UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE TECNOLOGÍA DE
“DESARROLLO DEL PROCESO DE
TANQUE TB 1012, DEL TERMINAL DE PRODUCTOS LIMPIOS “EL
TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
Elaborado por: Diana Carolina Quinteros Chávez
Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
CARÁTULA
TEMA:
“DESARROLLO DEL PROCESO DE CAMBIO DE TECHO FIJO EN EL TANQUE TB 1012, DEL TERMINAL DE PRODUCTOS LIMPIOS “EL
BEATERIO” EP –PETROECUADOR”.
TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS.
Elaborado por: Diana Carolina Quinteros Chávez
Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López.
Quito – Ecuador 2011
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
PETRÓLEOS
TECHO FIJO EN EL TANQUE TB 1012, DEL TERMINAL DE PRODUCTOS LIMPIOS “EL
TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
Elaborado por: Diana Carolina Quinteros Chávez
DECLARACIÓN
Del contenido del presente trabajo se responsabiliza la autora:
______________________________________
DIANA CAROLINA QUINTEROS CHÁVEZ
CERTIFICADO DEL DIRECTOR
Certifico que la presente tesis de grado fue elaborada en su totalidad por la señorita,
DIANA CAROLINA QUINTEROS CHÁVEZ.
AGRADECIMIENTO
Mis más sinceros agradecimientos a Dios por darme salud y vida, a la Virgen Dolorosa
por protegerme con su manto materno, a mis padres por que con su ayuda incondicional
me han sabido guiar por el camino del bien, al Ing. Raúl Baldeón por que con sus
consejos y ayuda aporto en mi crecimiento personal, ya que mas que mi profesor lo
considero mi mejor amigo.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial, como a sus profesores por trasmitirme sus
conocimientos, al Ing. Gustavo Cachimuel e Ing. Francisco De La Torre que con su
experiencia y conocimientos han aportado para la culminación de este trabajo.
DEDICATORIA
Este trabajo va dedicado a mis padres y hermana, que con mucho esfuerzo me han
sabido comprender y guiar en todo este proceso hasta culminar mis estudios ya que han
sido un pilar fundamental y ejemplo en todo momento, a mi abuelito que está en el cielo
que desde muy pequeña me inculco los mejores valores y quiso verme como profesional
que ahora lo soy.
ÍNDICE GENERAL
CARÁTULA... II
DECLARACIÓN ...III
CERTIFICADO DEL DIRECTOR ...IV
CERTIFICADO DE LA EMPRESA ... V
AGRADECIMIENTO ...VI
DEDICATORIA ... VII
ÍNDICE GENERAL... VIII
ÍNDICE DE CONTENIDO...IX
ÍNDICE DE FIGURAS... XIII
ÍNDICE DE TABLAS ... XV
ÍNDICE DE ANEXOS...XVI
RESUMEN... XVII
ÍNDICE DE CONTENIDO
CAPÍTULO I...1
1. INTRODUCCIÓN ...1
1.1 OBJETIVO GENERAL ...2
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...2
1.3 JUSTIFICACIÓN...3
1.4 IDEA A DEFENDER...3
1.4.1 Identificación de variables ...4
1.5 MARCO DE REFERENCIA ...5
1.5.1 Marco Teórico: ...5
1.5.1.1 Antecedentes ...5
1.5.2 Bases Teóricas: ...8
1.5.3 Marco Conceptual:...12
1.6 METODOLOGÍA: ...13
1.6.1 Métodos de investigación ...13
1.6.2 Técnicas de investigación:...13
CAPÍTULO II ...14
2. TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO ...14
2.1.1 Tanques verticales...15
2.1.2 Tanques horizontales ...16
2.1.3 Esferas...17
2.2 TIPOS DE TECHOS EN TANQUES VERTICALES...19
2.2.1 Techo Fijo...20
2.2.1.1 Clasificación de los techos fijos...21
2.2.2 Techo Flotante ...22
2.2.2.1 Clasificación de Tanques de techo flotantes ...25
2.3 CLASIFICACIÓN PARA LOS TECHOS SEGÚN LA PRESIÓN ...27
2.4 NORMAS APLICABLES...28
CAPÍTULO III...31
3. DESCRIPCIÓN DE MEMBRANA Y DOMO PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA INDUSTRIA PETROLERA ...31
3.1 DOMO GEODÉSICO ...31
3.1.1 Partes de un Domo Geodésico...34
3.2.1 Partes de una Membrana...49
3.2.2 Clasificación de la Membrana ...62
3.2.2.1 Membrana interna flotante tipo panal de abeja...62
3.2.2.2 Membrana interna flotante tipo pontón de acero al carbón...64
CAPÍTULO IV...67
4. TANQUES Y PRODUCTOS LIMPIOS DE ALMACENAMIENTO EN EL TERMINAL “EL BEATERIO” EP - PETROECUADOR...67
4.1 Productos almacenados ...69
4.1.1 Gasolina Super:...69
4.1.2 Gasolina Extra: ...72
4.1.3 Diesel Premium: ...75
4.1.4 Diesel 2: ...77
4.1.5 Diesel 1: ...79
4.1.6 Jet A-1:...80
4.2 DATOS TÉCNICOS Y DESCRIPCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE TECHO FIJO, FLOTANTE Y ESFERA DEL TERMINAL DE PRODUCTOS LIMPIOS “EL BEATERIO” ...81
CAPÍTULO V ...85
5. PROCESO DEL CAMBIO DE TECHO FIJO A FLOTANTE MEDIANTE EL MONTAJE DEL DOMO Y LA MEMBRANA DE ALUMINIO EN EL TANQUE TB – 1012 DEL TERMINAL “EL BEATERIO” ...85
5.1 PRIMERA ETAPA ...86
5.3 TERCERA ETAPA...88
5.4 CUARTA ETAPA...92
5.5 QUINTA ETAPA...94
5.6 SEXTA ETAPA ...95
5.7 SEPTIMA ETAPA ...96
5.8 OCTAVA PARTE...100
5.9 NOVENA SEGUNDA PARTE ...103
5.10 DECIMA PRIMERA PARTE...104
CAPÍTULO VI...106
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...106
6.1 CONCLUSIONES...106
6.2 RECOMENDACIONES ...108
GLOSARIO ...110
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Nº 1. Organigrama ...6
Figura N° 2. Tanque vertical...16
Figura N° 3. Tanque horizontal...17
Figura Nº 4. Esfera...19
Figura N° 5. Techo Fijo ...21
Figura Nº 6. Techo Flotante Interno ...24
Figura Nº 7. Techo Flotante Externo ...25
Figura N° 8. Domo geodésico...34
Figura N° 9. Vigas estructurales ...35
Figura N° 10. Platos de unión de vigas...36
Figura N° 11. Paneles de cierre del domo...37
Figura N° 12. Remaches estructurales ...38
Figura N° 13. Boca de visita ...39
Figura N° 14. Accesorios de paso de tuberías ...40
Figura N° 15. Venteo Perimetral...42
Figura N° 16. Venteo Central ...43
Figura N° 17. Soporte de patas del domo ...44
Figura Nº 18. Membrana de Aluminio...45
Figura N° 19. Tornillería de acero inoxidable en la membrana...49
Figura N° 20. Anillo perimetral ...56
Figura N° 21. Sello perimetral ...57
Figura N° 23. EP - Petroecuador...68
Figura N° 24. Tanque TB – 1012...82
Figura N° 25. Tanque TB – 1003...83
Figura N° 26. Esferas ...84
Figura N° 27. Anillo de Rigidez ...88
Figura N° 28. Grúa...89
Figura N° 29. Corte del techo fijo metálico ...90
Figura N° 30. Desmontaje de una parte del techo fijo ...91
Figura N° 31. Compresor de aire con chorro a presión de granalla - arena...92
Figura N° 32. Sand – blasting con capa de pintura...93
Figura N° 33 Tubo de aforo y sensor de temperatura ...94
Figura N° 34. Tubería madre conectada con la tubería de refrigeración del tanque...96
Figura N° 35. Armadura de la estructura flotante...97
Figura N° 36. Armadura de las vigas y flotadores de la cubierta flotante de aluminio ..98
Figura N° 37. Membrana de aluminio en la cubierta interna flotante...99
Figura N° 38. Estructura del domo situado en el dique del tanque...100
Figura N° 39. Estructura del domo en la dique...101
Figura N° 40. Colocación de los paneles del domo ...102
Figura N° 41. Calibración de tanque vertical...103
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla N° 1. Tanques con su respectivo producto de almacenamiento...69
Tabla N° 2. Gasolina súper ...71
Tabla N° 3. Gasolina Extra ...75
Tabla N° 4. Diesel 2...78
Tabla N° 5. Diesel 1...80
Tabla N° 6. Datos técnicos del tanque fijo TB - 1012 ...82
Tabla N° 7. Datos técnicos del tanque flotante TB - 1003 ...83
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo Nº 1. Tanque TB – 1001...114
Anexo Nº 2. Tanque TB – 1003...115
Anexo Nº 3. Tanque TB – 1005...116
Anexo Nº 4. Tanque TB – 1007...117
Anexo Nº 5. Tanque TB – 1008...117
Anexo Nº 6. Tanque TB – 1009...117
Anexo Nº 7. Tanque TB – 1010...118
Anexo Nº 8. Tanque TB – 1011...118
Anexo Nº 9. Tanque TB – 1012...120
Anexo Nº 10. Tanque TB – 1013...120
Anexo Nº 11. Tanque TB – 1014...122
Anexo Nº 12. Tanque TB – 1016...122
Anexo Nº 13. Tanque TB – 1017...123
Anexo Nº 14. Tanque TB – 1018...123
Anexo Nº 15. Tanque TB – 1019...123
Anexo Nº 16. Tanque TB – 1020...124
Anexo Nº 17. Tanque TB – 1022...124
Anexo Nº 18. Tanque TK – 505 EB – 02 – 36 - 02 ...125
RESUMEN
La siguiente tesis tiene como objetivo principal dar a conocer el procedimiento del
cambio de techo fijo a domo con cubierta interna flotante con membrana de aluminio en
el tanque TB – 1012 del Terminal de Productos Limpios “El Beaterio”, en la cual consta
de seis capítulos que harán referencia a :
En el CAPÍTULO Ise define los objetivos, justificación del tema y los métodos que se van a utilizar en esta tesis.
En el CAPÍTULO II se realiza una explicación de los tipos de tanques de almacenamiento existentes en la industria hidrocarburífera y los diferentes techos que
puede tener cada uno de estos tanques y las normas aplicable.
En el CAPÍTULO IIIse realiza una descripción de los tipos, utilidades y accesorios del domo geodésico y membrana de aluminio.
En el CAPÍTULO IVse hace una descripción de los productos y de cada tanque que existe en el Terminal de Productos Limpios “El Beaterio”
En el CAPÍTULO Vse explica detalladamente el proceso cambio de techo fijo a domo con cubierta interna flotante con membrana de aluminio que se realizó en el tanque TB
Finalmente en el CAPÍTULO VI se realiza las conclusiones, recomendaciones y anexos de acuerdo a esta tesis.
Hay que resaltar la importancia de conocer la realidad del almacenamiento de los
productos limpios del Terminal “El Beaterio” para así definir las características del
mismo y establecer el cumplimiento normativo en su construcción y utilización,
factores de suma importancia al fin de no incurrir en incumplimientos ante el ente de
control.
El presente trabajo tiene como objetivo fundamental el documentar el proceso de mejora
continua que se ejecuta en las áreas de almacenamiento de derivados de petróleo por
parte de una de las Gerencias de la Empresa Pública EP PETROECUADOR, el cambio
a procesos más eficientes y modernos debe ser continuado en todos los Terminales
encargados de la función en mención, es así que para que este trabajo sirva de guía se
SUMMARY
The following thesis has as main objective to give to know the procedure from the
change of fixed roof to floating roof with geodesic dome and aluminum membrane in
the tank TB - 1012 of the Terminal of Clean Products "El Beaterio", in which is of six
chapters that will make reference to:
In the CHAPTER (I) there is defined the objectives, justification of the topic and the methods that will use in this thesis.
In the CHAPTER (II) is carried out an explanation of the types of existent storage tanks in the industry hidricarburífera and the different roofs that he/she can have each
one of these tanks and of the applicable norms.
In the CHAPTER (III) here a review is made of what is a dome and membrane, its types, utilities and accessories.
In the CHAPTER (IV) a review of all the existent storage tanks is made in the Terminal of Clean Products "The Beaterio", with a main description of each one the
products that it stores and of the characteristics of each tank.
Finally in the CHAPTER (VI) is carried out the conclusions, recommendations and annexes according to this thesis.
We must highlight the importance of knowing the reality of clean products storage
Terminal "The Beguine" in order to define its characteristics and to establish regulatory
compliance in their construction and use, important factors in order not to incur
breaches before the watchdog.
This paper's main purpose is to document the process of continuous improvement that is
executed in the areas of petroleum storage by one of the Management of Public
Enterprise EP PETROECUADOR, switching to more efficient and modern processes
must be continued in all terminals responsible for the function in question, so that this
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN
En la industria petrolera se utilizan diferentes tanques para almacenamiento de
petrolero, así como para almacenar diferentes derivados de hidrocarburos,
especialmente diesel, gasolinas y gas licuado de petróleo (GLP). Cada uno de estos
tanques en su construcción se le aplica características técnicas de acuerdo al producto
que va a almacenar, es así que existen de manera general 3 clases de tanques
diferenciados como son los de techo fijo, techo flotante y esferas.
En el proceso de recepción almacenamiento y despacho de combustibles en los
diferentes terminales de EP – PETROECUADOR confluyen diferentes factores que
generan pérdidas volumétricas, las mismas que deben ser controladas para que estas no
se incrementen progresivamente, por esta razón es indispensable que cada uno de los
tanques para almacenamiento de productos limpios debe reunir las características
técnicas recomendadas en las normas y así evitar riesgos, daños y pérdidas.
Actualmente en el área petrolera la mayoría de tanques que se construyen para
almacenamiento de gasolinas son de cubierta interna flotante con membrana y domo de
aluminio, razón por la cual surgió la necesidad de realizar la conversión del tanque TB –
1.1 OBJETIVO GENERAL
Describir el proceso del cambio de techo fijo actual del tanque TB - 1012 de
almacenamiento de gasolina súper del Terminal de Productos Limpios “El Beaterio” por
un domo con cubierta interna flotante con membrana de aluminio a fin de reducir
elementos de mantenimiento y pérdidas producidas durante la recepción y entrega de
producto por evaporación del mismo.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir la instalación de la membrana interna flotante en el tanque TB - 1012
a fin de evitar espacios que produzcan exceso en el almacenamiento de vapores
en el manejo de la recepción y despacho de gasolina súper en el tanque TB
-1012 del Terminal de Productos Limpios “El Beaterio”.
Describir la instalación del domo geodésico de aluminio en reemplazo de techo
fijo con características API 650 a fin de minimizar pérdidas por efecto de
absorción de calor y alargas de periodo de mantenimiento al evitar acumulación
de agentes corrosivos.
Desarrollar un documento que presente el seguimiento secuencial del cambio de
1.3 JUSTIFICACIÓN
El tanque TB -1012 en un principio fue diseñado construido para almacenamiento de
Diesel, pero por la demanda excesiva de Gasolinas en la región norte este se lo comenzó
a utilizar para gasolina súper lo cual con el transcurso del tiempo comenzó a generar
pérdidas por evaporación, concentración de presiones y corrosión en las paredes
internas del tanque.
Luego del análisis respectivo y el informe de Mantenimiento de Terminales se propuso
el cambio de techo.
Es por estas razones que se da la propuesta de la conversión del tanque TB -1012 de
techo fijo a cubierta flotante con membrana y domo de aluminio en el Terminal de
Productos Limpios “El Beaterio”, para con esta conversión contar con un tanque mas
para almacenamiento de Gasolina Súper, el mismo que reúne las especificaciones
técnicas necesarias para almacenar dicho combustible y así reducir al mínimo las
pérdidas volumétricas en recepción, almacenamiento y despacho de combustible.
1.4 IDEA A DEFENDER
Al cambiar el sistema del tanque TB – 1012 de techo fijo a domo con membrana
flotante, se reduce el espacio entre el nivel del producto almacenado y el techo del
mismo, esto impide que se almacene gran cantidad de vapores producidos por el
evaporación al disparar las válvulas externas con la sobrepresión y reducir los tiempos
de mantenimiento del mismo.
1.4.1 Identificación de variables
Las variables a ser consideradas son:
Variables Independientes:
Almacenamiento de gasolina para la recepción y despacho de producto a través
de llenaderas o poliducto para su comercialización.
Instalación de domo de aluminio con recubrimiento de acuerdo a
especificaciones API para evitar concentración de temperatura y así disminuir la
evaporación de producto.
Mantenimiento de elementos internos y externos para la evacuación y limpieza
de techo del tanque.
Variables Dependientes
Consolidación de movimiento de productos luego de las operaciones de
Mantenimiento reducido debido a menor acumulación de elementos corrosivos
en el techo del tanque y sus paredes.
Requerimientos menores de mantenimiento por eliminación de equipos e
implementos
Variables Intervinientes
Diferencias volumétricas
Programa de Mantenimiento y
Tiempos de operación más largos
1.5 MARCO DE REFERENCIA
1.5.1 Marco Teórico:
1.5.1.1 Antecedentes
La empresa Pública de Hidrocarburos del Ecuador EP PETROECUADOR con las
subsidiarias que se crearon, gestionarán el sector hidrocarburífero mediante la
exploración, explotación, transporte, almacenamiento, industrialización y
comercialización de hidrocarburos, con alcance nacional, internacional y preservando el
medio ambiente ; que contribuya a la utilización racional y sustentable de los recursos
naturales para el desarrollo integral, sustentable, descentralizado y desconcentrado del
República, la Ley Orgánica de Empresas Públicas, Ley de Hidrocarburos y marco legal
ecuatoriano que se relacione a sus específicas actividades.
Figura Nº 1. Organigrama
Fuente:Petroecuador
GERENCIAS:
Exploración y Producción: Es la encargada de explorar, explotar las cuencas sedimentarias, operar los campos hidrocarburífero asignados a
PETROECUADOR, y transportar el petróleo y gas hasta los principales centros
de almacenamiento.
Transporte y Almacenamiento: Es la encargada de transportar eficientemente el petróleo crudo por sistemas de oleoductos, asegurando la entrega oportuna
para la exportación y refinación, con un verdadero compromiso de
preservación de los ecosistemas.
Refinación: Tiene a su cargo la industrialización de hidrocarburos en el territorio ecuatoriano, con el propósito de satisfacer la demanda interna de
combustibles en el país, preservando el equilibrio ecológico mediante la
prevención y control de la contaminación ambiental.
Comercialización: Tiene a su cargo comercializar derivados de hidrocarburos con procesos altamente tecnificados, a fin de satisfacer la demanda a nivel
nacional, con estándares de cantidad, calidad seguridad, oportunidad y
responsabilidad, respetando al individuo y al ambiente, incursionando en la
comercialización en mercados internacionales.
Seguridad, Salud y Medio Ambiente: VAS, está encargada de la protección ambiental, relaciones con la comunidad e identidad cultural, seguridad integral y
salud ocupacional.
Subsidiarias:
Subsidiaria 1: Petroamazonas Subsidiaria 2: Río Napo
1.5.2 Bases Teóricas:
Los tanques de almacenamiento atmosférico representan para la Industria Petrolera,
activos de significativa importancia, pues ellos forman parte indispensable en los
procesos de producción, refinación y transporte de crudos y sus derivados, y revisten un
interés estratégico en cuanto al inventario, que permite definir en gran medida la
flexibilidad operacional de las instalaciones. Estos tanques diseñados conforme al
API-650 pueden ser de techo fijo o flotante, dependiendo la selección, de uno u otro, de la
presión de vapor y el punto de inflamación de los productos a ser almacenados,
tomando como aspectos fundamentales el control de mermas y la seguridad contra
incendios.
Antes de la invención de los techos flotantes, los tanques de techo fijo eran el estándar
de la industria. Pero en ellos se producían gran cantidad de pérdidas de productos por
evaporación cuando la presión de vapor de éstos era relativamente alta.
Las pérdidas por evaporación, en los tanques de techo fijo, son fundamentalmente
Durante el llenado, los vapores en el espacio libre interior del tanque son desalojados al
ambiente y luego con el vaciado se succiona aire fresco hacia el interior del tanque,
propiciando nueva evaporación.
El techo flotante estaba destinado a eliminar estos fenómenos, por lo que ya, a mediados
de los años 30 se comenzó a utilizar el techo externo flotante como una solución
efectiva. El techo externo flotante, atrapa bajo sí los vapores del producto, pero debe
resistir la acción del ambiente: lluvia, sol, nieve, etc., esto lo convierte en una estructura
sumamente pesada y que necesita dispositivos especiales para su operación (sellos,
drenajes, protecciones, etc.).
Es bien conocido por los operadores y el personal responsable del mantenimiento, los
inconvenientes que genera las inclemencias del ambiente: el agua de lluvia que se
escurre por las paredes a través de los sellos contamina el producto y trae consigo
actividades adicionales para los operadores, esa misma agua se acumula en algunas
zonas del techo y en presencia de cloruros son un excelente agente de corrosión, que
también conjuntamente con la radiación solar deterioran la pintura trayendo consigo
costos de mantenimiento significativos. No está de más mencionar los problemas que
acarrea el sistema de drenaje del techo, que ocasionalmente falla, obligando a sacar el
tanque de servicio para su reparación o reemplazo; esto también ocurre con el sello
perimetral que no escapa a estas situaciones.
estructuras más livianas, fáciles de operar y mantener el costo de construir el techo fijo
en acero hizo que el flotante externo se impusiera básicamente por su más bajo costo.
Pruebas posteriores a partir de los años '60, usaron materiales más económicos como los
plásticos, en la fabricación de una membrana flotante sobre el líquido para contener los
vapores. Problemas de compatibilidad y resistencia llevaron finalmente al uso del
aluminio, como material alternativo, además la estandarización y producción en masa
hizo aún más económico el uso de las membranas.
En los últimos años el desarrollo de las membranas flotantes de aluminio, las ha llevado a ser estructuras más resistentes y duraderas, manteniendo su bajo costo y
convirtiéndolas en la solución más efectiva para un mejor control de pérdidas en la
actualidad.
Por estar bajo un domo, no está expuesta a lluvia, polvo ni el sol, lo que garantiza la no
contaminación del producto y mayor vida útil del sello, así como también las pérdidas
por evaporación son menores que en el caso del techo flotante externo, pues el techo fijo
rompe el efecto vacío que deja el viento al pasar sobre el tope del tanque, el cual induce
las pérdidas a través del sello.
Su bajo peso y construcción modular lo hacen fácil de instalar y mantener, además de
las ventajas de durabilidad que se obtienen del uso del aluminio aún en los productos
La principal importancia de esto, radica en que su construcción, le permite ser aplicada
a tanques existentes con muy poca o ninguna modificación. Similarmente en el caso de
techos flotantes externos existentes, la sustitución por techos flotantes internos se ha vuelto muy ventajosa con la introducción deldomo geodésico de aluminio como techo fijo.
El domo geodésico de aluminio, es una estructura esférica, completamente modular y auto soportado, que sustituye a los techos fijos de acero con asombrosas ventajas
técnicas.
Durante muchos años el acero ha sido el material utilizado en la fabricación de los
techos fijos soportados y auto soportado. Esas estructuras por lo general sumamente
pesadas, traen consigo problemas de mantenimiento por el deterioro de la pintura y la
corrosión a la que están expuestas las planchas y los elementos estructurales, sin dejar
de lado los asentamientos localizados que ocurren debajo de las columnas ocasionando
la falla de las soldaduras de las planchas del fondo, produciéndose así problemas de
filtraciones que son fuentes de contaminación del subsuelo y los consecuentes
inconvenientes operacionales.
A medida que ha transcurrido el tiempo los códigos y estándares de ingeniería han sido
revisados y/o modificados con el objeto de adecuarlos a la experiencia acumulada de los
resultados de campo y actualizarlos a las nuevas tecnologías, considerando los aspectos
de seguridad, construcción y mantenimiento. Es así que después de más de 10 años de
domos geodésicos de aluminio para tanques nuevos o existentes, estableciendo los criterios de diseño, fabricación y montaje.
En vista de todo lo expuesto en este documento se pretende exponer y sustentar las
ventajas que se obtendrán en cuanto a seguridad contra incendio, seguridad en la
construcción y en el mantenimiento, control de pérdidas, protección ambiental y
continuidad operacional de los tanques de almacenamiento atmosférico.
1.5.3 Marco Conceptual:
o 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.
o DOMO.- es una estructura prefabricada de vigas de aluminio, unidas en sus
extremos por platos o nodos donde son apernadas las vigas formando triángulos.
o ENSAMBLAJE.- Unir, acoplar dos o más piezas, de cualquier material,
haciendo encajar las partes de una en la otra
o MANHOLD.- Utilizado en la industria petrolera, puerta por donde se puede
ingresar a un tanque, techo, etc.
o MEMBRANA.- Cubierta de aluminio del techo flotante interno de un tanque.
o NORMA.- Conjunto de reglas para el dimensionamiento y cálculo de
accesorios.
o TANQUE.- Depósito diseñado para almacenar o procesar fluidos, generalmente
o VACIADO.- Sacar lo que se encuentra en el interior del tanque sin dejar nada
dentro.
o VACCUM.- Vehículo adaptado a un tanque recolector mediante una bomba al
vació para realizar la succión de líquidos y sedimentos.
1.6 METODOLOGÍA:
1.6.1 Métodos de investigación
Para la elaboración de este trabajo se emplearán: el método de observación científica
la cual este método se lleva a cabo mediante pasantías, prácticas realizadas en el campo
que son necesarios para adquirir conocimientos, experiencia para cumplir los objetivos
planteados en la investigación, también se ocupara el método Deductivo ya que recopilare toda la información posible con respecto a mi tema de investigación en
empresas, bibliotecas, internet, la cual nos ayude al desarrollo eficiente de la
investigación.
1.6.2 Técnicas de investigación:
El trabajo a desarrollar va hacer realizada con unatécnica de Campo, es decir va hacer realizada en el lugar donde se va hacer el cambio de techo fijo a domo con cubierta
CAPÍTULO II
2. TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO
En la industria petrolera, petroquímica y otras industrias son utilizadas distintos tipos de
recipientes para almacenar una gran variedad de productos como:
Crudo y sus derivados,
Butano
Propano
Glp
Solventes
Agua, etc
Los tanques de almacenamiento forman parte de distintas operaciones en la industria,
tales como:
Producción
Tratamiento
Transporte
Refinación
Distribución
Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una reserva
suficiente de algún producto para su uso posterior y/o comercialización. En ellos existe
una clasificación siguiente:
- Tanques Verticales
Techo Fijo
Techo Flotante Interno
Techo Flotante Externo
- Tanques Horizontales
- Esferas
2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO
2.1.1 Tanques verticales
En la industria petrolera los tanques verticales son los más utilizados para su
almacenamiento de crudo, petróleo y sus productos después de ser refinados.
Los tanques verticales constan de una membrana solidaria al espejo de producto que
evita la formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación al exterior
y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de formación de mezclas explosivas
en las cercanías del tanque, (como se puede ver en la figura Nº 2) hay que tomar en
cuenta que estos tanques poseen diferente tipo de techo dependiendo el producto que
Figura N° 2. Tanque vertical
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
2.1.2 Tanques horizontales
Estos tanques horizontales en la industria petrolera son comúnmente utilizados para el
almacenamiento de GLP (gas licuado de petróleo), claro que en ocasiones lo ocupan
para almacenar agua contra incendio y por falta de lugar de almacenamiento también se
lo utiliza en algunas ocasiones para hidrocarburos.
Los recipientes horizontales (cigarros) se emplean hasta un determinado volumen de
capacidad (como se puede ver en la figura Nº 3).
Para recipientes mayores, se utilizan las esferas. Los casquetes de los cigarros son
Sus espesores están en el orden de (para una misma presión, temperatura y diámetro):
Semielíptico: es casi igual al de la envolvente.
Toriesféricos: es aproximadamente un 75% mayor que el Semielíptico.
Semiesférico: es casi la mitad del Semielíptico.
Figura N° 3. Tanque horizontal
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos37/almacenamiento hidrocarburos/Image7964.gif
Elaborado por:Diana Quinteros
2.1.3 Esferas
Las esferas son utilizadas para almacenar mayor cantidad de volumen de producto, en el
caso de la industria petrolera mayor cantidad de GLP (gas licuado de petróleo) por lo
Por la falta de lugar de almacenamiento de agua para contra incendios y otros
hidrocarburos se la almacena en las esferas por un corto tiempo hasta ser trasladados
estos productos a sus recipientes adecuados.
Las esferas se construyen en gran cantidad utilizando placas de acero (como se puede
ver en la figura Nº 4). Se sostienen mediante columnas que deben ser calculadas para
soportar el peso de la esfera durante la prueba hidráulica (pandeo).
Al igual que en los cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para descartar
fisuras internas que se pudieran haber producido durante el montaje.
Cuentan con una escalera para acceder a la parte superior para el mantenimiento de las
válvulas de seguridad, aparatos de tele medición, etc.
Las esferas cuando son utilizadas en ciudades de altas temperaturas, como es en la costa
y en el oriente, estas deben ser controladas con mayor frecuencia su presión y
temperatura, ya que se recalientan con los rayos del sol, entonces estas esferas son
bañadas a presión con agua que sale de las duchas que posee cada esfera en la parte
Figura Nº 4. Esfera
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos37/almacenamiento-hidrocarburos/Image7963.gif
Elaborado por:Diana Quinteros
2.2 TIPOS DE TECHOS EN TANQUES VERTICALES
Techo Fijo
Soportados
Cónico
Domo o Paragua
Techo Flotante
Cubierta Interna Flotante
Doble Cubierta Externa
Cubierta Simple Externa
2.2.1 Techo Fijo
Se emplean para contener productos no volátiles o de bajo contenido de ligeros (no
inflamables) 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, lo que es altamente peligroso (como se puede ver en la figura Nº
5).
Opera con un espacio para los vapores, el cual cambia cuando varía el nivel de los
líquidos.
La aplicación de techo fijo es:
Líquidos combustibles:
Líquidos con punto de inflamación > o = 60°c (140°f)
Líquidos combustibles:
Figura N° 5. Techo Fijo
Fuente: PDF Tanques de Almacenamiento propocionado EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
2.2.1.1 Clasificación de los techos fijos
- Techos auto soportados.
Cónico
Domo
- Techos soportados.
Cónico auto-soportado
Superficie de un cono recto apoyado únicamente en el perímetro.
El ángulo de inclinación con respecto a la horizontal puede tener un máx. de 37° y un
mín. de 9.5°.
El espesor máximo permitido para la cubierta es de 13 mm incluido el sobre espesor por
corrosión, pero en ningún caso podrá ser < de 5 mm.
Domo auto-soportado
Superficie de un casquete esférico apoyado únicamente en el perímetro.
El radio de curvatura del techo debe estar entre 0.8 y 1.2 veces el diámetro nominal del
tanque.
El espesor máximo permitido para la cubierta es de 13 mm, incluido el sobre espesor
por corrosión, pero en ningún caso podrá ser < 5 mm.
2.2.2 Techo Flotante
Se emplea para almacenar productos con alto contenido de volátiles como son: alcohol,
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 consecuentemente, la contaminación del
ambiente y, al mismo tiempo se reducen los riesgos al almacenar productos inflamables.
Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo geodésico
como techo fijo del tanque.
Ventajas del techo flotante
Elimina el espacio para los vapores.
Cubierta simple con pontones.
Cubierta doble con pontones.
Techos flotantes internos
Aplicación de techo flotante
Líquidos combustibles: Líquidos con punto de inflamación > o = a 37.8°c (100°f) y
menor que 60°c (140°f)
Líquidos inflamables: Líquidos con punto de inflamación < 37.8°c (100°f)
Productos propensos a “boil over” que se requieran almacenar en tanque > 45 m de
Productos almacenados a temperaturas que estén a menos de 15°F de su
temperatura de inflamación.
La presión de vapor verdadera del producto almacenado a la temperatura máxima
de operación está limitada a 11 psi para tanques de techo flotante.
Figura Nº 6. Techo Flotante Interno
Fuente: PDF Tanques de Almacenamiento propocionado EP Petroecuador “El Beaterio”
Figura Nº 7. Techo Flotante Externo
Fuente: PDF Tanques de Almacenamiento propocionado EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
2.2.2.1 Clasificación de Tanques de techo flotantes
Techo flotante - cubierta simple
Techo flotante – doble cubierta
Techo flotante - cubierta simple
Este tipo de techo está constituido por una cubierta simple y un pontón periférico
dividido en dos cámaras de flotación. su diseño es de acuerdo al apéndice “c” del
api-650 los criterios principales para su diseño son:
El volumen del pontón debe ser capaz de mantener a flote el techo sobre un líquido de
gravedad = 0.7 con la cubierta central y dos compartimientos adyacentes perforados.
El techo debe mantenerse a flote y estructuralmente estable ante la acumulación de 10
pg de hoh en la cubierta central carga viva de diseño de 122 kg/m2.
Techo flotante – doble cubierta
Este tipo de techo está constituido por 2 cubiertas paralelas donde el espacio exterior
está seccionado en 2 cámaras de flotación, para garantizar la flotabilidad del techo en
caso que 2 compartimientos adyacentes estén perforados, considerando una gravedad
específica de 0.7 su aplicación se recomienda para tanques mayores de 90 m de
diámetro carga viva de diseño de 122 kg/m2.
Techo cubierta interna flotante
Los requerimientos mínimos para el diseño de cubiertas internas flotantes están
gravedad específica de diseño debe ser 0.7 cuando la gravedad es mayor de este valor,
pero cuando la gravedad es menor a 0.7 debe usarse el valor real.
El volumen de flotación debe ser capaz de soportar 2 veces el peso muerto del techo.
2.3 CLASIFICACIÓN PARA LOS TECHOS SEGÚN LA PRESIÓN
Atmosféricos y baja presión: p <= 2.5 psig
Techo fijo
Techo flotante
Tope abierto
Media presión: 2.5 < p < o = 15 psig
Refrigerados
No refrigerados
Presurizados: p > 15 psig
Cilindros
2.4 NORMAS APLICABLES
Los códigos API son establecidos siempre para tratar problemas de naturaleza general.
En general estos códigos son revisados y modificados, reafirmados o eliminados al
menos cada 5 años.
Los estándares API son publicados para facilitar una amplia aplicación de buenas
prácticas comprobadas de ingeniería y operación. Estos estándares no tienen la
intención de obviar la necesidad de la aplicación de los criterios de la buena ingeniería
API 620
Cubre el diseño y construcción de tanques grandes de acero al carbono, verticales, sobre
la superficie y en los que las presiones exceden de 2.5 psig; pero no pueden ser mayores
de 15 psig. Son los tanques denominados de media presión.
Existen otros recipientes, esferas, destinados a almacenar productos, fundamentalmente
gases licuados de petróleo, a presiones superiores.
La referencia que hace la Dirección de la Empresa a la API 650 para justificar la
idoneidad del tanque no es, por tanto, correcta. Conscientes de ello no hacen ninguna
precisión de su campo de aplicación ni de las limitaciones que contempla, únicamente
Cubre el diseño y construcción de tanques grandes, operados a media presión,
verticales, sobre la superficie y con temperaturas no mayores de 200 ° F.
Las presiones exceden de 2.5 psig; pero no pueden ser mayor de 15 psig.
El apéndice “r” aplica a tanque operando entre 40 y –60° F.
El apéndice “q” aplica al almacenaje de gases licuados hasta –270° F.
API 650
Es la norma que fija la construcción de tanques soldados para el almacenamiento de
petróleo. La presión interna a la que pueden llegar a estar sometidos es de 15 psig, y una
temperatura máxima de 90 °C. Con estas características, son aptos para almacenar a la
mayoría de los productos producidos en una refinería. Hay otras además de esta (API
620, API 12B, etc.)
Para productos que deban estar a mayor presión (ej. LPG) hay otras normas que rigen su
construcción.
En aplicaciones especiales, se utilizan tanques criogénicos (ej. Almacenamiento de gas
natural licuado), que se rigen por una norma específica.
Cubre los requisitos mínimos para diseño, fabricación, instalación, materiales e
inspección de tanques cilíndricos verticales sobre tierra, no refrigerados, de tope abierto
derivados, donde la temperatura no excede de 500° F (260° C) y la presión manométrica
de 2.5 psig (1700 mm de agua)
API 653
Está basado en el conocimiento y la experiencia acumulada, de usuarios, fabricantes y
reparadores de tanques de almacenamiento de acero soldado.
El objetivo del código es dar guías en las inspecciones, reparaciones, alteraciones y
reconstrucciones de tanques de almacenamiento en acero usados en la industria del
petróleo y la industria química.
La norma API 653 emplea los principios de la norma API 650 y puede ser empleada
CAPÍTULO III
3. DESCRIPCIÓN DE MEMBRANA Y DOMO PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LA INDUSTRIA PETROLERA
En este capítulo se detallará lo que es, funcionamiento y las partes que conforma el
domo, al igual el funcionamiento, partes y clasificación de la membrana para tanques de
almacenamiento de productos derivados del petróleo.
3.1 DOMO GEODÉSICO
Para las aplicaciones dentro de la Industria Petrolera, los domos de aluminio son
diseñados, fabricados en instalados según la Norma, API 650 Apéndice “G”; y según las
especificaciones locales y particulares aplicables en la planta donde se ubicará o se
ubica el tanque para él cual el domo servirá de techo
El domo geodésico de aluminio es una estructura prefabricada de vigas de aluminio,
unidas en sus extremos por platos o nodos donde son apernadas las vigas formando
triángulos. La estructura armada no requiere de columnas en toda su luz y tendrá la
forma de una semiesfera truncada, con un radio máximo de 1.2 veces el diámetro del
tanque y un radio mínimo de 0.7 veces el diámetro del tanque. Las vigas se unen a los
Esta estructura tridimensional es cubierta con paneles de aluminio triangulares (como se
puede ver en la figura Nº 8), que se unen a la estructura mediante la colocación de una
pletina apernada a las vigas. La pletina está provista con empaquetaduras de compuestos
de silicona que asegura la hermeticidad de la superficie cubierta. Este tipo de unión es
conocido como “Batten” y su característica principal, consiste en dobleces en Z,
realizados al borde de la lámina que acoplan sobre unas formas en la parte superior del
perfil. La hermeticidad de esta unión es substancialmente superior a la lograda por los
domos con paneles solapados.
Los paneles solapados están explícitamente prohibidos según la norma API-650.
El API 650 apéndice G en la Sección G.1.3.1 establece que el uso de un domo de
aluminio en lugar de un techo fijo de acero, requiere que el tanque sea diseñado como
un tanque de tope abierto y por lo tanto se debe usar un rigizador de viento cercano al
tope de la pared del tanque.
El domo va soportado sobre el ángulo de tope o pared del tanque, agarrado mediante
soldadura u orejas de fijación y pasadores de acero inoxidable que restringen los
posibles movimientos del domo debidos a cualquier causa indicada en las normativas
aplicables ( viento, sismo, expansión térmica, etc.) Estas cargas del domo sobre el anillo
del tanque son calculadas, debiéndose verificar la resistencia del anillo superior.
Es necesario algunas veces proveer el anillo perimetral con una sección mayor a la
Este análisis es realizado meticulosamente por el fabricante del domo y/o el equipo de
ingeniería del tanque.
En los casos donde se requiera presión atmosférica (cuando exista cubierta interna
flotante), la periferia del tanque, es provista con una rejilla que permite una ventilación
eficiente del volumen dentro del tanque sobre la cubierta, incrementando la seguridad
del sistema cubierta
Esta rejilla será orientada de forma de evitar la entrada de agua de lluvia al interior del
tanque. Otros casos donde se requiera hermeticidad dentro del tanque, la unión
periférica es sellada, contra el anillo de tope del tanque.
El cierre periférico en el tanque se realiza mediante láminas prefabricadas de forma que
Figura N° 8. Domo geodésico
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
3.1.1 Partes de un Domo Geodésico
El domo está provisto de accesorios diseñados para facilitar la operación,
mantenimiento del tanque y seguridad, entre las que se pueden nombrar las siguientes:
VIGAS ESTRUCTURALES
Secciones extruidas de aluminio, balanceada en ambos ejes, con canal preformado en
su zona superior para la instalación de los paneles de cierre (como se puede ver en la
el ensamblado final. Las exigentes tolerancias de fabricación utilizadas permiten la
instalación de manera sencilla y sin problemas de ajuste en sitio.
En el domo pueden encontrarse varias secciones diferentes, seleccionadas en función de
las cargas a que estará sometida cada sección en particular. Esto permite una estructura
más eficiente desde el punto de vista de peso y resistencia.
Figura N° 9. Vigas estructurales
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
PLATOS DE UNIÓN DE VIGAS
Lámina cortada de 3/8” o mayor de espesor fabricada en aluminio aleación, preformada
y perforada para el acople de las vigas. Cada unión llevará una plancha en la parte
superior y una en la parte inferior de la viga, suministrando la inercia suficiente para
garantizar la resistencia de la unión (como se puede ver en la figura Nº 10).
En cada nodo se diseña la cantidad de pernos o remaches necesarios para asegurar la
resistencia de la unión por aplastamiento, así se desprecia el efecto de fricción lo que
produce un factor de seguridad superior.
Figura N° 10. Platos de unión de vigas
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
PANELES DE CIERRE DEL DOMO
Lamina prefabricada, cortada y doblada en taller a la medida de cada uno de las
secciones a cubrir (como se puede ver en la figura Nº 11). Los paneles son fabricados de
lámina de espesor 0.05”.
Figura N° 11. Paneles de cierre del domo
Fuente: PDF de Temcor facilitado por la Contratista Puma Oil
Elaborado por:Diana Quinteros
REMACHES ESTRUCTURALES
La tornillería deberá ser fabricada de Aluminio, aleación de acero inoxidable (como se
puede ver en la figura Nº 12). Los diámetros y resistencia mecánica de los tornillos
deberán ser verificados por el fabricante.
La selección del tipo de tornillo o remache a utilizar dependerá de las condiciones de
diseño, tamaño del domo y por ende las solicitudes generadas en las uniones.
Figura N° 12. Remaches estructurales
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
ENTRADA DE HOMBRE (MANHOLD) ACCESORIOS DE INSPECCIÓN
Permiten el acceso a la parte interior del tanque y la inspección visual de la cubierta
desde el domo geodésico (como se puede ver en la figura Nº 13).
La entrada de hombre principal puede ser provista con una plataforma de acceso al área
del tubo de aforo y a la posición de la escalera vertical.
El manhold es opcional, no es una parte del domo que siempre deba existir, el uso no es
frecuente, por ello existe empresas o construcciones que no lo requiere.
Figura N° 13. Boca de visita
ACCESORIOS DE PASO DE TUBERÍAS
Camisas de compuestos de silicona, para cerrar la apertura por donde penetre la tubería
a través del domo geodésico (como se puede ver en la figura Nº 14). Estas camisas,
proveen un cierre hermético en la apertura, evitando las filtraciones de agua de lluvia en
las ranuras del corte del panel.
La flexibilidad de estas camisas, permite una mayor durabilidad especialmente al efecto
de la dilatación térmica.
Figura N° 14. Accesorios de paso de tuberías
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
ELEMENTOS SELLANTES Y EMPAQUES
Todos los sellos son compuestos de silicón. La flexibilidad efectiva se mantiene en un
rango de 80 hasta 300 ºF, sin resquebrajarse o deformarse. Estos compuestos son
compatibles con los productos almacenados y resistentes a la acción de los rayos
ultravioletas. Es importante notar que el uso de elementos sellantes está reducida a los
casos donde la unión a ser sellada está firmemente sujetada con tornillos y no depende
de la adhesión del sellantes con el aluminio.
VENTEO PERIMETRAL
Rejilla colocada en todo el perímetro del domo, para proveer el interior del tanque de la
ventilación necesaria según la normativa API - 650 apéndice G en la Sección G.1.3.1
(como se puede ver en la figura Nº 15)
Esta rejilla está orientada para evitar la entrada de agua de lluvia y la entrada de pájaros
Figura N° 15. Venteo Perimetral
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
VENTEO CENTRAL
Elemento tubular colocado lo más cercano posible a la cima del domo, con la finalidad
de servir de escape a vapores que puedan concentrarse en la zona superior del domo
debido a la concavidad de este (como se puede ver en la figura Nº 16).
El venteo central tiene protectores contra pájaros y capucha contra la lluvia, esta es
Figura N° 16. Venteo Central
Fuente: PDF de Temcor facilitado por la Contratista Puma Oil
Elaborado por:Diana Quinteros
SOPORTE DE PATAS DEL DOMO
Son extrusiones de aluminio diseñadas para transmitir las cargas externas a las que está
sometido el domo, pueden ser de dos tipos, deslizantes y fijas. Ambos tipos utilizan
bases de acero al carbono o inoxidable soldadas o empernadas a la pared del tanque. En
cualquiera de los casos el contacto aluminio y acero al carbono es cuidadosamente
aislado para evitar problemas de corrosión galvánica (como se puede ver en la figura Nº
17). Las zapatas deslizantes son diseñadas para transmitir solo cargas verticales a la
pared del tanque, mientras que las zapatas fijas utilizan parte de la pared del tanque
Las zapatas fijas por lo general se utilizan en domos de diámetros grandes, donde las
cargas esperadas pueden resultar en secciones estructurales del domo más pesadas y de
mayor costo.
Figura N° 17. Soporte de patas del domo
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
TRAGALUCES DE ACRÍLICO
Elementos que sustituyen un panel, y proveen de iluminación natural el interior del
tanque (durante mantenimiento y limpieza del tanque). Especialmente importantes para
UNIONES “BATTEN”
Su característica principal, dobleces en z en el borde de las láminas que acoplan sobre
unas ranuras en la parte superior del perfil.
3.2 MEMBRANA DE ALUMINIO
La membrana puede estar formada por láminas de 0.025” (0.635 mm) de espesor,
unidas mediante la sobre posición de dos secciones de perfil complementarios, que
producen un sello hermético metal mediante el apriete con tornillos autoroscantes de
acero inoxidable, evitando la necesidad de empaques o productos de sellado en la unión
(como se puede ver en la figura Nº 18).
Figura Nº 18. Membrana de Aluminio
Esta cubierta descansa sobre una estructura modular cuya unidad fundamental está
conformada por cuatro patas unidas entre sí, por dos vigas inferiores de unión de
membrana y otras dos vigas de agarre que estabilizan la estructura, evitando el uso de
soportes temporales al momento de su instalación y cargas en los flotadores cuando la
cubierta descansa sobre sus patas.
Este diseño es estructuralmente liviano y su alta flexibilidad le permite soportar por más
tiempo las posibles deformaciones existentes o probables a futuro en tanques de largo
tiempo.
Los flotadores se sostienen de las correas de unión de membrana mediante unas sillas.
Estas sillas distribuyen la carga sobre los flotadores donde se apoyan las correas cuando
la cubierta está flotando.
Además de los flotadores en la parte central de la cubierta, existen flotadores acoplados
al anillo perimetral.
Estos flotadores proveen una flotabilidad concentrada en la periferia, asegurando esto
que el techo flote horizontalmente. Esta flotabilidad adicional compensa la fuerza de
fricción entre el sello y la pared del tanque además del propio peso del anillo y sello
perimetral.
La cantidad de flotadores requeridos por la cubierta, se determina para cumplir al menos
encuentre flotando en un producto con una densidad igual o mayor a la densidad de
diseño de la cubierta.
Esto además será considerando la posibilidad de contingencia de que se encuentren
cualquiera de los dos (2) flotadores adyacentes perforados.
La periferia de la cubierta está formada por un anillo perimetral, del que se sujeta la
membrana y sirve de base firme para el agarre del sello perimetral. Este anillo
perimetral tiene una proyección que produce una penetración en el líquido al nivel de la
línea de flotación de al menos 4 pulgadas.
Esta proyección produce un sello positivo hidráulico que evita la salida de los vapores
encerrados bajo la cubierta. El anillo perimetral se instala a una distancia de al menos 5
pulgadas (7 pulgadas estándar) de la pared del tanque, permitiendo deformaciones del
tanque de +/- 5 pulgadas.
Esta proyección de 4 pulgadas bajo el nivel del líquido, está presente en todos los
accesorios de la cubierta que requieran una abertura para un accesorio, tales como:
drenajes, cajas de columnas, orejas de patas, etc.
El sello colocado en el espacio libre entre la pared del tanque y el anillo perimetral es
El material de la zapata es acero inoxidable calibre 18, del sistema de resortes es acero
inoxidable calibre 16 y la barrera de vapor es de teflón laminado de 0.010 pulgadas de
espesor.
También están disponibles sellos de doble zapata metálica y sellos tipo “Wiper”
fabricados de un polímero compuesto de una mezcla de nitrilo y vinilo, de 1.25
pulgadas de espesor en su lado ancho para una resistencia mayor a los ciclos flectores y
1/8 pulgadas en la punta del sello.
La longitud del sello es de este tipo de sello es 12.5 pulgadas, permitiendo desviaciones
de la verticalidad de la pared de +/- 5 pulgadas para detalles de esta selección.
Toda la tornillería es de acero inoxidable. Adicionalmente la cubierta se encuentra
conectada eléctricamente a tierra, mediante la presencia de al menos 4 cables de acero
inoxidable fijamente unidos a la cubierta y al techo del tanque. (Como se muestra en la
Figura N° 19. Tornillería de acero inoxidable en la membrana
Fuente: EP Petroecuador “El Beaterio”
Elaborado por:Diana Quinteros
El techo flotante, es provisto de dos (2) cables anti-rotación de ¼ pulgadas, de acero
inoxidable, colocado muy cerca del anillo perimetral, que evita los posibles giros, en el
plano horizontal, del techo mientras flota. Este cable se fija al techo y al piso del tanque
mediante orejas soldadas y grapas de agarre.
3.2.1 Partes de una Membrana
La membrana está provista de accesorios diseñados para facilitar la operación,
CUBIERTA
Lámina continua en bobinas de 0.025 pulgadas (0.635mm) de espesor, 98 pulgadas
(2500mm) de ancho, fabricado según especificaciones y tolerancias indicadas en ASTM
B -209.
La membrana de esta aleación y espesor (11% más gruesa que lo especificado por el
API -650), ha demostrado en pruebas de laboratorio resistencia a cargas puntuales
superiores a las 2000 libras. El efecto de distribución de esfuerzos por el fenómeno de
membrana, asegura que las cargas admisibles por esta configuración soportan una carga
de 1000 libras en un área de un pie cuadrado en cualquier zona de la cubierta.
CORREAS DE UNIÓN DE CUBIERTA
Perfiles canales extruidos complementarios, de aleación 6061 T6.
La unión de perfiles, permite una luz máxima entre apoyos (vigas estructurales) de 5.5
metros (18 pies), para una carga de diseño de 340 kilogramos (750 libras), equivalente a
tres hombres ubicados en cualquier punto sobre la cubierta, sin producir deformaciones
plásticas en los elementos estructurales. Para una luz de 4.5 metros la carga permisible
es de 1000 libras.
Las correas de unión de cubierta son unidas mediante pernos estructurales. ¼ pulgadas
En el empalme de las vigas que conforman las correas secundarias, se suavizan los
bordes para evitar rasgaduras de la cubierta, especialmente debido a que el apriete
logrado por los pernos podrían producir corte en la bobina presionada entre bordes
filosos o puntiagudos.
El apriete logrado entre las vigas a condición de instalación en campo se estima en una
fuerza por perno de al menos de 480 kilogramos fuerza (Esto considera el torque
alcanzado en forma promedio de las llaves de impacto comercialmente disponibles
además de las condiciones estándar de lubricación y amperaje disponible en las obras).
Este apriete garantiza en una distancia entre tornillos de 12 pulgadas, una presión de
apriete promedio entre las vigas de 49 psi (3.5 kg /cm2) en un área de empalme estimada
de 90 cm2. Siendo este un cálculo conservador, esta presión de apriete, aunada al diseño
de la junta y a la forma irregular en la unión de ambas vigas garantiza la hermeticidad
necesaria para la retención de vapores durante toda la vida útil de la cubierta.
Es importante notar que este diseño de unión no requiere del uso de empacaduras,
elastómeros o la aplicación de siliconas en la unión. La junta metal-metal, aunque más
costosa, es a largo plazo más confiable y resistente.
FLOTADORES TUBULARES
Tubos de 10 pulgadas de diámetro, espesor 0.064 pulgadas (1.3 mm), con una longitud
Las tapas son fabricadas en lámina conformada por prensa con espesor de 2mm de
espesor y soldadas en los extremos, mediante soldadura en atmósfera de argón, usando
alambre. Todo según lo indicado en la especificación ASTM- B 313.
Las soldaduras e integridad final del flotador son verificadas mediante una prueba de
hermeticidad usando aire comprimido a unas 60 psi, inspeccionando las juntas con
solución jabonosa.
La cantidad de flotadores, se determina para proveer la cubierta con una flotabilidad que
soporte al menos dos veces el peso muerto de la cubierta, flotando sobre un producto
con densidad igual o mayor a la del producto para el que fue diseñada la cubierta (en
todos los casos, las cubiertas son diseñadas para gravedad específica del producto de 0.7
como valor máximo). En el cálculo de flotabilidad, se consideran tres factores para
garantizar que la fuerza de flotabilidad sea distribuida en forma apropiada. Estos casos
son:
- Flotabilidad General
En este caso se computa el peso total de la cubierta y se compara con la flotabilidad
total aportada por los flotadores, este cálculo indica la flotabilidad total de la cubierta y
deberá tener un exceso mayor del cien por ciento (100%), considerando la contingencia
de que cualquiera dos de los flotadores más grandes estén perforados.
Este cálculo sin embargo no indica si la flotabilidad está bien distribuida. Es necesario
distribución de la flotabilidad en la cubierta. El procedimiento usa asunciones
aproximadas de las reparaciones de los pesos en cada una de las piezas estructurales de
las cubiertas.
- Flotabilidad en la cubierta
Se refiere a la capacidad de flotabilidad que se encuentra ubicada en la zona central de
la cubierta. Esto garantiza que la cubierta tenga suficientes flotadores en su zona central
y flote horizontalmente.
Para este cómputo, se utilizan los pesos siguientes:
Peso de todos los flotadores en la zona central.
Peso del 80% de la cubierta las vigas de uniones. (El 20% se apoya en el anillo
perimetral.
Peso del 100% de los accesorios de la cubierta.
Este peso se compara con la flotabilidad que aportan solo los flotadores ubicados en la
zona central. Usando el criterio de la contingencia, este cálculo deberá mostrar un
exceso de flotabilidad mayor al 80%. Esto indica que la cubierta tiene suficiente
flotabilidad en su zona central para garantizar su horizontalidad.
- Flotabilidad en la periferia
El anillo perimetral y el sello, representan un porcentaje grande del peso de la cubierta,
tanque es una carga adicional que deberá considerarse, para evitar hundimiento
exagerado en esta zona y esfuerzos innecesarios en la estructura.
Es por esto que es recomendable verificar que la flotabilidad de la periferia de la
cubierta sea suficiente para cubrir esta posible sobrecarga.
Para este cómputo, se utilizan los pesos siguientes:
Peso de todos los flotadores en la periferia.
Peso del 20% de la cubierta las vigas de uniones.
Peso del sello y sus accesorios.
Peso del anillo perimetral y sus accesorios.
Este peso se compara con la fuerza que aportan los flotadores ubicados en la periferia
más un siete por ciento (7%) de la flotabilidad de los flotadores de la zona central (Esto
representa el aporte de los flotadores centrales fijados cerca del anillo perimetral).
Usando el criterio de la contingencia, este cálculo deberá mostrar un exceso de
flotabilidad mayor al 130%. Esto indicaría que la cubierta tiene suficiente flotabilidad
en la periferia para vencer los pesos y fuerzas que se concentran en esta zona.
PATAS
Tubulares cuadrados de 1 ¾ pulgadas, con espesor de pared de 1.5 mm. o de 1 ¾
Las patas tienen una altura máxima de 2.03 metros.
Las patas son diseñadas para soportar una carga puntual, equivalente a 454 kilogramos
(1000 libras) de compresión.
ANILLO PERIMETRAL
Fabricado en lámina de 3mm, 2370 mm de longitud. El anillo perimetral forma un
faldón que penetra en el producto como mínimo 4 pulgadas, para producir un sello
positivo hidráulico a los vapores almacenados (como se puede ver en la figura Nº 20).
El anillo perimetral tiene forma de "L", para aumentar su rigidez.
El anillo perimetral, es diseñado para soportar la carga de diseño de 1000 kilogramos
puntuales en una luz máxima de 5 metros. Además del peso muerto del sello y sus
accesorios.
Los bordes inferiores del anillo perimetral, son doblados un ángulo de 45 grados,
mejorando la rigidez del elemento y evitando el atascamiento de la cubierta en caso de
que se encuentre un obstáculo durante su descenso.
El anillo perimetral se instala a una distancia estándar de 7 pulgadas de la pared del
Si antes del diseño final de la cubierta se detectan deformaciones en la pared del tanque
que sean muy grande, esta distancia podrá aumentarse hasta 9 pulgadas, sin perder la
capacidad del sello perimetral.
Figura N° 20. Anillo perimetral
Fuente: PDF ISI Ingeniería de Suministros Industriales facilitado por la Contratista Puma Oil
Elaborado por:Diana Quinteros
SELLO PERIMETRAL
Figura N° 21. Sello perimetral
Fuente: PDF ISI Ingeniería de Suministros Industriales facilitado por la Contratista Puma Oil
Elaborado por:Diana Quinteros
CABLES DE ATERRAMIENTO
Cables de acero inoxidable, diámetro 1/8 pulgadas, fabricado en aleación 18 - 8 (18
Cromo – 8 Níquel) con una resistividad eléctrica estimada de 0.030 ohm/ft. longitud
variable en función de la altura del tanque.
La cantidad de cables será estimada en función de la resistividad del material y las
propiedades de la conexión.
