2. INTRODUCCIÓN
Tanques de almacenamiento. Definición:
Son recipientes de diversos materiales (fibra de vidrio, acero al
carbono, acero inoxidable), generalmente de forma cilíndrica,
utilizados para almacenar y/o conservar líquidos o sólidos a
presión atmosférica.
Hay una gran diversidad y tipos de tanques de almacenamiento.
En función del sector y el tipo de producto a contener, deben
cumplir con una serie de requisitos.
3. INTRODUCCIÓN
Dónde se utilizan tanques de almacenamiento?
Aplicaciones: Industria petrolera, petroquímica, industrias
alimenticias, etc.
Los tanques de almacenamiento tienen un gran rango de
tamaños.
Forman parte de distintas operaciones en la industria:
•Producción
•Tratamiento
•Transporte
•Distribución
•Inventarios/Reservas
•Servicios
4. TIPOS DE TANQUES
Tanques cilíndricos horizontales: generalmente
usados para almacenar volúmenes pequeños.
Tanques cilíndricos verticales de fondo plano:
para almacenar grandes cantidades
volumétricas. Limitante: presión (atmosférica o
presiones internas relativamente pequeñas)
5. TANQUE ATMOSFÉRICO: tanque de almacenamiento que tiene como
presión de diseño desde la Presión atmosférica hasta 2,5 psig (de 760
mm Hg hasta 889 mm Hg) medidos en tope del Tanque, ya que en el
fondo se suma la presión hidrostática. En el caso de la industria
petrolera, estos tanques se rigen por la norma API 650.
TANQUE A PRESIÓN: es un tanque de almacenamiento que tiene como
presión de diseño entre 2,5 psig a 15 psig medidos en tope del Tanque.
En el caso de la industria petrolera, estos tanques se rigen por la norma
API 620.
RECIPIENTE A PRESIÓN: Cuando la presión de diseño supera la
presión de 15 psi-g, el recipiente se debe construir según el código
ASME, y se denomina Recipiente a presión (sin fuego).
CONCEPTOS
6. TANQUE ATMOSFÉRICO DE TECHO FIJO: puede tener techo
autosoportado o por columnas, con superficie en forma de domo o cono.
El tanque opera con un espacio para los vapores, el cual cambia cuando
varía el nivel de líquido.
TANQUE ATMOSFÉRICO DE TECHO FLOTANTE: es aquel en que el
techo flota sobre la superficie del líquido, eliminándose el espacio para
los vapores. Los principales tipos de techo flotante son: Techos de
cubierta simple con pontones, techos de cubierta doble con pontones, y
techos flotantes internos que a su vez pueden diferenciarse en techos
flotantes internos rígidos y en membranas flotantes. Se utilizan para
fluidos volátiles donde la presión de vapor varía entre 0,1 a 0,7 atm.
CONCEPTOS
8. Tanques cilíndricos verticales
Para almacenar productos de distinta naturaleza química
(agua, ácidos, álcalis, hidrocarburos, efluentes industriales, etc)
Gran capacidad de almacenaje (Vol. = 10 a 20.000 m3).
Pueden ser clasificados según los distintos aspectos:
Tipo de cobertura: abiertos o techados.
Tipo de techo: fijo o flotante. Techos flotantes a pontón o a
membrana.
Tipo de fondo: plano o cónico.
En relación a la selección de tanques cilíndricos, optar por una
u otra forma dependerá del volumen requerido, espacio
disponible, inversiones exigidas, etc.
9. Tanques cilíndricos horizontales
Para almacenar productos de distinta naturaleza química
(agua, ácidos, álcalis, combustibles, lubricantes, etc).
Mediana capacidad de almacenaje (Vol. < 150 m3).
Pueden ser: aéreos (aboveground storage) o subterráneos
(underground storage).
Tanque horizontal para almacenaje de líquidos
10. TANQUES DE COMBUSTIBLES
Legislación Argentina:
Los parques de tanques de almacenamiento de
combustibles están regidos por la Ley 13.660/1949 y su
Decreto Reglamentario 10.877/1960. Esta ley se aplica a
acumulaciones superiores a:
3.000 m3 de fuel oil, gas oil o diesel oil.
1.500 m3 de líquidos inflamables o combustibles líquidos
livianos.
1.000 tn de carbón mineral.
1.000 unidades de gas licuado de 45 kg.
Las instalaciones de producción y transformación para
derivados del petróleo, gas natural o manufacturados,
cualquiera sea su capacidad, quedan comprendidas en la
presente reglamentación.
11. ALMACENAMIENTO DE
PETRÓLEO
El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor
en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que:
Actúa como un pulmón entre producción y transporte
para absorber las variaciones de consumo.
Permite la sedimentación de agua y barros del crudo
antes de despacharlo por oleoducto o a destilación.
Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.
Actúan como punto de referencia en la medición de
despachos de producto, y son los únicos aprobados
actualmente por aduana.
12.
13. GENERALIDADES
Tanques verticales – techo fijo o flotante
Boca de sondeo: para la medición manual de nivel y
temperatura, y para la extracción de muestras.
P.A.T. (Puesta a Tierra): en función del diámetro del tanque,
existe un mínimo fijado por la norma.
Pasos de hombre: son bocas de aprox. 600 mm de diámetro
para el ingreso al interior del tanque. La cantidad mínima
necesaria la fija la norma en función del diámetro del tanque.
Bocas de limpieza: se colocan cuando se considera
necesario. Son aberturas de 1.2 x 1.5 m aprox. dependiendo
del diámetro del tanque y de la altura de la primer virola.
Base de hormigón: se construye un aro perimetral de
hormigón sobre el que debe apoyar el tanque para evitar
hundimiento en el terreno y corrosión de la chapa.
16. GENERALIDADES
Techo flotante
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.
El techo flotante puede ser interno (existe un
techo fijo colocado en el tanque) o externo (se
encuentra a cielo abierto).
En cualquier caso, entre la membrana y la
envolvente del tanque, debe existir un sello.
17. Techo flotante
Tanques verticales
Drenaje del techo flotante exterior: debido a que es
un techo que se encuentra a cielo abierto, debe poder
drenar el agua de lluvia que caiga sobre él. Para ésto se
diseña con un punto bajo y una válvula anti-retorno, y
una cañería (o manguerote) que pasa por el interior del
tanque y en contacto con el producto almacenado, hasta
que sale por un punto bajo de la envolvente (para que
no interfiera con el techo).
Algunos diseños, permiten la inyección de espuma por
el drenaje del techo para casos de emergencia.
GENERALIDADES
21. GENERALIDADES
Techo flotante
Tanques verticales
Pontones: son cilindros estancos que flotan sobre
la superficie del líquido y sustentan al techo. No
deben ser un componente estructural del techo
sometido a esfuerzos, ya que ésto produciría su
pinchadura y posterior hundimiento.
TECHO INTERNO FLOTANTE
22. GENERALIDADES
Techo flotante
Tanques verticales
Membranas: como alternativa a los pontones, se pueden
colocar membranas de contacto total. Estas evitan el espacio
vapor que queda entre el líquido y el techo flotante con
pontones. Pueden ser de aluminio o polímeros.
Sellos: se encargan de minimizar las fugas de vapores en la
unión entre el techo flotante y la envolvente del tanque. Hay
de distintos tipos y para obtener buenos resultados se coloca
un sello primario y uno secundario. El sello primario, que es
indispensable, puede ser del tipo pantográfico de zapata o de
espuma montada en fase líquida. El sello secundario se
monta sobre el primario y puede tener rodamientos que
apoyen contra la pared del tanque.
24. GENERALIDADES
Techo flotante interno
Tanques verticales
Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y
se coloca un domo geodésico como techo fijo del
tanque. Las ventajas que presenta el domo con respecto
a un techo convencional son:
Es un techo autoportante, es decir, no necesita columnas que lo
sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana.
Se construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano.
Se construyen en el suelo y se montan armados mediante una
grúa, evitando trabajos riesgosos en altura.
Cuando se coloca un techo interno flotante, no se
colocan PVSV (válvulas de Presión-Vacío), sino que se
practican ventanas en la parte superior de la envolvente
contra el techo.
26. Presión de Vapor
Todos los líquidos tienden a vaporizarse. Esta propiedad
es la presión de vapor de los líquidos, la cual es la
presión ejercida por las moléculas en la superficie en su
intento por escapar a la atmósfera.
Para un líquido dado, esta presión es solamente
función de la temperatura. Para el agua, a nivel del
mar, a su temperatura de ebullición (100ºC), esta
presión es de 1 atm (1,033 kg/cm2-a), es decir, la
presión atmosférica.
Mientras mayor es la volatilidad de un líquido, mayor es
la presión de vapor a una temperatura dada y por lo
tanto, más rápida es su vaporización.
30. NORMAS DE APLICACIÓN
ASTM American Society for Testing Materials
API American Petroleum Institute
NFPA National Fire Protection Association
STI Steel Tank Institute
UL Underwriters Laboratories Inc. (E.U.A.)
ULC Underwriters Laboratories of Canada
En nuestro país, comúnmente se diseña según normas API
que hacen referencia a los materiales fijados por las normas
ASTM, y se siguen las normas de seguridad dadas por
NFPA.
31. NORMAS DE APLICACIÓN (cont.)
Los tanques se construyen según las
siguientes normas:
API 650: Tanques de acero soldados para el
almacenamiento de crudo.
API 620: Diseño y construcción de grandes
tanques soldados de almacenamiento a baja
presión.
32. NORMAS DE APLICACIÓN (cont.)
API 650: es la norma que fija la construcción
de tanques soldados para el almacenamiento
de petróleo.
Los tanques comprendidos por esta norma
tienen una presión interna de diseño máxima
es de 2,5 psig (0,18 kg/cm2-g), y una
temperatura máxima de 93 °C. Con estas
características, son aptos para almacenar a la
mayoría de los productos elaborados en una
refinería.
33. NORMAS DE APLICACIÓN (cont.)
API 620: es la norma que fija la construcción de
tanques soldados para el almacenamiento de
petróleo. Los tanques comprendidos por esta
norma tienen una presión interna de diseño
máxima (presión en el espacio vapor) de 15
psig (1,06 kg/cm2-g) como máximo, y una
temperatura máxima de 121 °C. Con estas
características, son aptos para almacenar a la
mayoría de los productos derivados del
petróleo.
37. INSTRUMENTACIÓN
Válvulas de presión y vacío (VPSV)
Arrestallamas
Medidores de nivel (por ejemplo, radar) (LT)
Interruptores de nivel con alarma
Medidores de temperatura (TT)
Sistema de control de temperatura (tanques con calefacción)
Válvulas motorizadas en las entradas y salidas de producto
Tomamuestras
Las indicaciones son locales y además se transmiten a la Sala de
Control.
38. INSTRUMENTACIÓN
Tanques verticales – techo fijo o flotante
Telemedición: hay distintos sistemas, cada uno con sus ventajas y
ámbito de aplicación. Entre ellos podemos mencionar para la
medición de nivel:
Presión diferencial: medición hidrostática de tanques. Los últimos
modelos acusan una precisión del 0.02%
Servomecanismos: un palpador mecánico sigue el nivel de líquido.
Precisión de 1 mm aprox.
Radar: se envía una señal por medio de una antena, que rebota y
vuelve a la fuente. Precisión 1 mm aprox.
Para la medición de temperatura, se utilizan tubos con varios
sensores ubicados en distintas alturas, para medirla a distintos
niveles de líquido (estratificación). Precisión hasta 0.05°C
41. GENERALIDADES
Tanques verticales – techo fijo o flotante
Instalación contra incendios: debe cumplir con lo
dispuesto por la ley 13.660. Deben contar con
proporcionadores que suministren espuma dentro del
recipiente, y con un anillo de incendios que sea capaz de
suministrar el caudal de agua mínimo que exige la ley.
Serpentín de calefacción: empleado en productos como
el crudo (para evitar sedimentación de parafinas) y fuel oil
(mantener viscosidad adecuada), son tubos de acero por
los que circula vapor a baja presión. También pueden ser
eléctricos.
Agitadores: se utilizan para mantener uniforme la masa
de hidrocarburos dentro del tanque. Son hélices
accionadas por un motor externo que giran dentro de la
masa de producto.
42. GENERALIDADES
Tanques verticales – techo fijo o flotante
Recinto: según la ley 13.660, debe existir alrededor del tanque un
recinto capaz de contener hasta el 10% más de la capacidad máxima
del tanque. 110%
En caso de haber más de un tanque dentro del recinto, el mismo
deberá ser capaz de contener la capacidad máxima del tanque más
grande, más el 50% de la capacidad total de los tanques restantes.
Dicho recinto estará delimitado por un muro o por un talud de tierra.
Los tanques de 10.000 m3 de capacidad o mayores deberán ubicarse
en recintos individuales.
Drenajes: por seguridad, la apertura del drenaje del recinto debe
poder hacerse siempre desde el exterior del muro de contención, para
recuperar el producto en caso de rotura del tanque. Drenajes
pluviales e industriales se realizan por separado.
43. VENTEOS
Todos los tanques deberán tener orificios de respiración que
permitan el paso de los gases que expele o aspira el tanque.
Para tanques que almacenan productos con punto de
inflamación superior a 40 °C los tanques podrán llevar una
ventilación libre con tejido de alambre.
Para tanques que almacenan productos con punto de
inflamación inferior a 40 °C, los tanques llevarán una o varias
válvulas de presión y vacío.
Todos los tanques contarán con algún medio de emergencia
que permita liberar presiones internas excesivas.
44. GENERALIDADES
Tanques verticales
• PVSV (válvulas de presión y vacío): son necesarias ya que el
tanque “respira” debido a:
vaciado / llenado
alta presión de vapor del hidrocarburo almacenado
aumento de la temperatura
exposición al fuego
Normativa de referencia: API 2000
Presión de apertura para presión/vacío: 22 mm c.a.
En hidrocarburos pesados (fuel oil, asfaltos, lubricantes), se
colocan cuellos de cisne con arrestallamas.
45. Efecto en el tanque antes variaciones de nivel
o aspectos ambientales.
46. Efecto en el tanque de la válvula de
presión y vacío.
Llenado del tanque Vaciado del tanque
47.
48. BLANKETING
El riesgo de atmósfera explosiva se puede
prevenir con un “blanketing“ (cobertura) de
nitrógeno.
El nitrógeno se mantiene a una pequeña
sobrepresión (milímetros de columna de
agua) y se lo agrega o se lo elimina cuando
el tanque se vacía o se llena.
49. En el caso de que el producto almacenado en el tanque se
contamine al estar en contacto con el aire o se altere
químicamente su composición (el ejemplo más común es
la oxidación del producto al entrar en contacto con el aire)
se utiliza un sistema de blanketing, inertizado, el cual
está adosado a la válvula de presión/vacío y funciona de
forma tal que al inhalar por una reducción en el nivel de
líquido, la válvula incorpora gas inerte, Nitrógeno, en vez
de aire al tanque. El sistema de inyección de gas consiste
en un lazo de control en cascada que habilitan el
suministro de gas inerte apenas se abre la válvula de
presión /vacío.
BLANKETING (cont.)
51. FONDOS DE LOS TANQUES
Los fondos llevan pendiente para su drenaje.
El fondo puede ser:
Inclinado
Cónico hacia arriba
Cónico hacia abajo
Por razones ambientales se suelen construir fondos
dobles, con monitoreo de fugas.
52. Diagrama de P&ID: es frecuente medir y controlar:
•Niveles: valores máximos, mínimos y normales
•Temperatura: valores máximos, mínimos y normales
•Presión / vacío: valores máximos, mínimos y normales
•Densidad, concentración, interfase
•Masa o volumen
•Alarmas: para detección de sobrellenado, vaciado, fugas, sobrepresión, etc.
55. TANQUE CORTADOR (Cont.)
Tanque utilizado para separar el agua libre no
emulsionada del crudo, por diferencias de
densidad.
Interior: puede contener bafles que direccionan
el flujo ascencional del crudo y platos de
coalescencia para romper emulsiones blandas.
Protección contra la corrosión: recubrimiento
interno y ánodos de sacrificio
Tiempo de residencia entre 8 y 24 horas
58. El agua libre obtenida en la separación primaria contiene HC en una proporción de
1000/2000ppm
Para poder reinyectarla es necesario separar el HC remanente
Un tanque skimmer separa 80 – 90% del crudo
Partículas en la descarga ~ 150mm
58
TANQUES SKIMMER
60. Datos básicos para diseño de
tanques
La información mínima requerida para la operación y
diseño de tanques es:
Volumen a almacenar (mínimo y máximo)
Tipo de producto (dependerá si requiere
calentamiento, refrigeración, agitación)
Temperatura del producto
Características de inflamabilidad del producto
Peso específico del líquido
Corrosión permisible y sobre-espesores de corrosión
Velocidad del viento
Coeficientes sísmicos de la zona
Espacios disponibles y distancias a cumplir respecto
de otras instalaciones
Normativa del lugar de instalación
61. IDENTIFICACIÓN DE LOS TANQUES
Según la NFPA 704, los materiales contenidos en los tanques se
identifican con 4 rombos de colores.
Rombo rojo: Inflamabilidad del producto (de 0 a 4)
Rombo azul: Peligros para la salud (de 0 a 4)
Rombo amarillo: Reactividad (de 0 a 4)
Rombo blanco: Especial (por letras)
La Resolución 785/2005 obliga a colocar una placa a cada tanque,
con los siguientes datos:
Nombre del operador/empresa/propietario
Matrícula del tanque
Año de construcción
Identificación del fabricante
Producto almacenado
Carta de conversión de altura a volumen
Simbología internacional del producto almacenado
68. Otras aplicaciones de tanques:
En los sectores:
Alimentario
Químico
Cosmético
Farmacéutico,
Se emplean los tanques de almacenamiento generalmente fabricados en acero
inoxidable.
Tanques isotérmicos
Cuentan con una cámara de aislamiento y un forro exterior de acero inoxidable o
aluminio. Su principal función es aislar térmicamente, conservando la temperatura
del producto en el interior, así como evitar pérdidas energéticas de frío o calor
hacia el exterior.
Tanques con agitación / mezcladores
Se dota de agitación vertical, lateral, etc… en tanques que requieren de una óptima
transmisión de temperatura y/o un mantenimiento homogéneo para productos que
tienden a su separación por densidad o que tienen partículas en suspensión y que
tienden a precipitar.
Tanques de gran capacidad o fabricados in situ
Se trata de tanques de almacenamiento de capacidades superiores a los 250.000
litros, los cuales no pueden ser transportados por rutas y deben ser fabricados en
las instalaciones del cliente.
69. Su función principal es la de realizar una mezcla óptima del producto mediante los
sistemas de agitación:
Mezcla
Dispersión
Emulsión
Mantenimiento homogéneo
Transmisión de temperatura
Tanques asépticos
Llamamos tanques asépticos a aquellos que pueden esterilizarse con vapor y en
ciertos casos requieren de una inertización, normalmente con nitrógeno, debido a
la naturaleza del producto, el cual requiere evitar su contacto con el aire del
ambiente. Esta inertización se lleva a cabo mediante una válvula especial.
Tanques de almacenamiento a presión
Muchos productos requieren de su almacenamiento bajo presión positiva, para su
inertización. Este régimen de trabajo permite una mejor conservación del producto.
Evitando que el aire lo pueda oxidar. Para ello se utilizan válvulas especiales que
permiten regular la entrada de aire estéril o nitrógeno, manteniendo la presión
constante.
Normalmente se trabaja con presiones en torno a los 20 mbar. Y el diseño del
tanque puede incluir válvulas de seguridad especiales para venteo. Su espesor de
chapa, así como su morfología deberán ser adaptadas a cada caso en particular.
70. Industria láctea
Descripción
Instalación realizada para el
almacenamiento de leche. Equipo dotado
de agitación inferior y camisas para el
enfriamiento del producto. Este tanque
isotérmico cuenta con una capacidad para
30.000 l. Aislado mediante fibra de vidrio,
con un espesor de 70 mm. Apoyado sobre
6 patas tubulares con disco regulable.
Fabricado en acero inoxidable AISI-316.
Acabado interior y exterior laminado en frio
2B.
72. Otros
En las industrias alimentarias además de la necesidad de producir el mayor
número de unidades posibles del alimento procesado, estas deben ser de calidad
adecuada. En este sentido deben ser seguras, no producir ninguna toxi-infección a
quién las consuma, y mantener las características físico-químicas y organolépticas
en todos los lotes durante toda su vida comercial. Un aspecto importante es
asegurar un protocolo de higienización adecuado de las instalaciones y
equipamientos, de tal forma que no quede ningún tipo de restos que pudieran
alterar los productos producidos posteriormente.
Básicamente existen dos tipos de procesos de higienización de superficies en
industria alimentaria: los procesos OPC (Open Plant Cleaning) y los procesos CIP
(Cleaning In Place). Los procesos OPC consisten en limpiezas de superficies
“exteriores” como cintas, mesas de trabajo, exteriores de llenadoras, de depósitos,
etc. Habitualmente este tipo de limpieza se realiza mediante aplicación de agua a
presión y productos de limpieza y desinfección en forma de espuma, para
mantener más tiempo de contacto con las superficies a higienizar. Por otra parte,
los procesos CIP son para higienizar superficies “interiores” como interiores de
tanques, de depósitos, de tuberías, de llenadoras, etc.
