Procesos para la fabricación y montaje de tanques hidrostáticos para almacenamiento de combustible

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(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA. PROCESOS PARA LA FABRICACIÓN Y MONTAJE DE TANQUES HIDROSTÁTICOS PARA ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO. ALDAZ CASTELLANO EDWIN EDUARDO ededu_9@hotmail.com. DIRECTOR: ING. MDI. BALDEÓN VALENCIA CARLOS OSWALDO carlos.baldeón@epn.edu.ec. Quito, Diciembre 2014.

(2) I. DECLARACIÓN Yo Aldaz Castellano Edwin Eduardo, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. La. Escuela. Politécnica. Nacional,. puede. hacer. uso. de. los. derechos. correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. Aldaz Castellano Edwin Eduardo.

(3) II. CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Aldaz Castellano Edwin Eduardo, bajo mi supervisión.. Ing. Carlos Baldeón. DIRECTOR DE PROYECTO.

(4) III. AGRADECIMIENTOS. Agradezco a Jehová por haberme dado las fuerzas, salud y la capacidad para estudiar y culminar la carrera con éxitos.. A mis padres que siempre me ayudaron y estuvieron a mi lado en los momentos en que más los necesite y con su esfuerzo y trabajo lograron sobresalir y darnos una vida moderada.. A mi mujer y mi hijo Ian que me dan la felicidad y siempre me hacen reír y saben cómo hacerme sentir bien.. Al Ingeniero Carlos Baldeón quién supo guiarme en el transcurso de la carrera y supo colaborarme para la realización y la culminación del proyecto.. Al señor José Casierra por haberme ayudado y facilitado con la debida información para la realización del proyecto.. A mis compañeros por haberme brindado su amistad..

(5) IV. DEDICATORIA A mi madre Sra. Olga Cecilia Castellano Bonilla por haberme brindado su amor y haberme dado todo el apoyo necesario para seguir estudiando y ha estado en los momentos en que la necesite. A mi padre Sr. Milton Gualberto Aldaz Sevilla que me dio aliento y con la debida motivación para emprender el largo camino de la vida y gracias a eso he logrado culminar la carrera. A mi hermano Milton Aldaz que ha sido mi ejemplo. A mi hermana Jennifer Aldaz que con conflictos siempre me ha hecho sentir una buena persona. A mi esposa Diana Cedeño que con su cariño, amor y ternura es mi inspiración y ha logrado darme lo mejor del mundo. Y a mi amor IAN EDUARDO mi hijo que con cada sonrisa me ayuda a ser el mejor padre del mundo, TE AMO y siempre serás lo mejor del mundo. A mis sobrinos Arianna y Adrián que llegaron a darle alegría a la familia. Y a toda mi familia por darme aliento para seguir adelante..

(6) V. CONTENIDO DECLARACIÓN ...................................................................................................... I CERTIFICACIÓN ................................................................................................... II AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... III DEDICATORIA ...................................................................................................... IV CONTENIDO .......................................................................................................... V CONTENIDO DE TABLAS .................................................................................. XIII CONTENIDO DE FIGURAS Y FOTOGRAFÍAS ................................................... XV RESUMEN ......................................................................................................... XVII PRESENTACIÓN .............................................................................................. XVIII CAPÍTULO I ........................................................................................................... 1 1. GENERALIDADES. ............................................................................................ 1 1.1 VENTAJAS DE ALMACENAMIENTO. ............................................................. 1 1.2 PROCESO DE ALMACENAMIENTO. .............................................................. 2 1.2.1 RECEPCIÓN DE PETRÓLEO Y DERIVADOS. ............................................ 2 1.2.2 DESCARGA DE PETRÓLEO Y DERIVADOS. ............................................. 2 1.2.3 ALMACENAMIENTO DE PETRÓLEO Y SUS DERIVADOS......................... 2 1.2.3.1 ALMACENAMIENTO EN EL ÁREA DE EXTRACCIÓN. ............................ 3 1.2.3.2 ALMACENAMIENTO EN LA REFINERÍA. ................................................. 3 1.2.3.3 ALMACENAMIENTO EN LOS TERMINALES DE HIDROCARBUROS. .... 3 1.2.4 DESPACHO DE DERIVADOS DEL PETRÓLEO. ......................................... 4 1.3 PRODUCTOS A ALMACENARSE. .................................................................. 6 1.4 TIPOS DE ALMACENAMIENTO. ..................................................................... 7 1.4.1 RECIPIENTES FIJOS O HIDROSTÁTICOS. ................................................ 7 1.4.1.1 TANQUES ATMOSFÉRICOS. ................................................................... 7 1.4.1.2 RECIPIENTES DE BAJA PRESIÓN........................................................... 7 1.4.1.3 RECIPIENTES DE ALTA PRESIÓN........................................................... 7 1.4.2 RECIPIENTES MÓVILES.............................................................................. 8 1.5 TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO ................................. 8 1.5.1 DEFINICIÓN.................................................................................................. 8 1.5.2 CLASIFICACIÓN. .......................................................................................... 8 1.5.2.1 SEGÚN EL DISEÑO................................................................................... 8.

(7) VI. 1.5.2.1.1 TANQUES ATMOSFÉRICOS. .............................................................. 10 1.5.2.1.1.1 TANQUE DE TECHO CÓNICO FIJO. ................................................ 10 1.5.2.1.1.2 TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO. .................................. 12 1.5.2.1.1.2.1 TECHO FLOTANTE TIPO PONTÓN............................................... 13 1.5.2.1.1.2.2 TECHO FLOTANTE TIPO DOBLE CUBIERTA. .............................. 14 1.5.2.1.1.3 TANQUE DE TECHO FLOTANTE INTERNO. ................................... 15 1.5.2.2 SEGÚN SU FORMA. ................................................................................ 16 1.5.2.2.1 TANQUES CILÍNDRICOS CON TAPA CÓNCAVOS. ........................... 16 1.5.2.2.2 TANQUES DE CONO RADIAL.............................................................. 17 1.5.2.2.3 TANQUES ESFÉRICOS Y ESFEROIDALES. ....................................... 17 1.5.2.2.4 TANQUES DE TECHO FLEXIBLE. ....................................................... 18 1.5.2.3 SEGÚN EL TIPO DE UNIÓN DE SUS LÁMINAS. ................................... 19 1.5.2.3.1 TANQUES SOLDADOS. ....................................................................... 19 1.5.2.3.2 TANQUES APERNADOS...................................................................... 20 1.5.2.3.3 TANQUES REMACHADOS. ................................................................. 20 1.5.2.4 SEGÚN EL PRODUCTO A ALMACENARSE. ......................................... 20 1.5.3 PARTES DE TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE.................................................................................................... 21 1.5.3.1 PARED DEL TANQUE ............................................................................. 21 1.5.3.2 ESTRUCTURA METÁLICA ...................................................................... 22 1.5.3.3 TECHO FIJO. ........................................................................................... 24 1.5.3.4 PISO DEL TANQUE. ................................................................................ 24 1.5.3.5 MANHOLE. ............................................................................................... 25 1.5.3.6 ACCESORIOS. ........................................................................................ 25 1.5.3.7 ESCALERA HELICOIDAL. ....................................................................... 26 1.5.3.8 SUMIDEROS. ........................................................................................... 26 1.5.3.9 BASE DE HORMIGÓN. ............................................................................ 27 1.5.3.10 SALIDA DE VENTEO. ............................................................................ 27 1.5.3.11 CARTELAS. ........................................................................................... 28 CAPÍTULO II ........................................................................................................ 29 2. MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 29.

(8) VII. 2.1 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. .......................................................... 29 2.1.1 MATERIALES PARA EL CUERPO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO. ............................................................................................................................. 29 2.1.1.1 SEGÚN ESPECIFICACIONES ASTM. ..................................................... 30 2.1.1.2 SEGÚN ESPECIFICACIONES ISO.......................................................... 31 2.1.1.3 ESPECIFICACIONES CSA. ..................................................................... 31 2.1.2 MATERIALES PARA TECHOS. .................................................................. 31 2.1.3 MATERIALES PARA PERFILES ESTRUCTURALES................................. 31 2.1.4 MATERIALES PARA TUBERÍAS. ............................................................... 32 2.1.5 MATERIALES PARA PIEZAS FORJADAS. ................................................ 32 2.1.6 MATERIALES PARA BRIDAS..................................................................... 32 2.1.7 MATERIALES PARA PERNOS. .................................................................. 33 2.1.8 MATERIALES PARA ELECTRODOS DE SOLDADURA. ........................... 33 2.2 ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. .......................................................... 33 2.2.1 ESFUERZOS MÁXIMOS DE COMPRESIÓN. ............................................ 33 2.2.2 ESFUERZOS MÁXIMOS AL CORTE. ......................................................... 36 2.2.3 ESFUERZOS MÁXIMOS AL VIENTO Y TERREMOTOS. .......................... 37 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN. ........................ 37 2.3.1 CONFORMADO MECÁNICO POR ARRANQUE DE VIRUTA O ARRANQUE DE MATERIAL. ............................................................................... 37 2.3.2 CONFORMADO MECÁNICO SIN ARRANQUE DE VIRUTA..................... 37 2.3.3 CONFORMADO MECÁNICO POR SOLDADURA. ..................................... 38 2.3.4 CONFORMADO MECÁNICO POR FUNDICIÓN. ....................................... 38 CAPÍTULO III. ...................................................................................................... 39 3.. FABRICACIÓN. DE. UN. TANQUE. HIDROSTÁTICO. TIPO. PARA. ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. .......................................................... 39 3.1 SELECCIÓN DE TANQUE PARA SU FABRICACIÓN Y MONTAJE. ............ 39 3.2 PROCESOS PARA LA FABRICACIÓN DE UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO ............................................................................................ 39 3.2.1 PROCESO DE TRAZADO. ......................................................................... 40.

(9) VIII. 3.2.2 PROCESO DE CORTE. .............................................................................. 42 3.2.3 CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA. .................................. 44 3.2.3.1 DOBLADO. ............................................................................................... 44 3.2.3.2 ROLADO. ................................................................................................. 45 3.2.4 PROCESOS DE SOLDADURA. .................................................................. 46 3.2.4.1 PROCESO SMAW. .................................................................................. 46 3.2.4.2 PROCESO GMAW. .................................................................................. 47 3.2.5 PREPARACIÓN DE SUPERFICIE. ............................................................. 48 3.2.5.1 LIMPIEZA CON SOLVENTE. (SSPC-SP-1) ............................................. 48 3.2.5.2 LIMPIEZA MANUAL. (SSPC-SP-2) .......................................................... 49 3.2.5.3 LIMPIEZA MECÁNICA. (SSPC-SP-3) ...................................................... 49 3.2.5.4 LIMPIEZA CON FLAMA. (SSPC-SP-4) .................................................... 49 3.2.5.5 LIMPIEZA CON CHORRO ABRASIVO GRADO COMERCIAL. (SSPC-SP6) .......................................................................................................................... 49 3.2.5.6 LIMPIEZA QUÍMICA. (SSPC-SP-8).......................................................... 50 3.2.5.7 LIMPIEZA POR AGENTES ATMOSFÉRICOS. (SSPC-SP-9) ................. 50 3.2.5.8 LIMPIEZA CON CHORRO DE ABRASIVO GRADO CERCANO A BLANCO (SSPC-SP-10 NACE-2) ....................................................................... 50 3.2.6 PROCESOS DE PINTURA. ........................................................................ 50 3.3 DESCRIPCIÓN DE PROCEDIMIENTOS PARA FABRICACIÓN DE UN TANQUE HIDROSTÁTICO DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE DE 10000 BLS............................................................................................................ 50 3.3.1 FABRICACIÓN DE LÁMINAS PARA LOS ANILLOS DEL TANQUE TIPO. 51 3.3.2 FABRICACIÓN DE LÁMINAS PARA PISO METÁLICO DEL TANQUE TIPO. ............................................................................................................................. 52 3.3.3 FABRICACIÓN DE LÁMINAS PARA EL TECHO METÁLICO DEL TANQUE TIPO. .................................................................................................................... 53 3.3.4 FABRICACIÓN DE COLUMNA CENTRAL DE LA ESTRUCTURA METÁLICA SOPORTANTE DEL TECHO. ........................................................... 54 3.3.4.1 FABRICACIÓN DE CORONA DE LA COLUMNA. ................................... 55 3.3.5 FABRICACIÓN DE SUMIDEROS DEL TANQUE TIPO. ............................. 57 3.3.6 PREPARACIÓN DE ÁNGULO TOPE.......................................................... 59.

(10) IX. 3.3.7 PREPARACIÓN DE VIGAS TIPO W. .......................................................... 59 3.3.8 FABRICACIÓN DE CARTELAS PARA VIGAS. .......................................... 60 3.3.9 PREPARACIÓN DE ÁNGULO SOPORTE DE CARTELAS. ...................... 61 3.3.10 FABRICACIÓN DE MANHOLE DE PARED DE 24”, MARCA SM01. ........ 61 3.3.11 FABRICACIÓN DE MANHOLE DE PARED DE 24”, MARCA SM04. ........ 65 3.3.12 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 4” PARA SUMIDERO, MARCA SN01. ..................................................................................................... 68 3.3.13 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 4” PARA SUMIDERO, MARCA SN13. ..................................................................................................... 69 3.3.14 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 4”, MARCA SN03. .......... 70 3.3.15 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 4”, MARCA SN12. .......... 71 3.3.16 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 8”, MARCA SN04. .......... 73 3.3.17 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 4”, MARCA SN05. .......... 74 3.3.18 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 8”, MARCA SN14. .......... 75 3.3.19 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 8”, MARCA SN15. .......... 76 3.3.20 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE PARED DE 6”, MARCA SN07. .......... 77 3.3.21 FABRICACIÓN DE MANHOLE DE TECHO DE 24”, MARCA RM01. ....... 78 3.3.22 FABRICACIÓN DE MANHOLE DE TECHO DE 24”, MARCA RM02. ....... 80 3.3.23 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE TECHO DE 4”, MARCA RN01........... 82 3.3.24 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE TECHO DE 4”, MARCA RN02........... 83 3.3.25 FABRICACIÓN DE BOQUILLA DE TECHO DE 8”, MARCA RN03........... 84 3.3.26 FABRICACIÓN DE SOPORTE DE LÍNEA DE VIDA, MARCA SCS01. ..... 85 3.3.27 PREPARACIÓN DE ACOPLAMIENTO ROSCADO DE 1”, MARCA SC01. ............................................................................................................................. 86 3.3.28 PREPARACIÓN DE ACOPLAMIENTO ROSCADO DE 2”, MARCA SC02. ............................................................................................................................. 86 3.3.29 PREPARACIÓN DE MEDIDOR DE NIVEL, MARCA LLG01..................... 86 3.3.30 CONSTRUCCIÓN DE PASAMANOS DE TECHO DE TANQUE, MARCA WR01. .................................................................................................................. 88 3.3.31 CONSTRUCCIÓN DE TOMAMUESTRAS, MARCA SS01. ...................... 91 3.3.32 CONSTRUCCIÓN DE ESCALERA HELICOIDAL, MARCA SW. .............. 92 3.3.32.1 CONSTRUCCIÓN DE PLATAFORMA SUPERIOR. .............................. 96.

(11) X. 3.3.32.2 CONSTRUCCIÓN DE PLATAFORMA MEDIA. .................................... 100 CAPÍTULO IV ..................................................................................................... 104 4. MONTAJE DE UN TANQUE HIDROSTÁTICO TIPO PARA ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. ........................................................................................... 104 4.1. ELEMENTOS DE MONTAJE. ..................................................................... 104 4.1.1 SUJETADORES MECÁNICOS. ................................................................ 104 4.1.2 ELEMENTOS DE IZAJE............................................................................ 105 4.1.3 ANDAMIOS Y PASARELAS...................................................................... 106 4.1.4 EQUIPOS DE SEGURIDAD ...................................................................... 107 4.2 SECUENCIA DE ARMADO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO. .......... 107 4.2.1 COLOCACIÓN DE PISO ........................................................................... 107 4.2.2 COLOCACIÓN DE ANILLOS. ................................................................... 108 4.2.3 COLOCACIÓN DE ÁNGULO RIGIDIZADOR. ........................................... 111 4.2.4 COLOCACIÓN DE CARTELAS. ............................................................... 111 4.2.5 COLOCACIÓN DE COLUMNA CENTRAL. ............................................... 112 4.2.6 COLOCACIÓN DE VIGAS. ....................................................................... 114 4.2.7 COLOCACIÓN DE ÁNGULO SOPORTE DE CARTELAS. ....................... 114 4.2.8 COLOCACIÓN DE ESCALERA HELICOIDAL. ......................................... 115 4.2.9 COLOCACIÓN DE MANHOLES DE PARED. ........................................... 116 4.2.10 COLOCACIÓN DE SUMIDEROS. ........................................................... 116 4.2.11 COLOCACIÓN DE BOQUILLAS DE PARED. ......................................... 118 4.2.12 COLOCACIÓN DE MEDIDOR DE NIVEL. .............................................. 118 4.2.13 COLOCACIÓN DE CAJA TOMA MUESTRAS. ....................................... 118 4.2.14 COLOCACIÓN DE ACCESORIOS ROSCADOS. ................................... 119 4.2.15 COLOCACIÓN DE TECHO. .................................................................... 119 4.2.16 COLOCACIÓN DE PASAMANOS DE TECHO. ...................................... 120 4.2.17 COLOCACIÓN DE MANHOLES DE TECHO. ......................................... 120 4.2.18 COLOCACIÓN DE BOQUILLAS DE TECHO. ......................................... 121 4.2.19 COLOCACIÓN DE SOPORTE DE CABLE DE ANDAMIO...................... 121 CAPÍTULO V ...................................................................................................... 126 5. ANÁLISIS DE COSTOS ................................................................................. 126 5.1 COSTO......................................................................................................... 126.

(12) XI. 5.1.1 OBJETIVOS DEL CÁLCULO DE COSTOS .............................................. 126 5.1.2 CLASIFICACIÓN DE COSTOS ................................................................. 126 5.1.2.1 COSTOS SEGÚN EL ÁREA DONDE SE ORIGINAN ............................ 127 5.1.2.1.1 POR PRODUCCIÓN ........................................................................... 127 5.1.2.1.2 POR ADMINISTRACIÓN..................................................................... 127 5.1.2.1.3 POR COMERCIALIZACIÓN ................................................................ 127 5.1.2.1.4 POR FINANCIACIÓN .......................................................................... 128 5.1.2.2 COSTOS DE ACUERDO AL GRADO DE VARIABILIDAD .................... 128 5.1.2.2.1 COSTOS FIJOS .................................................................................. 128 5.1.2.2.1.1 COSTO FIJO TOTAL ....................................................................... 129 5.1.2.2.1.2 COSTO FIJO UNITARIO .................................................................. 129 5.1.2.2.2 COSTOS VARIABLES ........................................................................ 129 5.1.2.2.2.1 COSTO VARIABLE UNITARIO ........................................................ 129 5.1.2.2.2.2 COSTO VARIABLE TOTAL .............................................................. 129 5.1.2.3 COSTOS DE ACUERDO A SU ASIGNACIÓN ....................................... 130 5.1.2.3.1 COSTO DIRECTO............................................................................... 130 5.1.2.3.2 COSTO INDIRECTO ........................................................................... 130 5.2 ANÁLISIS DE LOS PRECIOS UNITARIOS.................................................. 130 5.2.1 COSTOS DIRECTOS ................................................................................ 130 5.2.1.1 COSTOS DE MATERIA PRIMA ............................................................. 131 5.2.1.2 COSTOS DE MONTAJE ........................................................................ 135 5.2.1.3 COSTOS DE MANO DE OBRA Y RESIDENCIA DE OBRA. ................. 136 5.2.1.4 COSTOS DE EQUIPOS ......................................................................... 137 5.2.1.5 COSTOS DE RECUBRIMIENTO SUPERFICIAL ................................... 137 5.2.1.6 COSTO DIRECTO TOTAL ..................................................................... 138 5.2.2 COSTOS INDIRECTOS ............................................................................ 138 5.2.2.1 COSTOS INDIRECTOS DE MATERIALES............................................ 139 5.2.2.2 COSTOS DE TRANSPORTE ................................................................. 140 5.2.2.3 COSTOS INDIRECTOS TOTALES ........................................................ 140 5.2.3 COSTO TOTAL DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE DE 10000BLS. ......................................................................... 141 CONCLUSIONES............................................................................................... 142.

(13) XII. RECOMENDACIONES ...................................................................................... 143 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS..................................................................... 144 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 144 ANEXO ............................................................................................................... 148 PLANOS ............................................................................................................. 258.

(14) XIII. CONTENIDO DE TABLAS Tabla 1- 1: Clasificación de tanques de almacenamiento según su diseño. ......... 9 Tabla 2- 1: Materiales para la construcción de tanques según especificaciones de ASTM. ........................................................................................................... 30 Tabla 2- 2: Máximos esfuerzos permisibles a la tensión. ..................................... 36 Tabla 3- 1: Clasificación de conformado por deformación plástica. ..................... 44 Tabla 3- 2: Marcas de partes de tanque. .............................................................. 51 Tabla 3- 3: Láminas para la fabricación de tanque tipo. ....................................... 52 Tabla 3- 4: Elementos utilizados en la fabricación del piso metálico. ................... 53 Tabla 3- 5: Elementos utilizados en la fabricación del techo del tanque. ............. 54 Tabla 3- 6: Elementos utilizados para la columna central. ................................... 55 Tabla 3- 7: Elementos utilizados para fabricación de sumideros.......................... 57 Tabla 3- 8: Elemento para utilizar en la preparación de ángulo tope. .................. 59 Tabla 3- 9: Elemento para utilizar en la preparación de vigas. ............................. 59 Tabla 3- 10: Placas para cartelas de vigas. ......................................................... 60 Tabla 3- 11: Elementos utilizados para el ángulo soporte de cartelas. ................ 61 Tabla 3- 12: Elementos utilizados para fabricación de manhole de 24" SM01. .... 62 Tabla 3- 13: Elementos utilizados para la fabricación de manhole de 24" SM04. 66 Tabla 3- 14: Elementos para boquilla de 4" SN01. ............................................... 68 Tabla 3- 15: Elementos para boquilla de 4" SN13. ............................................... 69 Tabla 3- 16: Elementos utilizados para la boquilla de 4" SN03. ........................... 70 Tabla 3- 17: Elementos utilizados para la boquilla de 4" SN12. ........................... 72 Tabla 3- 18: Elementos utilizados para la boquilla de 8" SN04. ........................... 73 Tabla 3- 19: Elementos utilizados para boquilla de 4" SN05 ................................ 74 Tabla 3- 20: Elementos utilizados para la boquilla de 8" SN14. ........................... 75 Tabla 3- 21: Elementos utilizados para la boquilla de 8" SN15. ........................... 76 Tabla 3- 22: Elementos utilizados para la boquilla de 6" SN07. ........................... 77 Tabla 3- 23: Elementos utilizados para manhole de 24" RM01. ........................... 78 Tabla 3- 24: Elementos utilizados para manhole de 24" RM02. ........................... 80 Tabla 3- 25: Elementos utilizados para la boquilla de 4" RN01. ........................... 82 Tabla 3- 26: Elementos utilizados para la boquilla de 4" RN02. ........................... 83 Tabla 3- 27: Elementos utilizados para la boquilla de 8" RN03. ........................... 84.

(15) XIV. Tabla 3- 28: Elementos utilizados para el soporte de línea de vida, SCS01. ....... 85 Tabla 3- 29: Elementos utilizados para el acoplamiento roscado, SC01. ............. 86 Tabla 3- 30: Elementos utilizados para el acoplamiento roscado, SC02. ............. 86 Tabla 3- 31: Elementos utilizados para el kit medidor de líquido, LLG01 ............. 87 Tabla 3- 32: Elementos utilizados para la fabricación de los pasamanos de techo, WR01 ............................................................................................................ 88 Tabla 3- 33: Elementos utilizados para construir la caja toma muestras. ............. 91 Tabla 3- 34: Elementos utilizados para la construcción de escalera helicoidal, SW. ...................................................................................................................... 92 Tabla 3- 35: Ángulo y radio de helicoides ............................................................ 94 Tabla 3- 36: Elementos utilizados para la construcción de la plataforma superior. ...................................................................................................................... 96 Tabla 3- 37: Elementos utilizados para la construcción de la plataforma media. 100 Tabla 5- 1: Costos de planchas metálicas. ......................................................... 131 Tabla 5- 2: Costos de platinas metálicas. ........................................................... 132 Tabla 5- 3: Costos de perfiles en L..................................................................... 132 Tabla 5- 4: Costos de elementos metálicos........................................................ 133 Tabla 5- 5: Costos de accesorios. ...................................................................... 134 Tabla 5- 6: Costos de tubería. ............................................................................ 135 Tabla 5- 7: Costos de montaje. .......................................................................... 136 Tabla 5- 8: Costos de mano de obra y residencia de obra. ................................ 136 Tabla 5- 9: Costos de equipos............................................................................ 137 Tabla 5- 10: Costos de recubrimiento superficial. .............................................. 137 Tabla 5- 11: Costos directos totales. .................................................................. 138 Tabla 5- 12: Costos indirectos de materiales. .................................................... 139 Tabla 5- 13: Costos de transporte. ..................................................................... 140 Tabla 5- 14: Costos indirectos totales. ............................................................... 140 Tabla 5- 15: Costo total de tanque tipo. ............................................................. 141.

(16) XV. CONTENIDO DE FIGURAS Y FOTOGRAFÍAS Figura 1- 1: Diagrama de flujo del proceso de almacenamiento de petróleo y sus derivados......................................................................................................... 5 Figura 1- 2: Tanque de techo cónico fijo. ............................................................. 11 Figura 1- 3: Tanque cónico de techo fijo tipo soportado. ...................................... 12 Figura 1- 4: Tanque cónico de techo fijo tipo autosoportado. ............................... 12 Figura 1- 5: Tanque de techo flotante tipo pontón. ............................................... 14 Figura 1- 6: Tanque de techo flotante externo tipo doble cubierta. ...................... 15 Figura 1- 7: Tanque de techo flotante interno....................................................... 16 Figura 1- 8: Tanque de techo flexible. .................................................................. 18 Figura 3- 1: Granete. ............................................................................................ 40 Figura 3- 2: Compás de trazado. .......................................................................... 41 Figura 3- 3: Gramil. .............................................................................................. 41 Figura 3- 4: Punta de trazado. .............................................................................. 42 Figura 3- 5: Boquilla para la formación de gas ionizado. ...................................... 42 Figura 3- 6: Oxicorte. ............................................................................................ 43 Figura 3- 7: Esquema de la matriz de corte.......................................................... 43 Figura 3- 8: Matriz de doblado.............................................................................. 45 Fotografía 1- 1: Tanque tipo esfera. ..................................................................... 17 Fotografía 1- 2: Techo flexible. ............................................................................. 18 Fotografía 1- 3: Tanque soldado. ......................................................................... 19 Fotografía 1- 4: Tanque apernado........................................................................ 20 Fotografía 1- 5: Planchas utilizadas para la formación de anillos de la pared del tanque de almacenamiento. .......................................................................... 22 Fotografía 1- 6: Estructura metálica tipo telaraña................................................. 23 Fotografía 1- 7: Fabricación de la columna central. ............................................. 23 Fotografía 1- 8: Colocación de techo fijo. ............................................................. 24 Fotografía 1- 9: Manhole. ..................................................................................... 25 Fotografía 1- 10: Válvula de entrada de combustible. .......................................... 25 Fotografía 1- 11: Escalera helicoidal .................................................................... 26 Fotografía 1- 12: Sumidero................................................................................... 27.

(17) XVI. Fotografía 1- 13: Línea de venteo. ....................................................................... 28 Fotografía 1- 14: Cartelas de tanque de almacenamiento. .................................. 28 Fotografía 3- 1: Máquina roladora. ....................................................................... 45 Fotografía 4- 1: Sujetadores mecánicos. ................. ¡Error! Marcador no definido. Fotografía 4- 2: Izado de carga. ......................................................................... 106 Fotografía 4- 3: Equipo de trabajo sobre andamios AMUD y pasarelas interiores. .................................................................................................................... 106 Fotografía 4- 4: Proceso de armado de piso. ..................................................... 108 Fotografía 4- 5: Cuadrantes en anillos de pared. ............................................... 109 Fotografía 4- 6: Colocación de lámina de anillo de pared. ................................. 109 Fotografía 4- 7: Encuadre de láminas de anillos. ............................................... 110 Fotografía 4- 8: Asentamiento de lámina de pared y piso de tanque. ................ 110 Fotografía 4- 9: Colocación de ángulo rigidizador. ............................................. 111 Fotografía 4- 10: Colocación de cartelas. ........................................................... 112 Fotografía 4- 11: Izaje de columna central. ........................................................ 113 Fotografía 4- 12: Ángulos guía. .......................................................................... 113 Fotografía 4- 13: Izaje de vigas. ......................................................................... 114 Fotografía 4- 14: Ángulo soporte. ....................................................................... 115 Fotografía 4- 15: Colocación de sumidero. ........................................................ 117 Fotografía 4- 16: Posicionamiento de sumidero al piso. ..................................... 117 Fotografía 4- 17: Colocación de láminas de techo de tanque tipo...................... 119 Fotografía 4- 18: Colocación de techo de tanque tipo. ....................................... 120.

(18) XVII. RESUMEN El presente Proyecto de Titulación se enfoca en los “Procedimientos de Construcción y Montaje de Tanques Hidrostáticos de Almacenamiento de Combustible”, mismo que ha sido realizado en 5 capítulos que a continuación se resumen.. En el capítulo I se muestra las ventajas de un buen almacenamiento de los hidrocarburos, los procesos de almacenamiento y la distribución, una clasificación y tipos de productos a almacenarse, la clasificación de los tipos de tanques de almacenamiento y las partes que componen un tanque de almacenamiento.. El capítulo II se centra en los materiales utilizados en la construcción del tanque tipo según la norma API 650, los esfuerzos aplicados en el tanque y los procesos mecánicos de fabricación.. En el capítulo III se muestra la selección de un tanque tipo para la fabricación y montaje, los procesos mecánicos utilizados para su fabricación, la descripción de los procedimientos de construcción de todos los elementos que conforman el tanque tipo con su respectiva cantidad de material.. En el capítulo IV se describe los elementos utilizados para el montaje del tanque tipo y además los equipos de protección personal que utilizarán el personal calificado para realizar el proyecto y por último la descripción de los procesos del montaje de los componentes del tanque tipo.. El capítulo V hace referencia al análisis de costos, a la clasificación de los costos de producción y el análisis unitario de los precios de construcción y montaje del tanque tipo, además de un listado de los materiales con sus respectivos precios, los costos directos e indirectos y finalmente se da a conocer las conclusiones y recomendaciones importantes del proyecto..

(19) XVIII. PRESENTACIÓN El presente proyecto tiene como finalidad presentar una descripción detallada de los procedimientos utilizados para la construcción y montaje de un tanque hidrostático de almacenamiento de combustible de 10000 BLS basado en la norma API 650.. Según la norma API 650 los tanques de almacenamiento de petróleo y combustible tienen que ser estandarizados para su correcto funcionamiento.. De aquí que surge la adecuación de las recomendaciones expuestas en la norma para realizar la descripción de los procesos de construcción y según esto realizar el debido montaje y así garantizar y dar la confiablidad de que el tanque funcionará de una manera correcta cumpliendo las normativas impuestas en los campamentos petrolíferos o refinerías del país.. Para realizar los procedimientos de fabricación y montaje se ha escogido un tanque de 10000 BLS por disponibilidad de planos.. Además para la explicación previa de los procedimientos de construcción y montaje del tanque tipo se realizó una visita técnica a un tanque para identificar los partes de aquel tanque.. Todos los procedimientos de fabricación y procedimientos de montaje fueron realizados en base a la norma API 650 y a la norma ASME sección IX..

(20) 1. CAPÍTULO I 1. GENERALIDADES. En consecuencia de algunos sucesos mundiales las compañías petrolíferas de algunos países se vieron obligadas a garantizar que en todo momento haya en stock la cantidad necesaria o mínima de combustible para que satisfaga la demanda o falta de combustible en los lugares de despacho. Para cumplir con aquel objetivo, esta cantidad de reserva siempre debe encontrarse en todos los tramos de transporte de petróleo y sus derivados para que se logre evitar escasez, además la cantidad necesaria o mínima exigida debe estar en condiciones normales. Por lo tanto el almacenamiento constituye uno de los pasos más importantes en la línea de producción petrolífera y en la explotación de los servicios que ofrece el petróleo.. 1.1 VENTAJAS DE ALMACENAMIENTO. . Una de las razones a considerar es que siendo que el petróleo y sus derivados pueden ser almacenados, el almacenamiento también sirve de medio para absorber o reducir las fluctuaciones que puede haber por el consumo de petróleo y sus derivados.. . Permite la sedimentación del agua y barro que se forma en el crudo antes de que este elemento sea transportado a despacho.. . Brinda la debida flexibilidad operativa en las refinerías.. . El almacenamiento sirve como nivel de referencia para la cantidad de despacho y ventas existentes en el país..

(21) 2. 1.2 PROCESO DE ALMACENAMIENTO. De acuerdo a la Clasificación Industrial Internacional Uniforme los procesos ligados al almacenamiento de petróleo y sus derivados son los siguientes:. 1. 1.2.1 RECEPCIÓN DE PETRÓLEO Y DERIVADOS. Consiste en la recepción del producto, que llegan. a través de oleoductos y. poliductos a los distintos lugares de refinación y puntos de embarque para su debida exportación y despacho. Para el respectivo despacho el combustible es llevado en carros cisterna desde las refinerías hasta el lugar de distribución. Cuando el transporte de derivados de petróleo es en grandes cantidades se lo efectúa en los poliductos.1. Todas estas cantidades de líquidos hidrocarburíferos son registrados con la debida información de calidad. Adicionalmente serán entregadas las hojas de seguridad de los productos.. 1.2.2 DESCARGA DE PETRÓLEO Y DERIVADOS. La etapa de descarga va a depender del producto transportado; la descarga en las refinerías se realiza por medio de válvulas de control, estas válvulas se encuentran en los oleoductos y tienen como objetivo dar el paso del crudo registrando el flujo, la velocidad y la presión del caudal del crudo.. 1.2.3 ALMACENAMIENTO DE PETRÓLEO Y SUS DERIVADOS. Cuando se va a transportar petróleo y sus derivados hacia las refinerías y distribuidoras, es necesario almacenarlo temporalmente en todas sus fases, desde. 1. Clasificación industrial internacional uniforme H-5210, capítulo 42, págs. 463-466.

(22) 3. el área de extracción del crudo hasta el área de distribución. Para esto existen sub etapas que son:. 1.2.3.1 Almacenamiento en el área de extracción. En las áreas de extracción el crudo es almacenado en recipientes de hasta 100000 𝑚3 hasta transporte a las refinerías.. El debido almacenamiento del crudo se puede realizar en varios tipos de tanque con el fin de evitar la acumulación de gases inflamables, el crudo puede estar a presión y temperatura ambiente, los tanques utilizados para el almacenamiento pueden ser cilíndricos de fondo plano, de techo abovedado, esféricos o elipsoidal y de techo flotante con el fin de acumular gases inflamables.. 1.2.3.2 Almacenamiento en la refinería. Los objetivos del almacenamiento en la refinería es absorber las paradas de mantenimiento y los tratamientos alternos y sucesivos de materias primas diferentes y de satisfacer la demanda del mercado.. El diseño de los tanques está basados en el tipo de producto a almacenarse, así cuando se necesita almacenar GLP u otros productos que se necesitan mantener a presión y temperaturas distintas a la atmosférica, se requiere otro tipo de diseño con un anterior estudio técnico.. 1.2.3.3 Almacenamiento en los terminales de hidrocarburos. Los terminales hidrocarburíferos son el medio más económico para la distribución de los combustibles. Una de las razones es que están ubicados alrededor de las ciudades y el sector industrial lo que tiene como ventaja la disminución de costos por transporte y distribución..

(23) 4. En el momento de cargar y descargar el combustible en las estaciones o terminales de hidrocarburos es necesario tener en cuenta normas de seguridad para disminuir posibles accidentes laborales y ambientales.. El diseño, construcción y montaje de los tanques soldados de almacenamiento se los efectúa por medio normas internacionales certificadas, estas normas están establecidas por el Instituto de Petróleo Americano, para tanques de almacenamiento están dispuestas las normas API 650, API 12F,API 12D, UL 58, UL 1746 y UL 142.. 1.2.4 DESPACHO DE DERIVADOS DEL PETRÓLEO. Esta es una fase en la que a partir de la terminal de hidrocarburos, el combustible es despachado a las estaciones de servicio o a los diferentes centros industriales. Los camiones cisterna distribuyen a las estaciones de servicio o a los usuarios finales entones es necesario tener en cuenta algunas cuestiones de seguridad:. . Al momento del arribo del tanquero es necesario que personas y automotores estén alejados en un radio de 7 metros.. . Cuando este en el sector de carga el camión de carga debe estacionarse en posición de salida por seguridad, apagar el motor y tener a disposición un extintor y productos absorbentes por si puede existir algún derrame.. . Luego se realizara una medición de la capacidad total de almacenamiento del tanque de camión, se inspeccionará las conexiones, manqueras, bombas y válvulas de carga, descarga y cierre.. Si el estado de los elementos verificados anteriormente es el correcto se procederá a conectar las mangueras de descargue para llenar los tanques con los respectivos combustibles..

(24) 5. La Figura 1- 1 es un diagrama de flujo del proceso de almacenamiento de petróleo y sus derivados.. Figura 1- 1: Diagrama de flujo del proceso de almacenamiento de petróleo y sus derivados. FUENTE: CIIU, H5210 Capítulo 42..

(25) 6. 1.3 PRODUCTOS A ALMACENARSE. La norma UNE 109502:2000 clasifica a los líquidos inflamables y combustibles en 4 clases, con sus respectivas subclases.2 Clase A.- Productos licuados cuya presión absoluta de vapor a 15 °C sea superior a 1 Bar, por ejemplo: propileno, butadieno, cloruro de metilo.. Según la temperatura a la que se los almacena, estos pueden ser considerados como: . Subclase A1.- Productos de la Clase A que se almacenan licuados a una temperatura inferior a 0 °C.. . Subclase A2.- Productos de la clase A que se almacenan licuados en otras condiciones.. Clase B.- Productos cuyo punto de inflamación es inferior a 55 °C y no están comprendidos en la clase A acetona, alcohol amílico. Según su punto de inflamación, estos pueden ser considerados como: . Subclase B1.- Productos de clase B cuyo punto de inflamación es inferior a 38 °C.. . Subclase B2.- Productos de clase B cuyo punto de inflamación es igual o mayor a 38°C.. Clase C.- Productos cuyo punto de inflamación está comprendido entre 55 °C y 120 °C, por ejemplo: fenol, formaldehídos.. 2http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/301a400/. ntp_307.pdf.

(26) 7. Clase D.- Productos cuyo punto de inflamación es superior a 120 °C.. 1.4 TIPOS DE ALMACENAMIENTO. El almacenamiento de combustibles y líquidos inflamables puede hacerse en:. 3. 1.4.1 RECIPIENTES FIJOS O HIDROSTÁTICOS. Los recipientes fijos pueden estar enterrados, al aire libre o dentro de edificios; los recipientes fijos en los que se puede almacenar combustible pueden ser:. 1.4.1.1 Tanques atmosféricos. Los tanques atmosféricos son utilizados cuando la presión manométrica máxima dentro del tanque es de 15 kPa, estos tipos de tanques no se utilizan cuando contienen un líquido que está a una temperatura mayor o igual a su temperatura de ebullición.. 1.4.1.2 Recipientes de baja presión. Los recipientes de baja presión pueden soportar una presión manométrica interna máxima de 98 kPa.. 1.4.1.3 Recipientes de alta presión. Estos recipientes soportan presiones manométricas mayores a 98 kPa.4. 3. Ruiz, A., Florea, P., Maestre. D., (2006), Manual para el técnico en prevención de riesgos laborales,. ed. Fundación Confemetal, pág. 423. 4. http://www.mapfre.com/documentacion/publico/i18n/catalogo_imagenes/grupo.cmd?path=103049.

(27) 8. 1.4.2 RECIPIENTES MÓVILES. Los recipientes móviles tienen una capacidad de 3000 litros y pueden ser transportables.. 1.5 TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO.. 1.5.1 DEFINICIÓN. Las tanques hidrostáticos de almacenamiento son recipientes que sirven para almacenar o procesar hidrocarburos, el almacenamiento se lo hace cuando internamente existe una presión baja o también el hidrocarburo se encuentra a la presión atmosférica.. El llenado de los tanques se realiza mediante ductos o tuberías que llegan de las respectivas estaciones de bombeo y de las refinerías, y su vaciado se realiza mediante tuberías de despacho hacia contenedores o camiones cisterna.. 1.5.2 CLASIFICACIÓN. Los tanques se clasifican de acuerdo a su diseño, su forma y su uso.. 1.5.2.1 Según el diseño. En la Tabla 1- 1 se puede ver una clasificación de los tanques por el criterio de funcionalidad..

(28) 9. Tabla 1- 1: Clasificación de tanques de almacenamiento según su diseño.. Fluidos que puede. Normas Forma y tipo utilizadas Otras de pared en características almacenar el diseño el tanque Techos Presión Cilíndricos Poco Atmosféricos API-650 pueden atmosférica y soldados. volátiles ser fijos Cilíndricos y soldados. Presiones De 0 a 2.5 Techos fijos Algunos API-620 Volátiles bajas PSI y flotantes empernados, techo cónico Cilíndricos con techo cónico o Presiones De 2.5 a 15 Muy Usualmente domo. API-620 medianas PSI volátiles techo fijo Algunos esféricos y esferoidales Cilíndricos Cilindros soldados Presiones Mayor de CÓDIGO Productos presurizados, también altas 15 PSI ASME refinados cabezales esféricos y hemisféricos esferoidales Nominación de tanque. Rango de presión de trabajo. FUENTE: Tesis: Actualización del módulo oleo del sistema centinela.. Según la Tabla 1- 1 los tanques de almacenamiento pueden clasificarse según el criterio de operación a realizar. Estos pueden ser:. . Tanques Atmosféricos.. . Adaptados a presiones bajas.. . Adaptados a presiones medianas.. . Adaptados a presiones altas..

(29) 10. 1.5.2.1.1 Tanques Atmosféricos. Para el diseño de este tipo de tanques se toma en cuenta las siguientes variables:. . Composición y características del fluido a almacenarse.. . Temperatura de almacenamiento.. . Presión de almacenamiento.. La presión de almacenamiento de este tipo de tanques es desde la presión atmosférica hasta 0.5 PSI, este tipo de tanques se clasifican en: techo cónico fijo, techo flotante externo y de techo flotante interno.. 1.5.2.1.1.1 Tanque de techo cónico fijo. Básicamente este tipo de tanques están formados de una cámara de acero en forma cilíndrica con un techo tipo domo o del tipo cónico, en la Figura 1- 2 se puede ver un tanque de techo fijo. Sirven para almacenar petróleo crudo y productos con baja presión de vapor, sin que los productos puedan emanar vapores a la temperatura ambiente con baja volatilidad. Tienen un fondo plano con una pared cilíndrica y un techo fijo, en la parte superior del techo se tiene una saliente o un componente llamado venteos libres o cuellos de ganso que son los que permiten la emisión o salida de los vapores, con el fin que en el interior del tanque quede a una presión atmosférica, aunque el producto almacenado tenga un bajo punto de volatilidad siempre habrá perdidas del producto por la evaporación..

(30) 11. Figura 1- 2: Tanque de techo cónico fijo. FUENTE: Norma API 2518. El techo de este tipo de tanques debe tener una pendiente mínima del 6% y puede estar soportado o autosoportado.. Los tanques de techo fijo de tipo soportados son tanques que su techo es soportado por estructuras metálicas, en la Figura 1- 3 se ve una columna y vigas que soportan al techo del tanque, generalmente son usados más para almacenar petróleo crudo y sus derivados, estos derivados deben tener el punto de ebullición menor que la temperatura ambiente, el costo de operación en estos tanques es mayor a los autosoportados debido a que siempre existen pérdidas por evaporación.5. JIBAJA, F., 2006, “Estudio para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento, pág. 11, 12,13 5.

(31) 12. Figura 1- 3: Tanque cónico de techo fijo tipo soportado. FUENTE: Tesis: Estudio para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento. Los tanques de techo fijo autosoportados son aquellos que directamente están soportados por el cuerpo del tanque, por esta razón son de tipo domo o paraguas, en la Figura 1- 4 se puede ver un tanque autosoportado.. Figura 1- 4: Tanque cónico de techo fijo tipo autosoportado. FUENTE: Tesis: Estudio para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento. 1.5.2.1.1.2 Tanque de techo flotante externo. Este tipo de tanques constan de un techo que flota en el producto almacenado, consta básicamente de una cubierta y un sistema de sellado..

(32) 13. El sistema de sellado es denominado sello de tanque flotante y sirve para quitar la hendidura que queda entre la pared del tanque y el borde del techo flotante.. En cuanto a su utilización, estos tanques son utilizados para almacenar productos en los que las pérdidas por evaporación son pequeñas, con esto se logra eliminar la evaporación de los productos a almacenarse. Ya que se logra reducir los vapores inflamables dentro del tanque, se reduce la posibilidad de incendio y se reduce la contaminación. ambiental.. Estos. tanques. son. utilizados. más. para. el. almacenamiento de: . Petróleo.. . Condensados.. . Productos volátiles del petróleo.. En los tanques de techo flotante externo existen 2 tipos:. 1.5.2.1.1.2.1 Techo flotante tipo Pontón. Este tipo de tanques poseen una cubierta central que tiene una inclinación hacia el centro y hacia abajo del tanque con el fin de que la lluvia sea más fácil de evacuar, además consta de un anillo el cual está diseñado para flotar sobre el producto a almacenar. Estos tanques tienen un diámetro de 15 y 90 metros.6 En la Figura 1- 5 podemos ver un gráfico con las partes de un tanque de techo flotante tipo pontón.. López, R.,( 2011), “Actualización del módulo oleo del sistema centinela aplicando la norma API para el cálculo de cantidades de petróleo, en los tanques de almacenamiento presentes en los patios de tanques y terminales de embarque del oriente de Venezuela”, págs. 34 6.

(33) 14. Figura 1- 5: Tanque de techo flotante tipo pontón. FUENTE: Norma API 2517-2519. 1.5.2.1.1.2.2 Techo flotante tipo doble cubierta. La característica principal de este tanque es que su interior posee una cubierta donde se alojan varios compartimentos que abarcan toda el área del techo flotante, la finalidad de los compartimentos es tener una buena estabilidad y además posee un sistema de drenaje de emergencia adicional al drenaje convencional, como se puede ver en la Figura 1- 6.6. Sus techos son construidos con inclinación hacia el centro y abajo para diámetros de hasta 45 metros, además con perfil central inclinado desde el centro y hacia abajo hasta un cuarto del diámetro del techo y luego un perfil inclinado hacia arriba y hasta el reborde exterior para diámetros mayores a 45 metros.6.

(34) 15. Figura 1- 6: Tanque de techo flotante externo tipo doble cubierta. FUENTE: Norma API 2517-2519. 1.5.2.1.1.3 Tanque de techo flotante interno. Este tipo de tanques son idénticos a los de techo fijo pero a su vez constan de una cubierta flotante en su interior. El techo fijo sirve para proteger de los agentes externos como la lluvia y de que haya una salida de los vapores del producto almacenado. Estos tanques son diseñados para diámetros de hasta 100 metros, en la Figura 1- 7 se muestra un tanque de techo flotante interno.. Ya que constan de un techo fijo no necesitan sistemas de drenaje porque no se acumula agua de lluvia ni objetos ajenos a su estructura. El mantenimiento de este tipo de tanques son menores que los tanques de techo flotante externo ya que el techo flotante no está a la intemperie haciendo que no haya exceso de corrosión ni desgaste de material..

(35) 16. Figura 1- 7: Tanque de techo flotante interno. FUENTE: Norma API 2517-2519. 1.5.2.2 Según su forma. Este tipo de tanques se diseñan según su forma y sus dimensiones. Tomando en cuenta estas dos consideraciones se clasifican en:. . Cilíndricos con techo fijo.. . Cilíndricos con tapa cóncavos.. . Cilíndricos con techo flotante.. . Tanques de cono radial.. . Tanques esféricos y esferoidales.. . Tanques de techo flexible.. 1.5.2.2.1 Tanques cilíndricos con tapa cóncavos. Son tanques que almacenan hidrocarburos a una presión de vapor alta o son muy volátiles, estos tipos de tanques son diseñados para almacenar gasolinas, gas licuado de petróleo, etc..

(36) 17. 1.5.2.2.2 Tanques de cono radial. Este tipo de tanques son utilizados para reducir las pérdidas ocasionadas por la evaporación, el diseño de estos tanques puede soportar hasta 0.7 Pa por la que no son muy utilizados en la industria.. 1.5.2.2.3 Tanques esféricos y esferoidales. Este tipo de tanques almacenan productos muy volátiles que tienen la presión de vapor entre 5 a 17 psi 7, este tipo de tanques soportan esfuerzos de hasta 7 Pa, y se utilizan para almacenar gasolinas, gas licuado de petróleo, etc.. En la Fotografía 1- 1 se puede ver la geometría del tanque tipo esfera.. Fotografía 1- 1: Tanque tipo esfera.. 7. http://www.publico.es/agencias/efe/377588/volatilidad-en-los-mercados-de-petroleo-a-la-esperade-la-reunion-de-la-opep.

(37) 18. 1.5.2.2.4 Tanques de techo flexible. Los tanques de techo flexible están diseñados con un techo de chapa de acero que puede expandirse y contraerse dependiendo de la presión del tanque, en la Fotografía 1- 2 se puede observar el sistema de flexibilidad del techo del tanque.. Fotografía 1- 2: Techo flexible.. El objetivo de esta variación es de reducir el efecto que produce la evaporación en el interior del tanque; para cumplir con este objetivo este tipo de tanques utilizan válvulas de control que se abren cuando el techo ha alcanzado una deformación máxima.. Estos tanques son utilizados cuando se va a almacenar producto por mucho tiempo, en la Figura 1- 8 se puede observar la geometría interna del tanque de techo flexible.. Figura 1- 8: Tanque de techo flexible..

(38) 19. 1.5.2.3 Según el tipo de unión de sus láminas. Los tanques según el tipo de unión de sus láminas se clasifican en: . Tanques soldados.. . Tanques apernados.. . Tanques remachados.. 1.5.2.3.1 Tanques soldados. Este tipo de tanques son utilizados cuando se necesita almacenar grandes cantidades de petróleo y sus derivados, la capacidad de estos tanques pueden variar de 65 a 350000 BLS.8. En la Fotografía 1- 3 se puede ver la construcción de un tanque soldado pequeño, la fabricación se puede hacer en una planta de construcción y luego ser transportado al lugar necesario para su funcionamiento; mientras que para tanques grandes se los construye y se ensamblan en el lugar destinado a su funcionamiento, las uniones de las placas se las realiza con una soldadura eléctrica.. Fotografía 1- 3: Tanque soldado.. 8. MATEUS, M., VIVAS, D.,(2007), “Mantenimiento de tanques hidrostáticos de techo fijo para la. industria petrolera”, págs.5, 7.

(39) 20. 1.5.2.3.2 Tanques apernados. Los tanques apernados son necesarios para almacenar desde 30 a 10000 BLS. Este tipo de tanques es de fácil armado por lo que es de fácil transporte y de fácil montaje, en la Fotografía 1- 4 se puede observar un tanque apernado.. Fotografía 1- 4: Tanque apernado.. 1.5.2.3.3 Tanques remachados. Los tanques remachados son utilizados en instalaciones antiguas, son tanques grandes con una capacidad de almacenaje de 134000 BLS, estos tanques son ensamblados en el campo, con anillos horizontales remachados uno encima del otro.. 1.5.2.4 Según el producto a almacenarse. Los tanques pueden clasificarse según el producto a almacenar de la siguiente forma:. . Para almacenar petróleo crudo.. . Para almacenar residuos.. . Para almacenar productos derivados del petróleo..

(40) 21. 1.5.3 PARTES DE TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. Según el diseño y la funcionalidad se deben limitar el análisis de las partes de tanques cilíndricos verticales, estos tanques están adecuados con partes básicas y con accesorios estandarizados para lograr el debido y correcto funcionamiento del tanque.. Las partes de un tanque hidrostático de almacenamiento son las siguientes:. . Pared del tanque.. . Estructura metálica.. . Techo fijo o móvil.. . Piso del tanque.. . Manhole.. . Escotilla de limpieza.. . Cartelas.. . Accesorios.. . Escalera helicoidal.. . Escalera exterior.. . Sumideros.. . Toma muestras.. . Pasamanos de techo.. . Base de hormigón.. . Salida de venteo.. 1.5.3.1 Pared del tanque La pared del tanque es la parte que soporta los esfuerzos generados por la presión del líquido, esta pared se divide en anillos, estos anillos son fabricados.

(41) 22. generalmente de planchas de acero A-36 y con su debido proceso de rolado, siendo el primer anillo de mayor espesor que los siguientes anillos.. Fotografía 1- 5: Planchas utilizadas para la formación de anillos de la pared del tanque de almacenamiento. FUENTE: El autor. En la Fotografía 1- 5 se puede observar las planchas que con el correcto montaje formarán uno de los anillos del tanque de almacenamiento.. 1.5.3.2 Estructura metálica Para el debido cubrimiento del producto a almacenarse es necesario utilizar una estructura metálica en la cual estará apoyado el techo del tanque, la estructura metálica está constituida de una columna central y vigas de apoyo de techo..

(42) 23. Fotografía 1- 6: Estructura metálica tipo telaraña. FUENTE: El autor. En la Fotografía 1- 6 se puede observar las vigas que soporta el techo del tanque de almacenamiento estas vigas estarán unidas mediante unión apernada a las cartelas que estarán soldadas al último anillo del tanque de almacenamiento.. Para soportar la estructura metálica es necesario colocar una columna central que es el elemento que trabajará a compresión, esta columna estará unida a las vigas por unión soldada o por uniones apernadas, y con el piso mediante una base metálica solo unida por su propio peso.. Fotografía 1- 7: Fabricación de la columna central. FUENTE: El autor.

(43) 24. En la Fotografía 1- 7 se puede observar la columna central soportante de las vigas y del techo, con su respectiva base tipo I y en su otro extremo la corona en la cual estará soldadas las vigas o cartelas para unir las vigas mediante pernos.. 1.5.3.3 Techo fijo. El techo es el elemento que permitirá la protección de lluvia o elementos exteriores que puedan causar la entrada de alguna imperfección o impurezas en el producto almacenado. Este techo debe soportar una carga muerta más una carga uniforme equivalente a 1.2 KPa en una área proyectada.. Fotografía 1- 8: Colocación de techo fijo. FUENTE: El autor. 1.5.3.4 Piso del tanque. El piso del tanque será el encargado de soportar la presión ejercida por el producto a almacenarse y además el peso propio del tanque..

(44) 25. 1.5.3.5 Manhole. El Manhole es una compuerta que tiene como objetivo la inspección o la limpieza del tanque, es necesario que el manhole debe estar cerrado cuando el tanque este en operación ya que puede existir derrames al exterior además es necesario ubicar en la pared del tanque una placa refuerzo para eliminar cualquier concentración de esfuerzos en aquel lugar de ubicación del manhole.. Fotografía 1- 9: Manhole. FUENTE: El autor. 1.5.3.6 Accesorios. Los tanques de almacenamiento tienen distintos accesorios dependiendo de la funcionalidad y al tipo de tanque, en la Fotografía 1- 10 se puede observar una válvula que sirve para la regulación de caudal de entrada. Fotografía 1- 10: Válvula de entrada de combustible. FUENTE: El autor.

(45) 26. Para tanques de almacenamiento de combustible es necesario tener válvulas de entrada y salida de producto, toma muestras, medidores de nivel del líquido, ánodos de protección al desgaste, boquillas de venteo, soporte de línea de vida y pasamanos.. 1.5.3.7 Escalera helicoidal. La escalera helicoidal sirve para ir a la parte superior del tanque para realizar diferentes tareas como inspección, limpieza esta escalera será diseñada según la norma API 650.. Fotografía 1- 11: Escalera helicoidal FUENTE: El autor. 1.5.3.8 Sumideros. Los sumideros son partes ensambladas en el fondo del tanque como se puede ver en la Fotografía 1- 12 con el fin de recoger el agua que esta mezclada con el combustible estos sumideros serán diseñados según la norma API 650..

(46) 27. Fotografía 1- 12: Sumidero. FUENTE: El autor. 1.5.3.9 Base de hormigón. La base de hormigón sirve para soportar el tanque y que este no se hunda en el suelo se construye en forma de anillo donde va a ir apoyado el piso solo en su parte externa y en el centro del anillo se apisona tierra y piedra que sirve para que no haya hundimiento del piso del tanque cuando esté soportando los esfuerzos debidos a la presión del producto a almacenarse, es recomendable que donde descansa el fondo del tanque se construya a un pie por encima de la superficie del terreno circundante.. 1.5.3.10 Salida de venteo. La salida de venteo es una boquilla en la cual por la formación de gases generados por el almacenaje y por el calentamiento estos gases tienden a subir a la parte superior del tanque dando así el escape de los gases por la línea de venteo que llegara a la quema de tales gases por lo general esta línea de venteo o venteo de gas está ubicado a un extremo del tanque tal como se puede ver en la Fotografía 1- 13..

(47) 28. Fotografía 1- 13: Línea de venteo. FUENTE: El autor. 1.5.3.11 Cartelas. Las cartelas son elementos que se utilizan para unir las vigas de la estructura metálica con la pared del tanque en el último anillo mediante unión apernada o unión soldad tal como se puede observar en la Fotografía 1- 14 la posición de las cartelas en la pared del tanque, dependiendo del número de vigas existirá el mismo número de cartelas.. Fotografía 1- 14: Cartelas de tanque de almacenamiento. FUENTE: El autor.

(48) 29. CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO 2.1 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. Con respecto a los materiales utilizados para la construcción de tanques deberán estar conforme a las especificaciones listadas según la norma API 650 sección 2, para materiales que no estén listados en la norma API 650 deberán cumplir con todos los requisitos de cualquier material especificado en la lista de la norma, todo lo anterior debe ser certificado. 9. 2.1.1 MATERIALES PARA EL CUERPO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO. La norma API 650 recolecta especificaciones necesarias para la construcción de tanques de almacenamiento:. 9. . Especificaciones ASTM.. . Especificaciones ISO.. . Especificaciones CSA.. Norma API 650, sección 2..

(49) 30. 2.1.1.1 Según especificaciones ASTM. Tabla 2- 1: Materiales para la construcción de tanques según especificaciones de ASTM.. Espesor Espesor máximo máximo (mm) (pulg). Espesor máximo para bridas (mm). Material. Grado/ Clase. ASTM A 36M/A 36. XX. 40. 1.5. XX. ASTM A 131M/A 131. grado A. 12.5. 0.5. XX. ASTM A 131M/A 131. grado B. 25. 1. XX. ASTM A 131M/A 131. grado CS. 40. 1.5. 50. ASTM A 131M/A 131. grado EH36. 45. 1.75. 45. ASTM A 283M/A 283. grado C. 25. 1. XX. ASTM A 285/A 285. grado C. 25. 1. XX. 40. 1.5. 100. 45. 1.75. 100. 40. 1.5. XX. 45. 1.75. XX. 40. 1.5. XX. ASTM A 516M. ASTM A 537M/A 537. ASTM A 573M. ASTM A 633M/A 633 ASTM A 662M/A 662. grados 380, 415, 450, 485/A 516, 55, 60 y 70 Clases 1 y 2 grados 400, 450, 485/A 573, 58, 65 y 70 grados C yD grados B yC. ASTM A 678M/A 678. grado A. 65. 2.5. XX. ASTM A 678M/A 678. grado B. 45. 1.75. XX. ASTM A737M/A 737. grado B. 40. 1.5. XX. ASTM A841/A 841. XX. 40. 1.5. XX. FUENTE: Norma API 650 REALIZADO POR: El autor.

(50) 31. 2.1.1.2 Según especificaciones ISO. . ISO 630, grado E275, calidades C y D, plato con un espesor máximo de 40 mm. Con un máximo de manganeso de 1.5%.. . ISO 630, grado E355, calidades C y D para planchas con un espesor máximo de 45 mm (1.75pulg) incluyendo planchas con espesor máximo de 50 mm (2 pulg).. 2.1.1.3 Especificaciones CSA. . Grados 260 W y 300W, planchas con espesor máximo de 25mm (1pulg).. . Grado 350 W, planchas con un espesor máximo de 45 mm (1.75 pulg).. 2.1.2 MATERIALES PARA TECHOS. Para techos flotantes y techos fijos es recomendable utilizar láminas de acero ASTM A570M/A570, grado 33.. 2.1.3 MATERIALES PARA PERFILES ESTRUCTURALES. Para los perfiles estructurales es recomendable utilizar:. . Acero ASTM A 36/A 36.. . Acero ASTM A 131M/A 131.. . Aceros estructurales listados en las especificaciones AISC para la construcción de aceros estructurales, diseños de esfuerzos admisibles.. . CSA G40.21-M, grado 260W, 300W, 350W, 260WT, 300WT y 350WT.. . ISO 630, grado Fe 42 y Fe 44, calidades B, C y D..

(51) 32. 2.1.4 MATERIALES PARA TUBERÍAS. La norma API 650 acepta las siguientes especificaciones de materiales para tubería:. . API 5L, grados A, B, y X42.. . ASTM A 53, grados A y B.. . ASTM A 106, grados A y B.. . ASTM A 234 M/A234, grado WPB.. . ASTM A 333M/A 333, grado 1 y 6.. . ASTM A 334M/A 334, grado 1 y 6.. . ASTM A 420M/ A 420, grado WPL6.. . ASTM A 524, GRADOS I y II.. . ASTM A 671.. 2.1.5 MATERIALES PARA PIEZAS FORJADAS. . ASTM A 105M/A 105.. . ASTM A 181M/A 181.. . ASTM A 350M/ A 350, gradúa LF1 y LF2.. 2.1.6 MATERIALES PARA BRIDAS. . Para bridas de cuello soldado, cubo, deslizantes, soldadas utilizara los requisitos de ASME B16.5.. . Para bridas de boquilla se utilizara acero con mejores o iguales propiedades físicas requeridas por ASME B16.5.. . Para tubería con tamaño nominal mayor a NPS24, las bridas estarán bajo el requerimiento de ASME B16.47, series B..

(52) 33. 2.1.7 MATERIALES PARA PERNOS. Para el material de los pernos se utilizaran acero ASTM A 307 o A 193M/A 193.. 2.1.8 MATERIALES PARA ELECTRODOS DE SOLDADURA. . Electrodos de soldadura con las clasificaciones de series E60 y E70 se utilizara para la soldadura de materiales con un esfuerzo mínimo de tensión de 550 MPa (80 Ksi).. . Electrodos con las clasificaciones de series E80XXCX se utilizará para la soldadura de arco manual de materiales con un esfuerzo mínimo de tensión de 550 a 585 MPa (80 hasta 85 Ksi).. 2.2 ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS TANQUES HIDROSTÁTICOS DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE. A un tanque de almacenamiento de combustible se lo puede considerar como un cilindro de pared delgada ya que el espesor de la las planchas a utilizarse para fabricar la pared del tanque es relativamente pequeño en relación con el diámetro del tanque, esta consideración sirve para asumir que la presión producida por el producto a almacenarse tiene una distribución uniforme sobre un área de sección transversal y longitudinal del cuerpo.. 2.2.1 ESFUERZOS MÁXIMOS DE COMPRESIÓN. Para determinar los esfuerzos soportados en las paredes del tanque es necesario tomar en consideración 3 aspectos importantes. 10. Gómez Cabrera José Ángel. (1984), Apuntes de Clase; “Manejo de la Producción en la Superficie”; Facultad de Ingeniería, UNAM 10.

(53) 34. a) Si en la pared cilíndrica, actúa una fuerza de compresión en forma longitudinal sin que existan fuerzas de tensión ni de compresión en dirección opuesta, el valor del esfuerzo a la compresión (Scc), no debe ser mayor el valor del máximo esfuerzo permisible a la compresión longitudinal (Scs) en relación con las siguientes expresiones.. Para 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 < 0.00667 𝑑. 𝑆𝑐𝑠 = 1800000. Para 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0.00667 𝑦 0.0175 𝑑. 𝑆𝑐𝑠 = 10150 + 277400. Para 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑎 0.0175 𝑑. 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑑. 𝐸𝑐 (2.1). 𝑟𝑒 −𝑟𝑖 𝑑. 𝑆𝑐𝑠 = 15000. 𝐸𝑐 (2.2). 𝐸𝑐 (2.3). b) Si los esfuerzos principales son de igual magnitud, el valor de esfuerzo a la compresión Scc no debe exceder al máximo esfuerzo permisible a la compresión con relación a las siguientes expresiones.. Para 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 < 0.00667 𝑑. 𝑆𝑐𝑠 = 1000000. 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑑. Para 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0.00667 𝑦 0.0175 𝑆𝑐𝑠 = 5650 + 154200 𝑟𝑒 − 𝑟𝑖 𝑑 𝑑. 𝐸𝑐 (2.4). 𝐸𝑐 (2.5).