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SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX-EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
CONTENIDO CAPÍTULO PÁGINA 0. INTRODUCCIÓN………... 4 1. OBJETIVO………... 4 2. ALCANCE……….... 5 3. CAMPO DE APLICACIÓN……….... 5 4. ACTUALIZACIÓN……….. 5 5. REFERENCIAS……….. 5 6. DEFINICIONES………... 6 7. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS……….. 8 8. DESARROLLO………... 10 8.1 Generalidades...………..…... 10
8.2 Procedimientos alternativos para el cálculo del espesor del tanque………. 70
8.3 Diseño alternativo para la envolvente del tanque………...……….. 75
8.4 Diseño de la envolvente por alto esfuerzo………...……….... 86
8.5 Diseño de tanques para presiones internas pequeñas……...………... 96
8.6 Tanques de almacenamiento armados en taller………...………... 100
8.7 Techo flotante………...………... 115
8.8 Venteo para tanques de almacenamiento atmosférico y de baja presión…………...… 122
8.9 Diseño de cimentaciones de tanques cilíndricos verticales... 132
8.10 Detección de fugas en el fondo del tanque y protección subsuperficial... 132
8.11 Llenado inicial de tanques... 143
9. RESPONSABILIDADES….……….…. 145
10. CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES………...… 146
11. BIBLIOGRAFÍA……….…. 146
12. ANEXOS…...……….……. 149
0 INTRODUCCIÓN.
PEMEX y sus Organismos Subsidiarios en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, y con la facultad que le confiere la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público y la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas, expide la presente norma de referencia para el diseño de tanques atmosféricos.
El almacenamiento de hidrocarburos refinados, petroquímicos, petróleo crudo, así como otros productos líquidos se lleva a cabo en Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios (PEMEX) mediante el empleo de diferentes tipos de recipientes siendo de los más utilizados los tanques atmosféricos cilíndricos verticales de acero, los cuáles se utilizan para almacenar pequeños y grandes volúmenes de productos petrolíferos y sus derivados, agua o algún otro producto utilizado en las instalaciones de PEMEX.
En la elaboración de esta norma, participaron las entidades, instituciones y empresas que se indican a continuación:
Petróleos Mexicanos.
Pemex- Exploración y Producción. Pemex- Gas y Petroquímica Básica. Pemex- Petroquímica.
Pemex- Refinación.
Instituto Mexicano del Petróleo.
Colegio de Ingenieros Petroleros de México
Confederación de Cámaras Nacionales de Comercio Cámara Nacional de la Industria de la Transformación Cámara Nacional de Empresas de Consultoría Confederación de Cámaras Industriales
Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción Welmon, S. de R. L. de C.V.
Tubos y Tanques la Fe, S.A. de C.V. Fasein, S.A. de C.V.
Melter, S.A. de C.V.
Construcciones y Desarrollo Industrial, S.A. de C.V. Latinoamericana de Obras y Servicios, S.A. de C.V. LM VAGA Construcciones, S.A. de C.V.
Aceros y Métales Villarreal, S.A. de C.V. Protectotank
1. OBJETIVO
Establecer los requisitos técnicos y documentales para la adquisición o contratación en el diseño y selección de materiales para tanques atmosféricos de acero, para el almacenamiento de petróleo y sus derivados en las instalaciones de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.
2. ALCANCE.
Esta norma de referencia cubre el diseño y materiales de tanques atmosféricos cilíndricos verticales de acero, soldados, cerrados o abiertos en su parte superior.
El diseño de estos tanques debe soportar presiones internas hasta 2 lb/pulg2
.
En esta norma se establecen los métodos para el cálculo de los espesores de las placas del fondo, envolvente y techo de los tanques.
Al entrar en vigor esta norma de referencia, sustituye a la especificación técnica P.2.0341.03: 2007 CN, “Diseño de tanques atmosféricos”, Tercera Edición de junio de 2007.
3. CAMPO DE APLICACIÓN.
Esta norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición y contratación del diseño de tanques atmosféricos, para las instalaciones de PEMEX. Por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación: licitación publica, invitación a cuando menos tres personas, o adjudicación directa, como parte de los requisitos técnicos que debe cumplir el proveedor, contratista o licitante.
4. ACTUALIZACIÓN.
Las sugerencias para la revisión y actualización de esta norma deben enviarse al Secretario del Subcomité Técnico de Normalización de PEP, quien debe programar y realizar la actualización de acuerdo a la procedencia de las mismas, y en su caso, a través del Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios de PEMEX, procederá a inscribirla en el programa anual de normalización de PEMEX. Sin embargo, esta norma se debe revisar y actualizar, al menos cada cinco (5) años o antes, si las sugerencias y recomendaciones de cambio lo requieren.
Las propuestas y sugerencias, se deben enviar por escrito a: PEMEX-Exploración y Producción.
Subdirección de Distribución y Comercialización. Coordinación de Normalización.
Dirección: Bahía de Ballenas N° 5, Edificio “D” Planta Baja. Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11311.
Teléfono directo: 1944-9286.
Conmutador: 1944-2500, ext. 380-80.
Correo electrónico [email protected]
5. REFERENCIAS.
5.1 ISO 630 1995 Structural Steels-plates, wide flats, bars, sections and profiles (Acero Estructural- placas, barras, secciones y perfiles).
5.2 NRF-003-PEMEX-2007 Diseño y evaluación de plataformas marinas fijas en el Golfo de México. 5.3 NRF-015-PEMEX-2003 Protección de áreas y tanques de almacenamiento de productos. 5.4 NRF-028-PEMEX-2004 Diseño y Construcción de Recipientes a Presión.
5.5 NRF-049-PEMEX-2006 Inspección de bienes y servicios.
6. DEFINICIONES. 6.1 Anclaje:
Son elementos de acero al carbono, con rosca en el extremo libre ahogados en el concreto o en la cimentación, con el objeto de evitar desplazamientos del tanque en cualquier dirección, y bajo ciertas condiciones contrarrestar el efecto de volteo por sismo y el arrastre o volteo por viento.
6.2 Ángulo de coronamiento:
Perfil estructural soldado en la parte superior del último anillo de los tanques para proporcionarle mayor rigidez a la envolvente.
6.3 Anillos atiesadores:
Perfiles estructurales soldados a la envolvente que evitan deformaciones en las placas de los anillos del tanque, originadas por la carga de viento.
6.4 Boquillas:
Conexiones instaladas en la envolvente, fondo o techo del tanque; las cuales deben estar en su conexión al tanque soldadas y en su otro extremo bridada o roscado.
6.5 Espesores de diseño:
Se refiere al valor obtenido mediante cálculos tomando en consideración las condiciones de servicio del tanque atmosférico, incluyendo la tolerancia por corrosión.
6.6 Espesor mínimo:
Se refiere al requerido para las placas del tanque atmosférico o cualquiera de sus partes, antes de agregar el espesor por corrosión.
6.7 Geotextile:
Producto elaborado por fibras sintéticas no biodegradables; se caracteriza por su estructura impermeable, resistente a la tensión, al desgarre y al deterioro químico.
6.8 Hoja de datos:
Es el documento en el que se definen las dimensiones, datos de diseño y características generales de un tanque atmosférico.
6.9 Materiales. 6.9.1 Lámina y placa:
Materiales fabricados mediante el proceso de laminación del acero de forma generalmente rectangular cuya diferencia principal entre ellas se basa en su espesor de acuerdo a lo siguiente.
Lámina. Espesor hasta 5 mm (3/16 pulg) inclusive.
Placas. Espesores mayores de 5 mm (3/16 pulg).
6.9.2 Solera:
Material producto del proceso de laminación del acero, de perfil rectangular cuyo ancho máximo es de 152 mm (6 pulg).
6.10 Nivel de diseño:
Es la altura o nivel del producto manejado, medida desde el fondo del tanque, considerada par a el diseño.
6.11 Placa anular del fondo:
Son las placas de la periferia del fondo sobre las que se suelda el anillo inferior del tanque en todo su perímetro.
6.12 Presión de diseño:
Es la presión considerada para el cálculo de las paredes del tanque y es la suma de la presión interna del gas o vapor dentro del tanque más la columna del líquido almacenado.
6.13 Registro de hombre:
Son accesorios instalados en el primer anillo o techo de los tanques atmosféricos; los cuales normalmente van soldados con tapa bridada y sirven para tener acceso al interior del tanque.
6.14 Tipos de techo.
6.14.1 Techo cónico soportado:
Techo en forma de cono, apoyado ya sea en largueros sobre trabes y columnas, o largueros sobre armaduras con o sin columnas.
6.14.2 Techo cónico autosoportado:
Techo que se soporta por sí mismo, apoyado en su periferia del último anillo de la envolvente y tiene forma de cono.
6.14.3 Techo autosoportado tipo domo:
Techo que se soporta por sí mismo en el último anillo de la envolvente y tiene su superficie curvada. 6.14.4 Techo autosoportado tipo sombrilla:
Es un techo tipo domo modificado en donde cualquier sección horizontal es un polígono regular con tantos lados como caras tenga la superficie del techo.
6.15 Techo o membrana flotante:
Pueden ser externo o interno (membrana flotante), diseñado en tal forma que le permite flotar sobre el líquido almacenado evitando los grandes volúmenes de gases y vapores que existen en los tanques de techo fijo, pueden ser de:
6.15.1 Techos con boyas y pontón perimetral:
Es aquel formado de boyas y pontones completamente herméticos y distribuidos en el techo y en el canto del perímetro de la cubierta respectivamente, permitiendo flotar al techo en contacto con el producto almacenado. 6.15.2 Doble cubierta:
Está formado por dos cubiertas una superior y otra inferior; separadas por bordes circulares que dividen el espacio interior en una serie de pontones concéntricos. Está diseñado para flotar en contacto con el producto almacenado.
6.16 Techo flotante interno (membrana flotante):
Está formado por un techo cónico autosoportado y una cubierta de aluminio soportada por flotadores tubulares cerrados los cuales la mantienen por encima de la superficie del líquido.
6.17 Tipo de juntas.
6.17.1 Junta a tope con soldadura doble:
Es la unión de dos placas situadas en el mismo plano, en contacto por uno de sus bordes, que se sueldan por ambos lados.
6.17.2 Junta a traslape con soldadura sencilla:
Unión de dos placas traslapadas en la que el borde de una de ellas se suelda sobre la otra con soldadura de filete.
6.18 Tipos de soldadura. 6.18.1 Soldadura a tope:
Es la soldadura que se deposita en la ranura entre dos elementos situados en el mismo plano (a tope) y cuyos bordes no quedan en contacto. Los bordes pueden ser rectangulares, en V (simple o doble) o en U (simple o doble).
6.18.2 Soldadura de filete:
Soldadura que tiene sección transversal aproximadamente triangular y que une dos superficies situadas aproximadamente en ángulo recto como las ensambladas en T.
6.18.3 Soldadura de filete:
Soldadura de filete, cuyo tamaño es igual al espesor de la pieza más delgada por unir. 6.19 Tamaño de la Soldadura:
6.19.1 En juntas a tope, es el espesor de las placas a unir.
6.19.2 En soldadura de filete de lados iguales, es la longitud de cualquiera de los lados del mayor triángulo rectángulo isósceles que pueda ser inscrito, dentro de la sección transversal.
6.19.3 En soldadura de filete de lados desiguales, es la longitud del lado mayor del triángulo rectángulo que pueda ser inscrito dentro de la sección transversal del filete de soldadura.
6.20 Válvula de presión-vacío (PV):
Es el dispositivo de protección instalado en los tanques atmosféricos con techo fijo, diseñado para ventear vapores de hidrocarburos del tanque durante el llenado y admitir aire durante el vaciado del producto almacenado. El objeto es evitar daños en el tanque por la diferencia de presión positiva o negativa con respecto a la presión atmosférica.
7. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS.
7.1 AISC American Institute of Steel Construction (Instituto Americano de Construcciones de Acero).
7.2 API (American Petroleum Institute (Instituto Americano del Petróleo).
7.3 ASME American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos).
7.4 ASTM American Society for Testing and Materials (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales).
7.5 AWS American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura).
7.6 CSA Canadian Standards Association (Asociación Canadiense de Normalización). 7.7 ºC Grados Celsius. 7.8 Cl Clase. 7.9 CA Corriente alterna. 7.10 CD Corriente directa. 7.11 cm3 Centímetros cúbicos. 7.12 DN Diámetro Nominal. 7.13 ºF Grados Fahrenheit. 7.14 Gr. Grado. 7.15 h Hora.
7.16 ISO Internacional Organization for Standardization (Organización Internacional de Normalización).
7.17 kg/cm2 Kilogramos por centímetro cuadrado. 7.18 kg/m2 Kilogramos por metro cuadrado. 7.19 kg/dm3 Kilogramos por decímetro cúbico. 7.20 kPa Kilo Pascales.
7.21 Kpsi Miles de libras por pulgada cuadrada. 7.22 lb/pulg2 Libras por pulgada cuadrada.
7.23 lbf/pulg2 Libras fuerza por pulgada cuadrada 7.24 lb/pie2 Libras por pie cuadrado.
7.26 mm Milimetros.
7.27 mils Milésimas de pulgada 7.28 MPa Mega Pascales.
7.29 N Newtons
7.30 NOM Norma Oficial Mexicana. 7.31 NPS Tamaño Nominal de la Tubería. 7.32 NRF Normas de Referencia
7.33 Pa Pascales.
7.34 PEMEX Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. 7.35 pulg Pulgada.
7.36 S.I. Sistema Internacional
7.37 t Espesor
7.38 TMCP Termo-mechanical control process (Control del proceso termo-mecánico). 7.39 U.S. Unidades Inglesas usuales
7.40 % Por ciento.
7.41 < Menor o igual que. 7.42 < Menor que
7.43 µm Micras
8. DESARROLLO. 8.1 Generalidades.
Las dimensiones de los tanques atmosféricos, sus características, condiciones de diseño, capacidad, materiales y fluido contenido se muestran en las hojas de datos o información proporcionada por PEMEX.
El diseño del tanque en su conjunto o cualquiera de sus partes, debe cumplir con lo establecido en esta norma de referencia.
8.1.1 Materiales.
Los materiales fabricados bajo alguna especificación diferente de las enlistadas en la Tabla 1 se pueden emplear siempre y cuando, tengan características equivalentes o superiores a los de dicha tabla y PEMEX apruebe su uso.
Cuando por condiciones de servicio se justifique el uso de mejores materiales, se puede utilizar cualquier material de los indicados en la Tabla 2, estando sujeto a las limitaciones y modificaciones indicadas en esta norma de referencia.
Se pueden emplear materiales fabricados bajo otra especificación, siempre y cuando cumplan los requisitos de una de las especificaciones enlistadas en las Tablas 1 y No. 2, además de que PEMEX apruebe su uso.
El espesor de diseño de las placas, se debe verificar en la orilla de molino recortada de todas las placas.
Las placas se deben fabricar únicamente por el proceso de hogar abierto, oxigeno básico u horno eléctrico. Los aceros producidos por el proceso de control termo–mecánico (TMCP) pueden ser usados.
Las placas de la envolvente están limitadas a un espesor máximo de 45mm (1,75 pulg). 8.1.1.1 Placas.
Las placas deben cumplir con las especificaciones indicadas en la Tabla 1. “Materiales para la fabricación de tanques de almacenamiento”.
Las tolerancias de fabricación de las placas deben cumplir con la última edición de la especificación ASTM A6 o equivalente.
8.1.1.2 Perfiles estructurales.
Los aceros estructurales deben ser fabricados por el proceso de Hogar Abierto, Horno Eléctrico u Oxígeno Básico y deben cumplir con alguna de las especificaciones siguientes:
ASTM A 36/A 36M; A 131/A 131M y A 992/A 992M o equivalente.
CSA G40.21 Gr. 38W/(260W), 44W/(300W), 50W/(350W), 38WT/(260WT), 44WT/(300WT) y 50WT/(350WT). ISO 630 grados E 275 calidad B, C y D.
MÁXIMO ESPESOR DE PLACA ESPECIFICACIÓN DE MATERIAL GRADO mm (pulg) OBSERVACIONES
ASTM A 36 / A 36M --- 40 (1½) Cuando se indique en este documento y PEMEX lo apruebe por escrito.
ASTM A 131 / A 131M A B CS EH 36 12,5 25 40 45 (½) (1) (1½) (1¾)
Acero estructural para embarcaciones. Calidad estructural únicamente.
ASTM A 283 / A 283M C 25 (1) Placa de acero al carbono de calidad estructural de aplicación general.
ASTM A 285 / A 285M C 25 (1) Placa de acero al carbono, con esfuerzos de tensión bajos e intermedios, para soldaduras de fusión en recipientes a presión.
ASTM A 516 / A 516M
55 (380) 60 (415) 65 (450) 70 (485)
40 (1½) Placa de acero al carbono para recipientes a presión en servicios de baja y moderada temperatura.
ASTM A 537 / A 537M 1 2 45 (1¾) Placas de acero al carbono-manganeso-silicio tratadas térmicamente, para recipientes a presión.
ASTM A 573 / A 573M 58 (400) 65 (450) 70 (485)
40 (1½) Placas de acero al carbono con tenacidad mejorada.
ASTM A 633 / A 633M C D 45 (1¾) Placa de acero de aleación estructural normalizado, para servicios bajos -45 °C (50 °F) de temperatura ambiental
ASTM A 662 / A 662M
B
C 40 (1½)
Placa de acero al carbono-manganeso-silicio para recipientes a presión en servicio de baja y moderada temperatura -46 a -60 °C (-5ª a -75 °F).
ASTM A 678 / A 678M A B 40 45 (1½) (1¾) Placa de acero de aleación estructural, con proceso de recocido y templado. ASTM A 737 / A 737M B 40 (1½) Placa de acero de aleación, para recipientes a presión soldados y componentes de tuberías. ASTM A 841 / A 841M A Clase 1 B Clase 2 40 (1½) Placa de acero producida por el proceso de control termo-mecánico (TMCP), para
recipientes a presión soldados.
CSA G40.21 38W (260W) 44W (300W) 50W (350W) 38WT (260WT) 44WT (300WT) 50WT (350WT) 25 25 45 40 40 50 (1) (1) (1¾) (1½) (1½) (2)
Acero estructural. Los grados W pueden ser semicalmados o totalmente calmados. Los aceros totalmente calmados fabricados con grano fino como práctica deben ser
especificadoscuando se requieran. La adición de elementos para refinar el grano o aumentar su resistencia esta limitada a la Tabla 35. Para placas, la resistencia a la tensión debe ser de 1406 kg/cm2 (20 Kpsi) arriba de la
mínima indicada por el grado.
ISO 630 E275 C y D E355 C y D 40 45 (1½) (1¾) Aceros estructurales.
Grupo I Tal como se roló
Semicalmado
Grupo II Tal como se roló, Calmado o Semicalmado
Grupo III
Tal como se roló, Calmado Práctica de grano fino
Grupo III A Normalizado Calmado Práctica de Grano Fino Material Notas Material Notas Material Notas Material Notas
A 283M Gr. C 2 A 131M Gr. B 7 A 573M Gr. 400 A 131M Gr. CS A 285M Gr. C 2 A 36M 2, 6 A 516M Gr. 380 A 573M Gr. 400 10 A 131M Gr. A 2 G40.21-260W A 516M Gr. 415 A 516M Gr. 380 10 A 36M 2, 3 G40.21-260W 1, 8, 14 A 516M Gr. 415 10 G40.21-260W 1, 9, 10, 14 Grupo IV
Tal como se roló, Calmado Pràctica de Grano Fino
Grupo IV A Tal como se roló, Calmado
Práctica de Grano Fino
Grupo V
Normalizado Calmado Práctica de Grano Fino
Grupo VI
Normalizado o Templado y Revenido, Calmado Práctica de
Grano Fino Carbono Reducido Material Notas Material Notas Material Notas Material Notas
A 573M Gr. 450 A 662M Gr. C A 573M Gr. 485 10 A 131M Gr. EH 36 A 573M Gr. 485 A 573M Gr. 485 11 A 516M Gr. 450 10 A 633M Gr. C A 516M Gr. 450 G40.21 Gr. 300W 9, 11 A 516M Gr. 485 10 A 633M Gr. D A 516M Gr. 485 G40.21 Gr. 350W 9, 11 G40.2 Gr. 300W 9, 10 A 537M Clase 1 A 662M Gr. B G40.21 Gr. 350W 9, 10 A 537M Clase 2 13 G40.21 Gr. 300W 9 A 678M Gr. A G40.21 Gr. 350W 9 A 678M Gr. B 13 E 275 4, 9 A 737M Gr. B E 355 9 A 841 M, Grado A, Clase 1 12, 13,14 A 841 M, Grado B, Clase 2 12, 13,14 Notas: ASTM
1) Para la mayoría de los números de la especificación del material enlistado, se debe referir a las especificaciones ASTM (incluyendo grado o clase); sin embargo hay algunas excepciones: G40.21 (incluyendo grado) que es una especificación CSA; los grados E 275 y E 355 (incluye calidad) están dentro del ISO 630.
2) Debe ser semicalmado o calmado. 3) Espesores < 20 mm.
4) Máximo contenido de manganeso 1,5%.
5) Para espesores máximos de 20 mm cuando el rolado del acero esté controlado, se puede usar en lugar de acero normalizado.
6) El contenido de manganeso por análisis de colada debe ser 0,80–1,2% para espesores mayores de 20 mm, excepto que por cada reducción de 0,01% abajo del carbón máximo especificado, se permite un incremento del 0,06% de manganeso arriba del máximo especificado hasta un máximo de 1,35%. Espesores < 20 mm deben tener un contenido de manganeso de 0,8–1,2% por análisis de colada.
7) Espesores < 25 mm. 8) Debe ser calmado.
9) Debe ser calmado y como práctica fabricado con grano fino. 10) Debe ser normalizado.
11) Debe tener una composición química (en caliente) modificada con un contenido máximo de carbono de 0,20% y un contenido máximo de manganeso de 1,60%.
12) Producida con Control del Proceso Térmico-Mecánico (TMCP).
13) Cuando en ensambles se utiliza relevado de esfuerzos, los aceros templados y revenidos tales como A 537 Cl 2 y A 678 Gr. B, y el acero A 841 con TMCP se deben representar por medio de probetas que han sido sometidas al mismo tratamiento térmico que se utiliza para el ensamble.
14) Para los requerimientos de prueba de impacto ver el numeral 8.4.4.
8.1.1.3 Láminas.
Se deben ajustar de acuerdo a lo establecido en la norma ASTM A 283 Gr. C o equivalente, fabricados por los procesos de Hogar Abierto y Oxigeno Básico, las láminas pueden ordenarse por peso o por espesor.
8.1.1.4 Electrodos para soldadura de arco protegido (SMAW).
Para los materiales de soldadura con un esfuerzo mínimo a la tensión menor de 550 MPa (79771 lbs/pulg²), los electrodos para soldadura por arco manual deben ser de acuerdo a la clasificación AWS serie E60 y E70 o equivalente (convenientes para las características eléctricas, la posición de la soldadura y otras condiciones de uso) y su selección debe ser de acuerdo con el diseño del tanque. (Ver Tabla 3).
8.1.1.5 Tubos y forjas.
Excepto cuando se indique otra cosa, los tubos, coples y forjas deben estar de acuerdo con cualquiera de las siguientes especificaciones ASTM, API o equivalentes.
Clave Tipo de cubierta Posición de la soldadura Tipo de corriente eléctrica
E6010 Alta Celulosa Sódica P, V, SC, H. CD con polaridad invertida
E6011 Alta Celulosa Potásica P, V, SC, H. CA o CD con polaridad invertida
E6012 Alto Titanio Sódico P, V, SC, H. CA o CD sin cambio de polaridad
E6013 Alto Titanio Potasio P, V, SC, H. CA o CD con cualquier polaridad
E6019 Oxido de Hierro y Titanio Potásico P, V, SC, H CA o CD con cualquier polaridad E6020 Alto Oxido de Hierro Filetes horizontales, P CA o CD sin cambio de polaridad
E6022 Alto Oxido de Hierro P CA o CD con cualquier polaridad
E6027 Polvo de Hierro, Oxido de Hierro Filetes horizontales, P CA o CD sin cambio de polaridad
E7014 Polvo de Hierro, Titanio P, V, SC, H CA o CD con cualquier polaridad
E7015 Sodio al Bajo Hidrógeno P, V, SC, H CD con polaridad invertida
E7016 Potasio al Bajo Hidrógeno P, V, SC, H CA o CD con polaridad invertida
E7018 Polvo de Hierro, Bajo Hidrógeno P, V, SC, H CA o CD con polaridad invertida E7024 Polvo de Hierro, Titanio P, Filetes horizontales CA o CD con cualquier polaridad E7027 Polvo de Hierro, Alto Oxido de Hierro Filetes horizontales, P CA con cualquier polaridad E7028 Polvo de Hierro, Bajo Hidrógeno P, Filetes Horizontales CA o CD con polaridad invertida E7048 Potasio al Bajo Hidrógeno, Polvo de Hidrógeno P, V, SC, H CA o CD con cualquier polaridad Notas:
1 Las posiciones de la soldadura son:
P = Plana; H = Horizontal; SC = Sobre–Cabeza; V = Vertical.
2. En las posiciones verticales y sobre–cabeza sólo se puedan emplear electrodos de 5 mm (3/
16 pulg) y menores, excepto en el caso de los electrodos E7014, E7015, E7016 y E7018 donde únicamente se pueden usar electrodos de 4 mm (5/32 pulg) y menores.
3. Polaridad invertida significa que el electrodo es positivo. Sin cambio de polaridad significa que el electrodo es negativo.
API Espec 5L Grado A, B y X42 ASTM A 53/A 53M Grado A y B ASTM A 106/A 106M Grado A y B ASTM A 234/A 234M Grado WPB ASTM A 333/A 333M Grado 1 y 6 ASTM A 334/A 334M Grado 1 y 6 ASTM A 420/A 420M Grado WPL6
ASTM A 671 Grado de acero al carbono Grados CA 55, CC 60, CC 65, CC 70, CD 70, CD 80, CE 55, y CE 60 Las siguientes especificaciones ASTM o equivalente son aceptables para forja.
ASTM A 105/A 105M ASTM A 181/A 181M
ASTM A 350/A 350M Grados LF1 y LF2
Se puede usar para propósitos estructurales la tubería de calidad soldable que cumpla las propiedades físicas de cualquiera de las especificaciones enlistadas anteriormente y que estén dentro de los esfuerzos permisibles establecidos en el listado 8.1.2.6 c.
8.1.1.6 Bridas
Las bridas deslizables y las de cuello soldable deben cumplir con los requisitos que se establecen para bridas forjadas de acero al carbono y estar conforme a lo indicado en ASME B 16.5 o equivalente.
Para bridas mayores a DN 600 (NPS 24) que cumplan con lo especificado en ASME B16.47 Tipo B o equivalente, debe aceptarse como una alternativa siempre y cuando PEMEX apruebe su uso. Debe ponerse una especial atención en el apareamiento de los accesorios.
Las bridas con cara plana no son permitidas por esta norma de referencia. 8.1.1.7 Tornillería.
El material para birlos, tornillos y espárragos deben cumplir con los requisitos de las especificaciones ASTM A 307, A 193 / A 193M y ASTM A 325 / A 325M ó equivalente.
8.1.1.8 Tuercas
El material de las tuercas debe cumplir con los requisitos de las especificaciones ASTM A 194 / A 194 M ò equivalente.
8.1.2 Diseño. 8.1.2.1 Diseño de juntas. a) Tamaño de soldaduras.
a.1) Soldadura de bisel. El tamaño del bisel de la soldadura está basado en la profundidad de la junta (esto es, la profundidad de los biseles más la penetración de la raíz cuando se especifique).
a.2) Soldadura de filete. La soldadura de filete de piernas iguales, se basa en la longitud de la pierna más grande del triángulo rectángulo isósceles el cual puede ser inscrito dentro de la sección transversal de la soldadura de filete. La soldadura de filete de piernas desiguales se fundamenta en la longitud de la pierna más grande del triángulo rectángulo, el cual puede ser inscrito dentro de la sección transversal de la soldadura de filete.
b) Restricciones en las juntas.
Se aplican las siguientes restricciones respecto al tipo y tamaño de juntas o soldaduras:
Las soldaduras por puntos o provisionales, se consideran sin ningún valor de resistencia estructural. El tamaño mínimo de la soldadura de filete debe ser como sigue:
b.1) En placas de hasta 5 mm (3
/16 pulg) de espesor, se deben usar filetes completos.
b.2) En placas cuyo espesor es mayor de 5 mm (3
/16 pulg), se deben usar filetes con tamaño mínimo de 1/3del
espesor de la placa más delgada en junta, pero no debe ser menor de 5 mm (3
/16 pulg).
Las Junta a traslape con soldadura sencilla sólo deben emplearse en las placas del fondo y del techo.
Cuando se sujeten con soldadura de puntos juntas a traslape, éstas deben tener como mínimo un traslape de 5 veces el espesor nominal de la placa más delgada en la unión. En el caso de juntas a traslape con soldadura doble, el traslape máximo debe ser de 50 mm (2 pulg) y en el caso de juntas a traslape con soldadura sencilla, el traslape máximo es de 25 mm (1 pulg).
c) Símbolos de la soldadura.
Los símbolos de soldadura deben cumplir con los requerimientos del A.W.S o equivalente y se muestran en la Figura 8.1.
d) Tipo de Juntas.
Las juntas utilizadas en los tanques se muestran en las Figuras 8.2, 8.3 y 8.4. 8.1.2.2 Diseño del fondo.
a) Dimensiones de la placa del fondo.
Deben tener un espesor nominal mínimo de 8 mm (5
/16 pulg), o un peso de 0,610 kPa(12,75 lb/pie
2), sin incluir
la tolerancia por corrosión. Las placas deben tener forma rectangular y un ancho mínimo de 1829 mm (6 pies). Las placas de las orillas del fondo sobre las que descansa la envolvente del tanque que lleven un extremo rectangular, deben tener un ancho mínimo de 1829 mm (6 pies) en dicho extremo. Para el traslape de placas en la orilla del fondo el método de preparación debe ser como se indica en la Figura 8.5.
Las dimensiones deben ser de un tamaño tal que una vez cortadas las orillas, sobresalgan cuando menos 25 mm (1 pulg) de la orilla exterior de la soldadura que une el fondo con la placa de la envolvente.
b) Fijación de la envolvente con el fondo.
En la fijación su borde inferior del primer anillo de la envolvente con las placas del fondo debe hacerse con soldadura de filete continuo sobre ambos lados de la placa de la envolvente. El tamaño de cada soldadura de filete no debe ser mayor de 13 mm (1/2 pulg) ni menor que el espesor de la placa más delgada en la junta, de acuerdo con los valores mínimo que se indica en Tabla 4:
Espesor Nominal de la Placa de la envolvente
Mínimo Tamaño de Filete de Soldadura mm (pulg) mm (pulg) t = 5 (3/16) 5 (3/16) 5<t≤19 (3/16<t≤3/4) 6 (1/4) 19<t≤32 (3/4<t≤1 ¼) 8 (5/16) 32<t≤45 (1 ¼ <t≤1 ¾) 10 (3/8)
Tabla 4 Tamaño mínimo de filetes de soldadura en la unión envolvente con fondo 8.1.2.3 Juntas del techo y del ángulo superior.
El tipo de sujeción del techo, así como la del ángulo de soporte va a depender de lo siguiente:
a) Las placas del techo, como mínimo, deben soldarse con un filete de soldadura completo y continuo sobre todas las juntas en la parte superior. También deben permitirse las soldaduras a tope.
b) Las placas del techo se deben soldar al ángulo superior del tanque con soldadura de filete continuo, solamente sobre el lado superior.
c) Las secciones del ángulo superior para techos autosoportados se deben unir por soldadura a tope teniendo una fusión y penetración completa. Los factores de eficiencia de las juntas no necesariamente deben ser aplicados en lineamientos que se establecen en el numeral 8.1.2.6 listado h y numeral 8.1.2.6 listado i. d) Una opción que tiene el fabricante para tanques con techos autosoportados tipo cono, domo, o sombrilla, es
que en la orilla del ángulo de coronamiento pueden soldar una solera la cual descansara en la parte plana del ángulo, para mejorar las condiciones soldadas.
e) Excepto para tanques abiertos (ver numeral 8.1.2.5) y con techo cónico autosoportado (ver numeral 8.1.2.6 listado h y numeral 8.1.2.6 listado i) así como tanques con la unión techo-envolvente bridada (ver listado f de este numeral), como tanques con una extensión en la parte superior formando un ángulo con la proyección hacia afuera. La envolvente del tanque debe ser suministrada con una ángulo superior (anillo de coronamiento) no menor que los siguientes tamaños: para los tanques con un diámetro menor o igual a 11 m (35 pies), ángulo de 51 X 51 X 5 mm ( 2 X 2 X 3
/16 pulg); para tanques con un diámetro mayor que 11 m
(35 pies) pero menor o igual a 18 m ( 60 pies) ángulo de 51 X 51 X 6 mm (2 X 2 X 1
/4 pulg) y para tanques
con un diámetro mayor que 18 m (60 pies) ángulo de 76 X 76 X 10 mm (3 X 3 X 3
/8 pulg), se deja a PEMEX
si este ángulo se instala por el interior o exterior de la envolvente del tanque.
f) Para tanques con un diámetro menor o igual a 9 m (30 pies) y un techo cónico soportado, la orilla superior de la envolvente puede estar bridada (tener una extensión doblada a 90°) en lugar de instalar un ángulo superior ver detalle C de la Figura 8.4. Este tipo de construcción se puede usar en tanques con techo autosoportados, si el área total de la sección transversal del cruce satisface el área expuesta requerida para la construcción del ángulo superior. No adicionar elementos, tales como ángulo o barra cuando se considere la unión techo envolvente bridada.
Tipo de soldadura
Ranura de las piezas Cordón Filete
Rectangular V Bisel U J Tapón
Soldadura de campo Soldadura todo alrededor Enrasado Localización de soldaduras
Lado más cercano Lado más alejado Ambos lados
Notas:
1. 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.
2. Las soldaduras del lado más cercano y del lado más lejano se hacen del mismo tamaño a menos que se indique otra
cosa.
3. 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”.
4. Todas las soldaduras deben ser continuas de las dimensiones que se hayan aceptado, sí no se indica otra cosa.
5. La cola de la flecha se usa para anotar especificaciones de cualquier otra referencia, (esta cola puede omitirse si no se
hace ninguna referencia).
6. 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).
7. Las dimensiones de las soldaduras, los incrementos y los espaciamientos se indican en milímetros.
8. 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 campo 3 Dimensión 2 19 Separación en la raíz Angulo abarcado Dimensión 0 B2
Ver nota No.5 Enrase
22 Ver nota No.5
Dimensión Dimensión 90° 40° 19 13 51-80 Desplazar si va alternada Longitud del cordón Dimensión Soldar alrededor 19 Paso de los cordones
a) Junta a tope con bisel
sencillo en V. b) Junta a tope con bisel sencillo en U.
d) Junta a tope con ranura rectangular.
c) Junta a tope con bisel doble en V.
e) Junta a tope con bisel doble en U.
Figura 8.3.- Tipos de juntas en envolventes.
Ala del ángulo hacia el exterior (opcional)
b) Alternativa de junta del ángulo con la envolvente.
d) Junta a tope con penetración completa con bisel sencillo.
e) Junta a tope con
penetración completa con bisel doble.
a) Junta a tope con penetración completa del ángulo con la envolvente.
c) Junta a tope con penetración completa ranura rectangular.
a) Juntas traslapadas en las placas del techo.
Figura 8.4.- Tipos de juntas en el fondo y en el techo.
c) Alternativa de junta de techo con la envolvente.
b) Junta del techo con la envolvente.
Unión placas del fondo.
El ángulo es de unión a tope
Envolvente
Ranura V (opcional)
f) Junta a tope con soldadura sencilla con solera de respaldo. e) Junta tipo solapa de filete
completo soldadura simple.
Soldadura por puntos 12t 1,75t ≤ R ≤ 3t t t Interior de envolvente d) Junta de envolvente con el fondo. Interior Ángulo hacia fuera
(opcional) Interior
Figura 8.5 Método de preparación de las placas traslapadas del fondo, debajo de la envolvente del tanque
8.1.2.4 Diseño de la envolvente. a) Esfuerzos de trabajo.
El valor del esfuerzo máximo a la tensión (esfuerzo máximo de trabajo permisible), del material seleccionado para el diseño del tanque antes de aplicar el factor de eficiencia de la junta soldable debe estar de acuerdo con los valores indicados en la Tabla 34.
Los esfuerzos para el diseño estructural deben estar de acuerdo con los esfuerzos permisibles de trabajo dados en el numeral 8.1.2.6 listados c.
b) Cargas.
Las cargas se calculan suponiendo que el tanque está completamente lleno de agua a una temperatura de 16°C (60°F) con un peso específico de 1 kg/dm3 (62,4 lb/pies3) o del líquido que se almacene, si éste es más pesado que el agua. La tensión en cada anillo se debe calcular 305 mm (12 pulg) arriba de la junta horizontal inferior del anillo en cuestión. En el cálculo de estos esfuerzos, el diámetro del tanque se toma como el diámetro nominal del anillo del fondo (1er. anillo).
Las cargas radiales aisladas sobre la envolvente del tanque tales como las causadas por cargas pesadas sobre las plataformas y pasarelas elevadas entre tanques, deben ser distribuidas por secciones estructurales roladas, costillas de placa o miembros ensamblados preferentemente en posición horizontal.
Una vez diseñado el tanque este se debe revisar por condiciones de estabilidad esto es revisar si los espesores determinados soportan las condiciones de viento y sismo del lugar donde se va instalar, para la revisión por sismo se debe utilizar el procedimiento del apéndice E del API 650 o equivalente y complementarse con los
Placa de la envolvente
coeficientes y espectros de diseño que indica el Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, en cuanto el viento habrá que consultar el mismo manual y para las condiciones de sismo y viento costa afuera ver la NRF-003-PEMEX-2007.
c) Calculo de espesores de la envolvente.
Los espesores mínimos de las placas de la envolvente se calculan de acuerdo con los esfuerzos en las juntas verticales. Las siguientes ecuaciones se pueden usar para calcular el espesor mínimo de la placa de la envolvente
Donde:
td = Espesor de diseño de la envolvente en S.I. (mm); U.S. (pulg).
tt = Espesor de la envolvente por prueba hidrostática en S.I. (mm); U.S. (pulg).
D = Diámetro nominal del tanque en S.I. (m); U.S. (pie) (ver Tabla 5, Nota 1)
H = Nivel del liquido para diseño en S.I. (m); U.S. (pie) Altura desde el fondo del anillo bajo consideración a la parte superior de la envolvente incluyendo la parte superior del ángulo de coronamiento, algunas veces se establecen limites en la altura de llenado del tanque hasta que ocurra cualquier derrame, o cualquier otro nivel especificado por PEMEX, restringido por un techo flotante interno, o el control permitido por la acción de una onda sísmica.
G = Gravedad especifica del diseño del liquido almacenado, nunca menor de 1,0. C = Corrosión permisible en S.I. (mm); U.S. (pulg) indicada por PEMEX.
Sd = Esfuerzo permisible para las condiciones de diseño en S.I. (MPa); U.S. (lb/pulg2).
St = Esfuerzo permisible para las condiciones de prueba hidrostática en S.I. (MPa); U.S. (lb/pulg2).
Notas:
1. A menos que otra cosa se especifique por PEMEX, el diámetro nominal del tanque debe ser la línea del centro del diámetro de las placas del anillo del fondo de la envolvente.
2. El espesor nominal de placa se refiere al espesor de la envolvente en toda la construcción. Los espesores especificados están basados en los requerimientos de erección.
3. Cuando PEMEX especifique placas con un espesor nominal mínimo de 6 mm puede sustituirse por placa de ¼ pulg .
El espesor requerido en la envolvente de los tanques, debe ser el mayor espesor de diseño calculado, incluyendo la tolerancia por corrosión permisible, o el espesor de la envolvente calculado para resistir la prueba hidrostática, pero no debe ser menor que lo indicado en la Tabla 5.
Las placas de la envolvente deben tener un ancho nominal mínimo de 1829 mm (72 pulg). Estas placas deben ser soldadas a tope y deben escuadrarse correctamente.
Los espesores de la envolvente calculados deben verificarse por estabilidad para evitar la flexión a partir de la velocidad de viento, la cual es especificada por PEMEX. Si en la revisión por estabilidad se requieren vigas intermedias o incrementar el espesor de la envolvente, ambas condiciones deben ser usadas.
d) Arreglo de los elementos de la envolvente.
Se diseña de manera que los anillos queden perfectamente verticales. A menos que se especifique otra cosa, las placas de la envolvente en las juntas horizontales a tope, tienen su eje vertical, común.
Sus juntas verticales de los anillos adyacentes no deben ser colineales; dichas juntas deben estar separadas por una distancia mínima de 5t siendo t el espesor de la placa más gruesa en la junta.
El bisel en V o en U, asimétrico en las juntas a tope, puede quedar hacia el interior o exterior de la envolvente. Excepto lo especificado en el numeral 8.1.2.5 para tanques sin techo, numeral 8.1.2.6 listados h y i para techos autosoportados y el numeral 8.12.3 listado f para tanques que tienen la unión techo-envolvente bridada, la envolvente debe reforzarse con un ángulo fijado al borde superior (anillo de coronamiento) de la misma y no deben ser menores que los tamaños indicados en el numeral 8.1.2.3 listado e.
El ángulo del párrafo anterior, se fija al borde superior del tanque con soldadura doble continua y puede colocarse por fuera o por dentro de la envolvente de acuerdo a lo especificado por PEMEX.
e) Juntas verticales.
Deben ser juntas a tope, de penetración y fusión completa para conseguir doble soldadura o por otros métodos con los cuales se obtenga la misma calidad de depósito de soldadura en el interior y exterior de las superficies por soldar.
f) Juntas horizontales.
Deben ser de penetración y fusión completas. Como alternativa, los ángulos superiores pueden unirse a traslape con la envolvente con doble soldadura.
g) Aberturas en la envolvente.
Los siguientes requisitos deben ser con el objeto de restringir el uso de accesorios que van unidos a la envolvente por medio de soldadura.
La forma y dimensiones de las placas de refuerzo en la envolvente, se ilustran en las Figuras 8.8, 8.9 y 8.21. La cara de la brida debe ser adecuada para el empaque y el atornillado empleado, los empaques deben ser seleccionados de acuerdo al servicio y al medio ambiente donde este localizado el tanque.
Las aberturas en la envolvente de tanques que requieren para alojar una boquilla bridada o roscada mayor de DN 50 (NPS 2) deben ser reforzadas. Todas las conexiones (boquillas registro de hombre o de limpieza) que
requieran refuerzo deben ser unidas con soldadura de penetración completa a la envolvente ver figura 8.21. El área mínima de la sección transversal del refuerzo requerido, no debe ser menor que el producto del diámetro vertical del agujero cortado en la envolvente del tanque por el espesor de la placa de la envolvente. El área de la sección transversal del refuerzo debe ser medida verticalmente, coincidiendo con el diámetro de la abertura. Excepto para las aberturas y conexiones a ras del fondo, todos los refuerzos deben estar dentro de una distancia hacia arriba y hacia abajo del eje de la abertura igual a la distancia vertical de la abertura en la placa de la envolvente del tanque. El refuerzo puede hacerse por cualquiera de los siguientes métodos o por una combinación de estos:
g.1.1) El aditamento de la brida para el ajuste g.1.2) Placa de refuerzo.
g.1.3) Parte del cuello puede ser considerada como área del refuerzo, siempre y cuando se cumpla lo siguiente: que el material del cuello de la boquilla sea igual que el de la envolvente, o que el material especificado para el cuello de la boquilla sus esfuerzos de cedencia y tensión no sean menor que el 70% y 80% respectivamente de los esfuerzos del material del tanque.
g.1.4) Sobreespesor en las placas de la abertura de la envolvente: Se considera como placa de refuerzo siempre y cuando el sobreespesor usado como espesor actual menos el espesor calculado requerido en la aplicación de la abertura; se hayan considerado todas las condiciones de carga más la tolerancia por corrosión permisible.
Para cuello de accesorio, se pueden considerar como área de refuerzo de la envolvente lo siguiente, a excepción cuando lo impida g.1.3:
g.2.1) Parte del cuello de la boquilla que se extiende hacia el exterior de la envolvente en una distancia igual a cuatro veces el espesor del cuello o si el espesor del cuello se reduce dentro de esa distancia, se considera únicamente hasta el punto de transición.
g.2.2) Parte del cuello de la boquilla colocada dentro del espesor de la placa envolvente.
g.2.3) Parte del cuello de la boquilla que se extiende hacia el interior del tanque en una distancia igual a cuatro veces el espesor del cuello.
La resistencia adicional de la soldadura que une al accesorio con la envolvente o a la placa de refuerzo intermedia o a ambas, debe ser cuando menos igual a la parte proporcional de las fuerzas que pasan a través de todo el refuerzo y su impacto se transmita al accesorio.
La resistencia adicional de la soldadura que une la placa de refuerzo a la envolvente del tanque, debe ser cuando menos igual a la parte proporcional de las fuerzas que pasan por todo el refuerzo y su impacto se transmita a la placa de refuerzo.
La soldadora periférica exterior que une el accesorio o la placa de refuerzo o conexiones patentadas con la envolvente se considera efectiva sólo en las partes que estén fuera del área limitada por las tangentes verticales a la abertura de la envolvente; sin embargo la soldadura debe ser continua en toda la periferia exterior del refuerzo. Ver el siguiente párrafo para los esfuerzos permisibles. Toda soldadura en el perímetro interior se considera efectiva. Las soldaduras de filete del perímetro exterior debe ser iguales al espesor de la placa más delgada de la envolvente o placa de refuerzo de las partes a unir.
La resistencia requerida de la soldadura y los refuerzos deben estar configurados para proporcionar a las fuerzas, esfuerzos permisibles para los accesorios
1). Para filete de soldadura en placa de refuerzo exterior a envolvente y placa de refuerzo interior a cuello de boquilla: Sd x 0,60.
2). Tensión para soldadura de ranura transversal: Sd x 0,875 x 0,70.
3). Esfuerzo cortante en el cuello de la boquilla: Sd x 0,80 x 0,875.
Donde: Sd es el esfuerzo máximo permisible de diseño del material seleccionado.
Cuando las boquillas inferiores deben ser usadas con placa de refuerzo que se extiende al fondo del tanque ver Figura 8.9 el tamaño de la porción de la soldadura periférica que une la placa de refuerzo con la placa del fondo, debe ser conforme al numeral 8.1.2.2 listado b. La soldadura periférica interior será lo bastante grande para soportar el resto de la carga.
Cuando dos o más aberturas estén situadas de tal forma que sus refuerzos queden tan cercanos que la distancia entre los bordes de sus soldaduras de filete estén a 8 veces el tamaño de la soldadura de filete más grande o menos, con un mínimo de 152 mm (6 pulg), el esfuerzo se hace de acuerdo con lo siguiente:
g.3.1) Todas las aberturas quedan incluidas en una sola placa de refuerzo, que debe ser para la mayor abertura del grupo.
g.3.2) Si las placas de refuerzo normales para las aberturas menores del grupo consideradas separadamente, caen dentro de los límites del área del refuerzo normal de una abertura mayor, las aberturas menores pueden quedar incluidas en esta placa sin aumentar el tamaño del refuerzo, con excepción de las aberturas que corten el eje vertical de otra abertura; entonces el ancho total de la placa de refuerzo a lo largo del eje vertical de cualquiera de las dos aberturas, no debe ser menor que la suma de los anchos de los refuerzos individuales, normales de las dos aberturas.
g.3.3) Si las placas de refuerzo normales para las aberturas menores consideradas separadamente no caen dentro de los límites del refuerzo normal de la abertura mayor, la forma y tamaño de la placa de refuerzo del grupo debe ser tal que incluya los límites exteriores de los refuerzos de todas las aberturas del grupo.
El cambio de forma desde el límite exterior del refuerzo de la abertura mayor al límite exterior de la abertura menor más lejana, se debe hacer por medio de una pendiente uniforme, a menos que el refuerzo normal de cualquier abertura intermedia se prolongue hacia fuera de los límites fijados, en cuyo caso se unen las diferentes pendientes a los límites de los diferentes refuerzos normales considerados. También se aplican en este caso las disposiciones descritas anteriormente, relativas a las aberturas que estén sobre o adyacentes a los ejes verticales de otras aberturas.
A toda placa sobrepuesta a la envolvente que sirva como refuerzo en las aberturas se le deben redondear sus esquinas con un radio mínimo de 76 mm (3 pulg); además deben llevar un agujero de aviso de 6 mm (1/4 pulg), localizado sobre el eje horizontal de la abertura.
h) Registros de limpieza al nivel del fondo.
A causa de la restricción impuesta por el fondo del tanque y la forma del refuerzo, estos registros deben ser los que tienen su lado inferior al nivel del fondo, por lo tanto necesitan una atención especial, además de cumplir las reglas siguientes:
La abertura debe ser rectangular, con sus esquinas superiores redondeadas con un radio mínimo, igual a la mitad de la altura mayor del claro de la abertura, el ancho y altura de la abertura no debe de exceder de 1219 mm (48 pulg).
La abertura reforzada debe ser completamente preensamblada dentro de la placa del primer anillo de la envolvente del tanque, y la unidad completa debe ser relevada de esfuerzos siempre y cuando cumpla con lo indicado en el numeral 8.1.2.9.
Eje vertical en el Sistema Internacional
(
)
(
)
5 . 0 3 , 0 H D 9 , 4 t 123 H 408 , 1 5 , 71 D 8 , 8 H ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ + +Eje vertical en el Sistema Inglés
(
)
(
)
5 . 0 1 H D 6 , 2 t 17850 h 385 770 D 29 H ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ + +H = Altura del tanque, m (pulg).
D =Diámetro interior del tanque, m (pie).
Figura 8.6 Coeficiente de área para determinar el refuerzo mínimo del registro de limpieza
El área de la sección transversal del refuerzo por encima de la parte superior de la abertura debe ser calculada como sigue: 2 ht K A 1 CS≥ Donde:
ACS = Área de sección transversal por encima de la parte superior de la abertura en mm2 (pulg2).
K1 = Coeficiente del área, ver Figura 8.6.
H = Altura vertical del claro de la abertura en mm (pulg).
T = Espesor calculado del primer anillo en mm (pulg), requerido por las ecuaciones del numeral 8.2.1.4 pero excluyendo la corrosión permisible.
Su espesor de la placa de la envolvente en el ensamble del registro de limpieza, debe ser por lo menos el grosor de la placa colindante al primer anillo inferior de la envolvente.
El espesor de la placa de refuerzo y la placa del cuello debe ser el mismo espesor que la placa de la envolvente en el ensamble abertura-registro de limpieza.
El refuerzo en el plano de la envolvente debe ser suministrado dentro de una altura L arriba del fondo de la abertura. L no debe exceder de 1,5 h excepto que, en el caso de aberturas pequeñas, L-h no sea menor que 152 mm (6 pulg). Cuando la excepción resulte en una L que es mayor que 1,5 h, solamente la porción del
refuerzo que este dentro de la altura de 1,5 h será considerada efectiva. El refuerzo requerido puede ser proporcionado por cualquiera de las combinaciones siguientes:
h.1) Placa de refuerzo adherida a la envolvente.
h.2) Cualquier espesor de placa de la envolvente en el ensamble del registro de limpieza sea mayor que el espesor de la placa que colinda con el primer anillo del fondo de la envolvente.
h.3) Porción de la placa del cuello que tiene el mismo espesor que la placa de refuerzo.
El ancho mínimo de la placa de refuerzo del fondo del tanque a la línea de centro de la abertura debe ser de 254 mm (10 pulg) más la combinación de espesores de la placa de la envolvente en el ensamble de la abertura-registro de limpieza y la placa de refuerzo.
El espesor mínimo de la placa de refuerzo del fondo debe ser determinado como sigue:
En unidades de S.I. En unidades U.S.
HG 170 b 360000 h tb= 2 + HG 310 b 14000 h tb= 2 + Donde:
tb = Mínimo espesor de la placa de refuerzo del fondo en S.I. (mm), U.S. (pulg).
H = Altura vertical del claro de la abertura en S.I. (mm), U.S. (pulg). b = Ancho horizontal del claro de la abertura en S.I. (mm), U.S. (pulg).
H = Nivel máximo de diseño del liquido de ver numeral 8.2.1.4 en S.I. (m), U.S. (pie). G = Gravedad especifica, no menor que 1,0.
El número de puertas para limpieza al nivel del fondo debe estar de acuerdo con la Tabla 6. Para tanques con capacidades mayores que las anotadas en esta tabla y/o para otros productos, PEMEX especifica el número de puertas.
Para soportes de los registros de limpieza colocados a ras ver métodos A, B, C, D en la Figura 8.13.
Para la selección del tamaño del accesorio y las restricciones al diseño, ver el numeral 8.1.2.7 listados a y d. 8.1.2.5 Diseño de contraventeos para tanques sin techo.
a) Generalidades.
Los tanques sin techo están provistos de anillos atiesadores para mantener su redondez cuando el tanque está sometido a cargas por viento. Estos anillos se deben colocar en o cerca de la parte superior de la envolvente y de preferencia en la cara exterior.
b) Módulo de sección.
En unidades S.I. En unidades U.S. 2 2 2
160
17
D
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
H
V
Z
2 2 2100
0,0001D
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
H
V
Z
Donde:Z = Módulo de sección mínimo requerido en S.I. (cm3), U.S. (pulg3). D = Diámetro nominal del tanque en S.I. (m), U.S. (pie).
H2 = Altura de la envolvente del tanque en S.I. (m), U.S. (pie), incluyendo cualquier obra muerta suministrada
arriba de la máxima altura del liquido considerada como guía para un techo flotante. V = Velocidad del viento de diseño (ráfaga 3 seg) en S.I. (km/h), U.S. (mph).
Nota: Para los diámetros del tanque arriba 60 m (200 pies), el módulo de la sección requerido por la ecuación se puede reducir por el acuerdo entre PEMEX y el fabricante, pero el módulo no debe ser menor que el requerido para un diámetro del tanque de 60 m (200 pies).
Aceites negros Destilados Petroquímica Varios
Liquido Almacenado / Capacidad Normal Barriles Acei te crud o Re siduo primario Re siduo de torr e al to va cío Re siduo ca tal íti co R ec uperado de c/c Re cuperado de tra m pas Com bu stóle o Asfalto Gasolin as terminad as Gasolin as mezcla Turbosina terminad a Acei te c ícli co c atal ítico Producto de shidrog enado (estireno) Solven te UDEX (dietilen glico) Ace tonitrilo Acriloni tril o Estireno Sosa fr esca y ga stada Extracto (futur a) 500 1000 2000 3000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 30000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 40000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 55000 2 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2 80000 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 100000 3 2 2 2 2 2 3 3 150000 3 2 3 3 3 200000 4 3 4 4 4 500000 4
Tabla 6 Numero de puertas de limpieza al nivel del fondo en tanques de almacenamiento
Los módulos de sección están basados sobre los miembros que los forman y puede incluirse para su diseño una parte de la envolvente del tanque a una distancia de 16 veces el espesor de la placa abajo del soporte y arriba si es que hay espacio. Cuando el ángulo rolado es unido a la parte superior de la envolvente del tanque con soldadura a tope, esta distancia será reducida por el ancho del patín vertical del ángulo (ver Figura 8.20 y Tabla 27).
Los elementos atiesadores se deben extender más allá del extremo de la abertura, a una distancia mayor de ó igual a la mínima profundidad de la sección del anillo regular. Los elementos de los atiesadores extremos con
los elementos atiesadores laterales en la armazón deben estar unidos para asegurar que su formación es completamente resistente. La Figura 8.7 muestra la abertura descrita arriba.
c) Tipos de anillos atiesadores.
Pueden ser de cualquier sección estructural, secciones de placas conformadas, secciones fabricadas con soldadura o combinaciones de perfiles o placas, unidas con soldadura. El perímetro exterior del anillo atiesador puede ser circular o poligonal. Ver Figura 8.20.
d) Restricciones de anillos atiesadores.
El ángulo que se utilice como atiesadores solo o combinado, debe ser de 64 x 64 x 6 mm (2 ½ x 2 ½ x ¼ pulg). El espesor nominal de la placa para ser utilizada en los anillos atiesadotes prefabricados debe ser de 6 mm (¼ pulg).
Cuando un anillo atiesadores es localizado a más de 610 mm (2 pies) abajo de la parte superior de la envolvente, el tanque debe ser suministrado con un ángulo de contención de 64 x 64 x 5 mm (2 ½ x 2 ½ x 3/16 pulg) para envolventes de 5 mm (3/16 pulg) de espesor y con un ángulo de 76 x 76 x 6 mm (3 x 3 x ¼ pulg) para envolventes mayores de 5 mm (3/16 pulg) de espesor, o con otro tipo de estructura equivalente al módulo de sección.
Cuando los atiesadotes sean de un diseño tal que permitan que el líquido pueda quedar atrapado en ellos, se debe disponer de suficientes agujeros para su drenaje.
e) Anillos atiesadores usados como pasarelas.
Cualquier tramo del anillo que esté especificado como pasillo debe tener un ancho no menor de 610 mm (24 pulg). Este pasillo que está localizado en la parte suprior de la envolvente del tanque y sus proyecciones o voladizos se deben bordear por un ángulo. Esto preferentemente se debe localizar a 1067 mm (42 pulg) abajo de la parte superior del ángulo y se debe colocar un barandal sobre los lados sin protección y al final del pasillo. f) Aberturas para escaleras a través de anillos atiesadores.
Su módulo de sección en la parte exterior del anillo incluyendo la sección de transición, se ajusta a los requisitos del numeral 8.1.2.5 listado b. La envolvente adyacente a la abertura se refuerza con un ángulo o con una solera, colocando su lado más ancho en un plano horizontal. Los otros lados de la abertura deben reforzarse con ángulo o con solera cuyo lado más ancho sea colocado en el plano vertical. El área de la sección transversal de estos anillos atiesadores debe ser como mínimo igual a la de la parte de la envolvente incluida en el cálculo del módulo de sección del anillo atiesador ver numeral 8.1.2.5 listado b. Estos atiesadores o piezas adicionales sirven como rodapiés. Estas piezas atiesadoras se prolongan hacia fuera del límite de la abertura en una longitud igual o mayor que la altura mínima de la sección de los anillos regulares. Los atiesadores extremos forman un marco con los laterales y se conectan a ellos de manera que se pueda aprovechar toda su resistencia (ver Figura 8.7).
g) Soportes para anillos atiesadores.
A todos los anillos se les suministraran soportes siempre y cuando las dimensiones del patín o el alma de una forma estructural excedan de 16 veces el espesor de estas dos partes. Los soportes deben ser espaciados de acuerdo a la carga viva y muerta que debe de soportar el anillo; sin embargo, el espacio entre soportes no debe de exceder de 24 veces el ancho del patín exterior a compresión.
h) Requisitos de la soldadura.
Todas las juntas deben ser unidas con soldadura continua, ya que por su situación están sujetas a la corrosión debido a la humedad que se deposite en ellas y causar marcas de herrumbre sobre la envolvente del tanque. Para unir secciones de anillos se deben usar juntas a tope con soldadura de penetración completa.
Notas:
1. El área de la sección transversal para a, c, d y e debe ser 32 ts2. El perfil del elemento denominado "a" puedeser una solera o ángulo con el lado más ancho en posición horizontal. Los otros elementos pueden ser soleraso ángulos con los lados más anchos en posición vertical.
2. Soleras c, d, y e pueden colocarse sobre el elemento atiesador siempre y cuando no sea causa de tropiezos. 3. Módulo de sección en los cortes AA, BB, CC y DD deben cumplir los requisitos del numeral 8.1.2.5 listado b. 4. Escalera a través del atiesador puede ser continua o interrumpida con descanso sobre el mismo.
5. Ver numeral 8.1.2.5 listado f para requisitos de topes protectores para los pies.
Figura 8.7 Aberturas para escaleras a través de anillos atiesadores 8.1.2.6 Diseño del techo.
a) Generalidades.
Los techos y las estructuras de los tanques, se diseñan para soportar su propio peso (carga muerta), más una carga viva uniforme sobre su área proyectada, no menor de 1,2 MPa(25 lb/pie2).
Las placas deben tener un espesor mínimo nominal de 5 mm (3/16 pulg) o ser de lámina calibre 7. Cualquier tolerancia requerida por corrosión para las placas del techo cónico autosoportado se debe agregar al espesor calculado, a menos que otra cosa sea especificada por PEMEX. Cualquier tolerancia por corrosión para techos soportados se debe agregar al espesor mínimo nominal. Las placas de los techos cónicos soportados no deben estar sujetas a los miembros del soporte.
A A B B C C D D ts tR subir Solera c Solera d Solera e a b b mín. b mín.
Todos los elementos estructurales ya sean internos o externos, deben tener un espesor mínimo nominal de 4 mm (0,17 pulg) en cualquier componente, y dependiendo del medio ambiente y/o del producto de almacene PEMEX debe decidir si se le agrega el factor por corrosión.
Las placas del techo deben ser fijadas al ángulo de coronamiento del tanque con un filete continuo de soldadura, este filete se colocara antes del eje neutro del ángulo.
Sus placas deben reforzarse por medio de perfiles soldados a las mismas, pero no deben fijarse a las trabes y/o travesaños.
En esta norma de referencia no se cubren todos los detalles de diseño de los techos, por lo que se debe asegurar el uso de una práctica de diseño que proporcione confianza y seguridad. Los techos diseñados bajo estas condiciones deben ser revisados por estabilidad.
b) Juntas frágiles.
La unión del techo-envolvente se considera frágil (referido al numeral 8.1.2.6 listado k, para los requerimientos de ventilación de emergencia) si la junta techo-envolvente falla antes que la del fondo-envolvente en el evento cuando la presión interna es excesiva. Cuando PEMEX especifique un tanque con junta frágil, el diseño del tanque debe cumplir con todo lo siguiente:
b.1) Diámetro del tanque debe ser de 15,25 m (50 pies) o mayor.
b.2) Su inclinación del ángulo de coronamiento del techo no debe exceder de la relación 1:12.
b.3) El ángulo superior es fijado al techo con un filete simple continuo de soldadura que no exceda de 5 mm (3/16 pulg).
b.4) La membrana de soporte del techo no debe estar unido a la placa del techo.
b.5) La unión del techo con el ángulo superior del anillo de compresión, está limitado a los detalles A-D de la Figura 8.23.
b.6) El ángulo superior puede ser menor a los requeridos en el numeral 8.1.2.3 listado e.
b.7) Todos los miembros en la región de la junta envolvente-techo, incluyendo los anillos de aislamiento (en caso de que se requieran) son considerados que contribuyen a el área de la sección transversal (A). b.8) El área de sección transversal (A) de la junta envolvente-techo, es menor que el límite mostrado abajo:
Unidades S.I. Unidades U.S.
θ tang 1390 W A= θ tan 201000 W A= Donde:
ө = Ángulo entre el techo y un plano horizontal de la junta envolvente-techo (en grados).
W = Peso total de la envolvente y cualquier estructura soportada por la envolvente y techo (sin considerar el peso del techo) en S.I. (N), U.S. (lbf).
c) Esfuerzos permisibles.
Todas las partes de la estructura del techo deben ser proporcionadas de modo que la suma de los esfuerzos estáticos y dinámicos máximos no exceda las limitaciones especificadas en el AISC o tener un acuerdo con PEMEX para utilizar un código de diseño estructural equivalente. La sección de la AISC, "Esfuerzos permisibles de diseño" será utilizada para determinar los esfuerzos permisibles de la unidad. El uso de la parte 5, del capitulo N “Diseño Plástico” no se permite.
d) Espesores mínimos requeridos.
El espesor mínimo de los miembro estructural incluyendo su corrosión permisible sobre el lado o lados expuestos, no debe ser menor que 6 mm (1/4 pulg); estos son: columnas, ángulos atirantadores, vigas, o atiesadotes, los cuales por su diseño normalmente resisten fuerzas axiales de compresión y 4 mm (0,17 pulg) para cualquier otro miembro estructural.
e) Máxima relación de esbeltez.
Para columnas, la relación de esbeltez l/rc no debe exceder su valor de 180. Para otros miembros a
compresión, el valor de l/r no debe exceder de 200 y para todos los demás miembros, excepto os tensores, debido a que el diseño se fundamenta sobre fuerza de tensión, el valor l/r no debe exceder de 300.
Donde:
l = Longitud libre, mm (pulg).
rc = Mínimo radio de giro de la columna, mm (pulg).
r = Radio de giro que gobierna, mm (pulg). f) Columnas.
Cuando PEMEX no especifique cargas laterales sobre las columnas y la columna no este considerada por la especificación del AISC como un elemento esbelto, la siguiente ecuación para el limite de compresión puede ser usada en lugar de las ecuaciones de la especificación AISC cuando l/r excede de 120 y el esfuerzo de cedencia de la columna (FY) es menor que o igual a 248,2 MPa (36000 lbf/ pulg2).
Cuando l/r es menor que o igual a C c:
( )
( ) ( )
⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − − + ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = r 200 l 6 , 1 C 8 r / I C 8 r / l 3 3 5 F C 2 l/r -1 F 3 C 3 C Y 2 c 2 a Y F E 2 C : Donde C= π2 Cuando l/r excede Cc : ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = 200r l -1,6 (l/r) 23 E π 12 F 2 2 a Donde:Fa = Esfuerzo a la compresión permisible, MPa (lbf/pulg2).
FY = Esfuerzo de cedencia del material, MPa (lbf/pulg2).
E = Modulo de elasticidad, MPa (lbf/pulg2).
L = Longitud libre de la columna, mm (pulg). r = Mínimo radio de giro de la columna, mm (pulg).
