de Capacitación 1979_.

3.

Manual Steel Constructión. AISC 9na. edición

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