5 Tanques y Recipientes

5. TANQUES Y RECIPIENTES.

Tanques y recipientes

PEMEX REFINACIÓN REFINACIÓN Proyecto: Cuadros de reemplazo Ing. Químicos

Líder de proyecto: Ing. René Soltero Sáenz

Especialista: Ing. Manuel Méndez Zúñiga Ing. Marco Antonio Rendón Sosa Ing. Hugo Martínez de Santiago Ing. Gloria Isela Lugo Trejo Ing. Alberto Carrasco Rueda Ing. Carlos A. Medina Maldonado Ing. David Jacobo Balbuena Ing. Tirso M. Policarpo Morales

Copyright © 2009 INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO

Cuadros de reemplazo Ing. Químicos

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Contenido 5 TANQUES Y RECIPIENTES....................................................................................... RECIPIENTES.........................................................................................4 OBJETIVO INSTRUCCIONAL..................................................................................................4 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................5 5.1 CLASIFICACIÓN DE TANQUES Y RECIPIENTES............................................................ RECIPIENTES. ........................................................... 6 5.2 TANQUES ATMOSFÉRICOS. ATMOSFÉRICOS.............................................................................................. ............................................................................................. 7 5.3 RECIPIENTES A PRESIÓN.............................................................................................. PRESIÓN. ............................................................................................. 20 5.4 TANQUES DE ALMACENAMIENTO CRIOGÉNICOS. CRIOGÉNICOS. ..................................................... 25 5.5 OPERACIÓN DE LOS TANQUES Y RECIPIENTES RECIPIENTES.. ....................................................... 27

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................... BIBLIOGRAFÍA. ........................................................................................... ............... .............. .........29


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5 TAN ANQU QUES ES Y REC RECIP IPIE IENT NTES ES..

OBJETIVO INSTRUCCIONAL.

Identificarán los diferentes tipos de tanques y recipientes que se usan en la refinería, así como sus partes principales y sistemas de protección, tomando en cuenta el tipo de fluido a manejar.


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INTRODUCCIÓN.

El almacenamiento es considerado una parte importante dentro de la industria, ya que debido a esta operación se mantiene al producto en condiciones óptimas para el proceso donde será requerido, para ello se hace uso de diversos contenedores como son tanques y recipientes de dife difere rent ntes es capa capaci cida dade des, s, por por lo ante anteri rior or es nece necesa sari rio o desc descri ribi birr la clasificación que se hace de ellos así como de las partes principales que los los compo compone nen, n, inst instrum rumen enta taci ción ón,, espe especi cififica cacio cione ness y condi condici cion ones es de operación y seguridad. Debido a la gran variedad de productos a almacenar, como son: aceite, agua, lodos de perforación, perforación, productos productos refinados refinados del petróleo, petróleo, etc. En este capí capítu tulo lo,, se hace hace una una clas clasifific icac ació ión n de los los tanqu tanques es y reci recipi pien ente tes, s, se mencionan sus partes más importantes así como la función de cada una de estas.


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5.1 CLASIF CLASIFICA ICACIÓ CIÓN N DE TANQUES TANQUES Y RECIPI RECIPIENT ENTES. ES. Los líquidos podrán ser almacenados en diversos sistemas, clasificándose de manera general en ``sistemas convencionales'' y ``sistemas no convencionales''. En esta sección se describen los sistemas convencionales de almacenamiento, los cuales se refier refieren en a los diferent diferentes es tipos tipos de tanque tanquess utiliz utilizado adoss en la indust industria ria de la refina refinació ción n y que podemos subclasificar de la siguiente manera. D e c u b i e rt rt a s i m . ple T e c h o f l o t a n te tDe e c u b i e r t a d o. b l e S Y E T S E N E U I Q P I N C A E T R

A t m o s f é ri c o sV e r t i c a l e s Techo fijo

A p re s ió n

I n t e r n o(m e m b r a n a r í g id id a o f l)e x i b le le F o r m a d e d om o.m o F o r m a d e c o. n o

H o r i z o n t a l.e s C i lílí n d r ic ic o s V e r t i c a l e. s Esféricos

C r i o g é n i c (orse f r i g e r a d)o s

FIG. 5-1. CLASIFICACIÓN DE TANQUES Y RECIPIENTES.

El almacenamiento almacenamiento “no convencion convencional” al” es todo sistema sistema que no está descrito descrito en la clasificación clasificación anterior, requiriendo especiales consideraciones en su proyecto, construcción y mantenimiento. Los almacenamientos ``no convencionales'' pueden ser: a) b) c) d) e)

Almacenamien iento en en po pozas ab abiertas. Almacenamiento flflotante. Almacenamiento en cavernas. Alma Almace cena nami mien ento to en tanq tanque uess de de con concr cret eto o pre prete tens nsaz azo. o. Alm Almacen acenam amie ient nto o en en plat latafor aform mas marin arinas as..

La selección del tanque de almacenamiento de un producto se hace en función a la clasificación de productos productos elaborada por la Asociación Asociación Nacional Nacional de Protección Protección contra contra Incendio Incendio (NFPA, (NFPA, por sus sus sigl siglas as en ingl inglés és), ), Fig. Fig. 5-2, 5-2, mism misma a que que está está refe referi rida da a la norm norma a de refe refere renc ncia ia NORM RMA A DE SEGU SEGURI RIDA DAD D Y CO CONT NTRA RAIN INCE CEND NDIO IO PARA PARA TANQ TANQUE UES S DE DG-GPASI-SI-3600 “NO

ALMACENAMIE ALMACENAMIENTO NTO DE PRODUCTOS PRODUCTOS INFLAMA INFLAMABLES BLES Y COMBU COMBUSTIBLES STIBLES DE PEMEX PEMEX REFINACIÓ REFINACIÓN” N”


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Tanques y recipientes ASFALTO ASFALTOS S Y RESIDUO RESIDUOS S (CON (CON POCA POCA AGUA AGUA )

100 100

CLASE CLASE III III -B

93 °C

90 ) C ° ( 80 N O I C A M 70 A L F N I 60 E D O T N 50 U P L E D 40 A 37.8 R U T A 30 R E P 22.8 M E 20 T

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COMBUSTIBLES CLASE III III -A

COMBUSTOLEO Y OTROS PRODUCTOS PESADOS 60 °C DIESEL , GASOLEO Y DIAFANO

CLASE II

37.8 °C INFLAMABLES CLASE CLASE I -C

GASOLINAS GASOLINAS , NAFTAS NAFTAS Y OTROS HIDROCARBUROS LIQUIDOS

CLASE I -A -A CLASE I -B -B (P.eb. (P.eb. < 37.8°C) (P.eb. (P.eb. > 37.8°C) 37.8°C) 0

NOTA: Los alcoholes alcoholes y solven solventes tes polares ares son son liquidos liquidos inflamables inflamables pueden ser inflamables o combustibles

, en tanto que el crudo crudo y los os recuperados recuperados de de trampas

FIG. 5-2.CLASIFICACIÓN NFPA DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS (DG-GPASI-SI-3600).

5. 5.22 TANQ TANQUE UES S ATMOS ATMOSFÉ FÉRI RICO COS. S. Los tanques atmosféricos se usan para líquidos que tienen hasta una máxima presión de vapor de 0.914 kg/cm 2 abs (13 psia) a nivel del mar y temperatura estándar. Por cada 300 metros de elevación la máxima presión de vapor deberá ser reducida en 0.035 kg/cm 2 abs (0.5 psia). Los principales tipos de tanques atmosféricos son de de techo fijo y techo flotante. a)

Los tanq tanque uess atmosfé osféri riccos de tech techo o fijo, jo, puede ueden n tene tenerr tec techo auto autoso sopo port rtad ado o o por columnas, la superficie del techo puede tener forma de domo o cono. El tanque opera con un espa espaci cio o para para los los vapo vapore res, s, el cual cual camb cambia ia cuan cuando do varí varía a el nive nivell de los los líqu líquid idos os.. Ventilaciones en el techo permiten la emisión de vapores y que el interior se mantenga aproximadamente a la presión atmosférica pero produciéndose pérdidas por evaporación. Los tanques de techo fijo son usados para almacenar líquidos en los cuales los tanques de techo flotante no son exigidos.

b)

Los Los tanq tanque uess atmo atmosf sfér éric icos os de tec techo ho flo flota tant nte, e, son son aqu aquel ello loss en que que el el tech techo o flota flota sob sobre re la 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 puede ser de membrana rígida y membrana flexible. Los tanques atmosféricos de techo flotante serán utilizados en:


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Tanques y recipientes    

Almacenamiento de líquidos con Presión de Vapor Reid (PVR) mayor a 0.281 kg/cm 2 abs (4 psia). Cuando el líquido es almacenado a temperaturas cercanas en 8.3 °C (15 °F) a su punto de inflamación o a temperaturas mayores. En tanques cuyo diámetro excede los 45.0 metros y sean destinados a almacenar líquidos de bajo punto de inflamación. Almacenamiento de líquidos con alta presión de vapor que son sensibles a la degradación con oxígeno.

5.2.11 Tanques 5.2. Tanques de almacen almacenamien amiento to vertica verticales les de de techo techo fijo. fijo. Los tanques verticales de techo fijo, se utilizan para almacenar petróleo y sus derivados, que se mantienen en estado líquido en condiciones ambientales (presión atmosférica y temperatura ambiente). Se empl emplea ean n para para cont conten ener er prod produc ucto toss no volá volátitile less o de bajo bajo cont conten enid ido o de lige ligeros ros (no (no inflamable inflamables) s) como son: agua, diesel, diesel, asfalto, petróleo petróleo crudo, crudo, etc. Debido a que al disminuir disminuir la columna del fluido, se va generando una cámara de aire que facilita la evaporación del fluido, lo que es altamente peligroso. Para el almacenamiento de productos de alta viscosidad como combus combustóle tóleo, o, residu residuo o prima primario rio,, gasóle gasóleos os de vacío vacío y aceite aceite recupe recuperad rado, o, se equipa equipan n con serpentines de calentamiento con vapor, en el interior del tanque (Haz de tubos aletados), para mantener caliente el producto, reducir su viscosidad, y así facilitar su manejo. Este tipo de tanques están destinados al almacenamiento de líquidos combustibles que se almacenan a presión atmosférica, cuya clasificación NFPA corresponde a productos Clases II, IIIA y IIIB ( DG-GPASI-SI-3600). En la Fig. 5-3 se ilustran las partes principales de un tanque vertical de techo fijo. Válvula presión-vacío Rompe vientos Techo Fijo

Tubo de medición

Medidor de nivel

Arrestaflam Arrestaflama a Sistema contraincendio (SCI)

TV - 204 CRUDO CAP. 100,000 Bls. Entrada Hombre

Flotador Base de concreto

Conexión a tierra

Entrada de producto Salida de producto

Dren

FIG. 5-3. T ANQUE

VERTICAL DE TECHO FIJO.

En los párrafos siguientes se describe la función de las partes de los tanques verticales de techo fijo.


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1. Conexión a tierra. Su finalidad es evitar acumulación de cargas estáticas que puedan producir una chispa, la cual en contacto con vapores de hidrocarburos puede producir un incendio. Estas cargas estáticas eléctricas se originan por el rozamiento de los líquidos con las partes metálicas del tanque y las tuberías. 2. Válvulas de presión-vacío (VPV). Estas válvulas constan de un par de discos sobrepuesto sobre una base circular. Operan de la siguiente manera: al existir una presión superior a la atmosférica, se levanta el disco del conducto de desfogue a la atmósfera, permitiendo la salida de los vapores, en caso de que se llegue a producir producir una presión presión de vacío, vacío, se levanta levanta el disco disco del conducto de entrada de aire, permitiendo la entrada de este, cuya finalidad es proteger el tanque evitando deformaciones.

FIG. 5-4. V ÁLVULA DE PRESIÓN-VACÍO CON ARRESTAFLAMA.

Las VPV (válvulas de presión y vacío) actúan en los siguientes casos: 

Vaciado del tanque.



Llenado del tanque.



Alta PVR del hidrocarburo almacenado.



Aumento de la temperatura.



Exposición al fuego.

3. Arrestaflama. El arrestaflama está formado por una serie de laminillas acomodadas en círculos o transversalmente, las cuales evitan que al producirse una flama en el exterior del tanque penetre al mismo, anulando la posibilidad de una explosión.

FIG. 5-5. ARRESTAFLAMA.


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4. Entrada hombre. Estas pueden ser una o más dependiendo del diámetro del tanque, las cuales se localizan cerca del fondo, se le conoce también como registro hombre, permitiendo la entrada al interior, cuando sea necesario realizar una limpieza o reparación, se cubre con una brida ciega exterior atornillada. 5. Tubo de medición. Se extiende desde el techo y está separado a 10 cm del fondo, aproximadamente, en el interior del tanque, permitiendo la medición del líquido, ya que cuenta con ranuras convenientes para permitir que el líquido entre al tubo sin que exista agitación. Es importante importante que al tomar tomar mediciones mediciones del nivel del tanque con cinta cinta métrica, métrica, se deje la boquilla boquilla de medición cerrada. 6. Sistema Sistema de contraincendios (SCI). El sistema generador de espuma efectúa la mezcla de concentrado y agua, esta sube a la cámara de espuma, Fig. 5-6, 5-6, dentro de ella la mezcla es sometida a una aceleración y expansión, por medio del conjunto de placa de orificio y Vénturi. Después de esta etapa, admite en la mezcla el aire adecuado para formar finalmente una capa de espuma que se vierte suavemente al interior del tanque, extinguiendo al incendio por sofocación.

FIG. 5-6. C ÁMARA DE ESPUMA.

FIG. 5-7. T ANQUE DE ALMACENAMIENTO.

Entre Entre los tipos de tanqu tanques es atmosf atmosféri éricos cos vertic verticale aless de techo techo fijo fijo se puede puede encont encontrar rar las siguientes aplicaciones: Cuadros de reemplazo Ing. Químicos

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Tanques y recipientes 

Tanques de medición.

Se utilizan para medir la cantidad cantidad de líquidos, líquidos, su capacidad capacidad varía varía de 280 a 1000 Bls, Fig. 5-8. Estos Estos tanque tanquess tienen tienen la ventaj ventaja a de ser fácilmen fácilmente te trans transport portado adoss a los lugares lugares donde donde se requieran, sin necesidad de desarmarse.

FIG. 5-8. T ANQUE DE MEDICIÓN. 

Tanques para producción.

Se utilizan para medir y almacenar temporalmente líquidos. Su capacidad varía de 1000 a 5000 Bls, Fig. 5-9. 5-9.

FIG. 5-9. T ANQUE PARA PRODUCCIÓN.


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5.2.2 5.2. 2 Tanques Tanques de almacenam almacenamient iento o verticale verticales s de techo techo flotante flotante.. Como Como se menci mencionó onó anteri anteriorm orment ente, e, los tanqu tanques es vertic verticale aless de techo techo flotan flotante te se usan usan para para almacenar almacenar productos del petróleo petróleo que se mantienen líquidos a condiciona condicionass ambientale ambientales, s, pero con presión de vapor de aproximadamente 4 psi. Estos tanques se utilizan para almacenar productos con alto contenido de volátiles, presión de vapor superior a la atmosférica como: petróleo crudo, gasolinas primarias, gasolinas finales y gasolinas especiales, las de alto octano como son las gasolinas reformada y catalítica, cuya clasificación NFPA corresponde a productos Clases IA, IB y IC, (DG-GPASI-SI-3600). 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 evaporación), ), y consecuent consecuentement emente, e, la contamina contaminación ción del ambiente ambiente y, al mismo mismo tiempo tiempo se reducen los riesgos al almacenar productos inflamables.

5.2.2.1 5.2 .2.1 Tanques Tanques verti verticale cales s de techo techo flotante flotante exter externo. no. En la Fig. 5-10, 5-10, se indican los componentes principales de los tanques verticales de techo flotante externo y más adelante se hace la descripción de ellos. Anillo aties ador

Escalera y guía

SCI Banda de desgaste

Sello tubular de hule

Boquilla de medición

Registro

Pontón Barras centradoras de pontones

Entrada de producto

Manguera

Entrada hombre

Conexión a tierra

Dren Purga con sumidero

Salida de producto Base de concreto

FIG. 5-10 T ANQUE VERTICAL

DE TECHO FLOTANTE

1.

Drenaje del techo flotante. Debido a que es un techo que se encuentra a cielo abierto, debe tener un dren de agua de lluvia. Para esto, se diseña con colector con una válvula antirretorno, y una manguera que pasa por el interior del tanque hasta que sale por la parte inferior del tanque hacia el drenaje.

2.

Sellos. Se encargan de minimizar las fugas de vapores en la unión entre el techo flotante y las paredes del tanque. Hay de distintos tipos y para obtener buenos resultados se coloca un sello primario y uno secundario. El sello primario ( Fig. 5-11 y Fig. 5-12) 5-12) que es indispensable, puede ser del tipo pantográfico de zapata o de espuma, montada en fase líquid líquida. a. El sello sello secund secundari ario, o, Fig. Fig. 5-12 5-12, se monta onta sobre obre el prim primar ario io y pued puede e tene tener r rodamientos que apoyen contra la pared del tanque.


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FIG. 5-11. T ANQUES VERTICALES – TECHO FLOTANTE – SELLO.

FIG. 5-12. SELLOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS.

3.

Pontones. Son cilindros herméticos que flotan sobre el espejo del producto y sostienen al techo. No deben ser un componente estructural del techo sometido a esfuerzos, ya que esto produciría su pinchadura y posterior hundimiento.

4.

Boquilla de medición . Para la medición manual de nivel, temperatura y extracción de muestras.

5.

Entradas hombre. Son entradas al tanque con tamaños desde 508 mm hasta 914 mm de diámetro, para ingresar al interior del tanque con la finalidad de poder realizar limpieza, revisiones o reparaciones en el interior del tanque. La cantidad mínima necesaria la fija la norma API-650 y está en función al diámetro del tanque.

6.

Boquilla de limpieza limpieza . Son aberturas de 1.2 x 1.5 m aproximadamente dependiendo del diámetro del tanque y la altura del primer anillo. Se colocan cuando se considera necesario.

7.

Base de hormigón . Es un aro perimetral de hormigón sobre el que debe apoyar el tanque para evitar hundimiento en el terreno y corrosión del fondo.

8.

Sistema de contraincendio contraincendio. El sistema de contraincendio es similar al que se describió en las partes de los tanques verticales de techo fijo.

Dique. Muro de contención hermético de concreto o mampostería sólida, construido alrededor de uno o más tanques de almacenamiento para evitar la extensión de derrames de productos


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hacia otras áreas (DG-GPASI-SI-3600). 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. Los tanques de 100,000 Bls de capacidad o mayores deberán ubicarse en diques individuales.

FIG. 5-13. T ANQUES VERTICALES DE TECHO FLOTANTE EXTERNO.

5.2.2.2 5.2 .2.2 Tanques Tanques vertica verticales les de techo techo flotante flotante interno interno (membr (membrana). ana). Los 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 autosoportado, es decir, no necesita columnas que lo sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana.



Es 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 válvulas de presión y vacío, sino que se colocan ventanas en la parte superior de la envolvente contra el techo.

FIG. 5-14. S OPORTES DEL TECHO FLOTANTE INTERNO.

Al techo flotante interno de un tanque, también se le conoce como membrana interna, esta diseña diseñada da para para garan garantiz tizar ar que la mayor mayor canti cantidad dad posibl posible e de emisio emisiones nes contam contamina inante ntess se mantengan por debajo de la cubierta. Cuadros de reemplazo Ing. Químicos

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La membrana membrana flotante flotante es una estructura estructura metálica hermética hermética sobre sobre pontones pontones cilíndricos cilíndricos de 10” de diámetro, que cumple con la norma API 650 apéndice h. Cada membrana flotante es diseñada para cada tanque en particular, no existe membrana flotan flotante te intern interna a prefab prefabric ricada ada,, la membra membrana na se adapta adapta a las neces necesidad idades es de operac operación ión del tanque.

FIG. 5-15. CONSTRUCCIÓN DE LA MEMBRANA

INTERNA DE UN TANQUE .

FIG. 5-16 T ANQUES VERTICALES TECHO FLOTANTE

FIG. 5-17. TECHO INTERNO FLOTANTE.

Principales características del techo flotante interno (membrana):   

Los pontones no están unidos a las patas de apoyo del techo. Sellado hermético de la cubierta evitando pérdidas por evaporación. Toda la tornillería en acero inoxidable.


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Tanques y recipientes    

Mayor resistencia al peso. Espesor de lámina de la membrana de 0.025" a 0.040". Pontones de 10" de diámetro. Perfil periférico canal de 12".

Para que una cubierta interna flotante de aluminio pueda cumplir con la función para la cual fue diseñada debería estar hecha de la siguiente manera:

1.

Estructura. Actualmente la estructura se diseña aislada del sistema de flotación; toma tomand ndo o en cuen cuenta ta que que los los pont ponton ones es no está están n dise diseña ñado doss para para ser ser utili utiliza zados dos como como miembros estructurales o para ser sometidos a flexión y compresión, mediante la unión de los soportes a sus tapas en los extremos, esto siguiendo las pautas establecidas en API 650, sección H, Párrafo h.4.7.4., donde establece que "se debe poner especial cuidado en la unión de los soportes a la estructura de la cubierta de modo que no se produzcan daños a los pontones y láminas de la cubierta. De igual forma forma la estructura estructura debe ser lo suficientem suficientemente ente rígida para soportar soportar una serie de accesorios muy importantes como lo son: las láminas de la cubierta, los sellos periféricos y a la vez ser capaz de soportar 1000 libras por pie cuadrado.

2.

Anillo perimetral. Consiste en un canal extruido en forma de "C" que forma el anillo perimetral. Es importante tener cuidado de mantener el espacio anular de forma pareja a los largo de la periferia de la cubierta flotante. La estructura que conforma el anillo perimetral va unida al r esto del techo flotante.

3.

Láminas de la cubierta. Sirven para cubrir toda el área superior de la cubierta y para permitir el andar de personal sobre ella. No es utilizada, en ninguna forma como miembro estructural. Pueden ser espesor mínimo de 0.025".

4.

membrana na esta esta equipa equipada da de Drenaje de de la la cu cubierta ti tipo ch check ba ball. La membra drenajes para evitar la acumulación de producto sobre la cubierta. Cuenta Cuenta con un dispositiv dispositivo o tipo Check que evita la evaporación evaporación distribuida distribuida en el área de la cubi cubier erta ta y perm permitite e desa desaloj lojar ar cual cualqu quie ierr produ product cto o que que alca alcanc nce e la part parte e supe superi rior or de la membrana.

CONECTADOS A LAS VÁLVULAS, PROYECTADOS 4" PULGADAS DENTRO DEL PRODUCTO. FIG. 5-18. TUBOS DE DRENAJES CONECTADOS A

5.

Pontones. Se utilizan para dar flotación a la cubierta y por medio de ensamblaje de sillas a la estructura principal (largueros y travesaño ) que sirven de apoyo al pontón sin dañarlo. Los soportes de las patas no están conectados a los pontones, están conectados al marco estructural de las vigas (largueros).


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FIG. 5-19. PONTONES.

Esto permite mantener la estructura separada del sistema de flotación, por lo que los pontones no son utilizados como miembros estructurales (longitudinales o largueros) sino que son usados única y exclusivamente para dar flotación a la cubierta.

6.

Soportes de la cubierta independiente de los pontones. Otra característica en el diseño, es el uso de soportes independientes del sistema de flotación.

7.

Sellos. Tienen la misma función que los sellos descritos en “ Tanques verticales de techo flotante externo.” externo. ” Pág. 12. 12. Pueden contar con soporte de zapata tipo tijera que permite un rango de operación desde 2" hasta 24".

FIG. 5-20. SELLOS DE LA MEMBRANA Y LAS PAREDES DEL TANQUE.

8.

Venteos por presión y vacío en la membrana. Cuando se llena por primera vez el tanque y hay evaporación excesiva del producto, el venteo de presión permite descargas de gases a la parte superior de la membrana, evitando daños en la estructura de la misma. En el caso de vaciar completamente el tanque, la membrana toca los soportes y puede generar vacío, por lo cual la válvula rompedora de vacío permite la entrada de gases para la protección de la membrana.


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FIG. 5-21. V ENTEO POR PRESIÓN Y

VÁLVULA ROMPEDORA DE VACÍO.

Además de las partes mencionadas anteriormente, las membranas también cuentan con dispositivos como tubo de drenaje, cable de puesta en tierra, cable antirrotacional, entrada hombre, tubo de medición y aforo, venteos de sobrellenado.

5.2.33 Protección 5.2. Protección contra contraincen incendio dio para para tanques tanques atmosf atmosféric éricos. os. En refinerías y centros de trabajo de similar tamaño, la protección contraincendio a base de espuma mecánica estará constituida esencialmente por sistemas semifijos, los cuales están compuestos por formadores y descargas de espuma que se encuentran fijos a las instalaciones que que se requ requie iera ran n prot proteg eger er,, y que que se cone conect ctan an por por medi medio o de mang mangue ueras ras a los los equi equipo poss generadores generadores de solución solución espumante espumante.. Estos sistemas sistemas deben complementarse complementarse con equipos equipos móvile móviless contra contrainc incend endio io cuyas cuyas caract caracterí eríst stica icass y capaci capacidad dades es deben deben estar estar acorde acordess a las necesidades del centro de trabajo, Fig. 5-22 (DG-GPASI-SI-3600).

Tanque de almacenamiento

Tuberías de alimentación a cámaras de espuma

Hidrante con toma para camión Mangueras de succión

Tomas siamesas de 2 ½ “ Ø Hidrante con 2 tomas de 2 ½“ Ø

Red de agua de contraincendio

Mangueras de descarga de

2 ½“ Ø

FIG. 5-22. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRAINCENDIO.

De acuerdo a la norma de referencia DG-GPASI-SI-3600, los tanques de almacenamiento deben contar con el siguiente sistema de enfriamiento. Cuadros de reemplazo Ing. Químicos

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Anillos de enfriamiento en todos los tanques atmosféricos de almacenamiento que contengan productos inflamables o combustibles, con capacidades de 5 mil Bls. y mayores. En tanque tanquess de almace almacenam namien iento to de produc productos tos calien calientes tes que cuente cuenten n con aislan aislante te térmi térmico co externo, la colocación o no de los anillos de enfriamiento quedará a juicio de la Subdirección Operativa. Los tanques de almacenamiento de cúpula fija con altura de 8 metros o mayor, deben poseer un mínimo de dos anillos anillos de enfriamien enfriamiento: to: uno ubicado a 7 metros medidos a partir de la base del tanque, y otro en el extremo superior del último anillo de la envolvente (ver Fig. 5-23). 5-23). Tanques de este tipo con altura menor de 8 metros, únicamente requerirán de un anillo de enfriamiento situado en el extremo superior del último anillo de la envolvente.

FIG. 5-23. ANILLOS DE ENFRIAMIENTO.

5.2.44 Pruebas 5.2. Pruebas para para la detecció detección n de fugas fugas en tanque tanques s atmosfér atmosféricos. icos. Los métodos de pruebas usados para un tanque nuevo, pueden también emplearse cuando sea factible, para la detección de fugas en trabajos de inspección o para unificar la buena ejecución de los trabajo trabajoss de repara reparació ción. n. Cuando Cuando un tanque tanque ha sido sido recons reconstru truido ido o se efect efectúa úa una reparación mayor, tal como la instalación de un fondo nuevo o la reposición de secciones grandes de la envolvente, el tanque debe probarse de manera similar a como se prueba un tanque nuevo. Estas pruebas se efectúan en el fondo, envolvente y cúpula del tanque.

5. 5.2. 2.4. 4.11 Prue Prueba bas s del del Fondo Fondo.. Son dos, los métodos más usuales para detectar fugas en el fondo de un tanque. El primero es mediante el uso de la caja vacía, en este método, se cubre primero la junta soldada o área sospechosa con jabonadura y luego se coloca la caja sobre esta área, al producirse el vacío dentro de la caja, si hay fuga, ésta formará una burbuja. El segu segund ndo o méto método do cons consis iste te en cons constr trui uirr un diqu dique e prov provis ision ional al,, alre alrede dedor dor del del tanq tanque ue,, comúnmente de tabique, aproximadamente de 30 cm. de altura, se vierte agua en el canal formado y se mantiene a una altura de 20 cm. Esta agua sirve de sello al aire que se inyecta en el centro del fondo, a una presión de 3 pulgadas de agua, antes de inyectar el aire, se cubren todas las juntas soldadas con jabonadura; jabonadura; si hay fugas, fugas, estas estas se descubrirán descubrirán por la formación de burbujas.


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5.2.4 5.2.4.2 .2 Prueb Pruebaa de la la envo envolve lvente nte.. Una vez terminada la soldadura del tanque y antes de conectar cualquier tubería externa a él, la envolvente se probará del modo siguiente: El tanque se llenará con agua y se inspeccionará frecuentemente durante el llenado, para tanques con cúpula fija, la altura de llenado será 5.08 cm. (2 pulgadas) arriba del ángulo superior; para tanques abiertos, el llenado se hará hasta la parte inferior de cualquier derrame que limite la altura de llenado.

5.2. 5.2.4 4.3 Prue Prueba ba del del tec techo ho.. Al terminarse la construcción o reparación del tanque, la cúpula se probará aplicando una presión de aire en el interior del mismo, la presión interna no debe ser mayor que el peso de las placas; generalmente esta presión es de 2 pulgadas de agua. La prueba con presión de aire en el interior, solamente puede efectuarse en tanques de cúpula fija.

5. 5.33 RECI RECIPI PIEN ENTE TES S A PRES PRESIÓ IÓN. N. Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros son horizontales o verticales y los esféricos se utilizan para almacenar grandes volúmenes a presión. Puesto que la forma esférica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión, sin embargo en la fabricación de estos es mucho más cara en comparación con los recipientes cilíndricos. A temperatura ambiente y presión atmosférica, el gas licuado del petróleo (GLP) se encuentra en esta estado do gase gaseos oso, o, pudi pudien endo do lic licuars uarse e a pres presio ione ness moder oderad adas as o por por enfr enfria iam mient iento o a temp temper erat atur uras as por por deba debajo jo de su punt punto o de ebul ebullilicción, ión, lo cual cual faci facililita ta su tran transp spor orte te y almacenamiento. Los gases licuados del petróleo más comunes son el propano, butano y la mezcla de ellos . El gas licuado del petróleo (GLP) se almacena en recipientes a presión, ya sea en forma esférica o cilíndrica. Los recipientes cilíndricos horizontales y verticales con cabezas formadas, son usados cuando la presión de vapor del líquido manejado puede determinar un diseño más resistente. Varios códigos han sido desarrollados como el API y el ASME para gobernar el diseño de tales recipientes. La norma de referencia DG-GPASI-SI-6910, de PEMEX refinación, especifica que el diseño de los recipientes para el almacenamiento de GLP debe cumplir con los requerimientos señalados en los códigos del Instituto Americano del Petróleo, API STD 2510, ASME sección VIII división 1, parte AR de la división 2, y el código de seguridad para GLP parte 9, de API. Los recipientes esféricos esféricos se utilizan en el almacenamiento almacenamiento de grandes volúmenes bajo presión. presión. Las capacidades y presiones utilizadas varían grandemente. Para recipientes de alta presión el rango es de 1000 hasta 25000 psi (70.31 - 1757.75 kg/cm²) y de 10 hasta 200 psi (0.7031 14.06 kg/cm²) para los recipientes de menor presión.


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Algunas propiedades de los gases licuados del petróleo petróleo son las siguientes: PROPIEDADES

PROPANO

N-BUTANO

Gravedad específica del gas ( aire = 1.0)

1.6

2.0

Presión de vapor @ 15º C., en kg/cm2.

7.3

1.8

Presión de vapor @ 38º C., en kg/cm2.

13.3

3.6

Punto de ebullición, en º C

-42.2

-0.5

Límite inferior de inflamabilidad (% en aire)

2.1

1.8

Límite superior de inflamabilidad (% en aire)

9.5

8.4

Fuente: Fuente: Norma de seguridad y contraincendio contraincendio para tanques de almacenamien almacenamiento to de productos productos inflamables y combustibles de PEMEX Refinación (DG-GPASI-SI-3600).

En un recipiente presurizado, existe siempre un espacio de vapor que permite la expansión del líquid líquido o como como result resultado ado del calent calentami amient ento o produc producido ido por la temper temperatu atura ra ambien ambiente te y por la radiación solar. Debido a esto, en los recipientes de almacenamiento de GLP, la capacidad máxima de operación será el 85% de la capacidad nominal del recipiente.

5.3.1 .3.1 Esf Esferas ras. Los tanques tanques presu presuriz rizados ados están están agrupa agrupados dos de acuerd acuerdo o al tipo tipo de recip recipien iente te conten contenedo edor: r: esféricos con esféricos y horizontales con horizontales. En el caso de tanques esféricos de almacenamiento, el número máximo de tanques agrupados en una manzana es de 4 (cuatro). Todos los tanques de almacenamiento sujetos a presión, tanto esféricos como horizontales, aislados o en conjunto, cuentan con diques de contención de concreto armado. La altura de los muros de contención para cualquier tipo de tanque de almacenamiento presurizado, es de 0.60 m. medidos a partir del nivel de piso terminado y son sellados herméticamente, no debe existir el paso de tuberías ajenas a través de ellos , incluyendo ductos eléctricos. En el caso de tanques esféricos, un solo dique de contención abarca hasta un máximo de 4 (cuatro) recipientes. El patio interior de cada dique de contención, tanto de tanques esféricos como horizontales, cuenta con un canal de drenaje pluvial que en un extremo descarga a un registro con sello hidráulico y posteriormente a la tubería troncal de drenaje pluvial. Las partes principales que integran un tanque esférico se ilustran el la Fig. 5-24 y se describen a continuación.


21


FIG. 5-24. PARTES PRINCIPALES DE UN TANQUE ESFÉRICO.

1.

tanque uess esfé esféri rico coss y hori horizo zont ntal ales es,, se Toma pa para pu purga y mu muestreo. En tanq encuentra colocada en la parte inferior de la tubería de entrada/salida de producto, entre las válvulas de seccionamiento de la propia línea y localizada fuera de la sombra del recipiente y del dique de contención , Fig. 5-25. Las operaciones de purga y muestreo siempre deben llevarse a cabo en un registro específico provisto de sello hidráulico.

FIG. 5-25. ARREGLO TÍPICO DEL SISTEMA DE PURGA Y TOMA DE MUESTRA EN TANQUES ESFÉRICOS.

La operación operación de purgado/mue purgado/muestre streo o se llevará a cabo invariablemen invariablemente te abriendo abriendo primero primero la válvula más alejada de la tubería de recibo/entrega de producto, controlando el purgado con la válvula más cercana; en tanto que para suspender el purgado, se cerrará primero la válvula más cercana a la tubería de recibo/entrega de producto y por último la más alejada. En todos los casos, las operaciones de purgado/muestreo las debe llevar a cabo personal debidamente entrenado.


22


2.

Línea de llenado. Ingresa al recipiente por la parte inferior y la de aspiración toma producto por la parte inferior también. Por norma de seguridad, deben contar con válvulas de bloqueo de accionamiento remoto para el caso de siniestros que pudieran ocurrir.

3.

Válvula de seguridad. Como todo recipiente crítico a presión, cuenta con doble válvula de seguridad independiente conectadas al sistema de desfogue.

4.

Instrumentación. El tanque está equipado con doble sistema de indicación de nivel independiente, dos instrumentos de medición de presión con transmisor y dos con indicación en campo, dos indicadores de temperatura en campo y dos con transmisor al cuarto de control. Los tanques esféricos cuentan con sistemas de alarmas de nivel, presión, temperatura y flujo audibles y visuales.

5.

Sistema de de ci cierre hi hidráulico au automático . Cada uno de los recipientes de almacenamiento a presión tiene un sistema de cierre hidráulico automático (Vickers, Shand & Jours o Similar) en la línea de recibo y entrega. En el cuarto de control se debe tener la indicación de operación de dicho sistema con alarma por baja presión.

6.

Sistema de de enfriamiento a base de agua po por es espreas . Todos y cada uno de los recipiente recipientess tienen tienen este sistema, sistema, con una válvula válvula automática automática accionada eléctrica eléctricamente mente por una solenoide.

7.

Detectores de gases explosivos. En áreas de recipientes de almacenamiento a presión se cuenta con un sistema de detección de gases explosivos, diseñado de acuerdo a condiciones ambientales locales, con alarmas en el cuarto de control que accionen el sistema de enfriamiento con agua a los recipientes.

8.

Línea de igualación . Cuentan con una línea de igualación, provista de válvula manual, que se utiliza en operaciones de llenado y vaciado de carro tanques y auto tanques.

DE ALMACENAMIENTO ESFÉRICO. FIG. 5-26. RECIPIENTE DE ALMACENAMIENTO


23

Tanques y recipientes A SISTEM SISTEMA A DE DESFOGUE

PSV PSV 79 80

LI 64

LAHL

64

PI 63

IGUALADORA

PI 62

N2 TI 23

T E – 18

12,000 12,000 BLS (1,908 (1,908 m 3) D = 15.54 15.546 6 m.

TI 24

SISTEMA HIDRAULICO DE PROTECCIÓN (VICKER)

VHF 62

VHF 63

TI 25

PI 77

A CASA DE BOMBAS BOMBAS

ENTRADA DE PRODUCTO (RECIBO)

FIG. 5-27. I NSTRUMENTACIÓN DE UNA ESFERA DE ALMACENAMIENTO DE ALMACENAMIENTO.

5.3.2 5.3 .2 Rec Recipi ipient entes es horizo horizonta ntales les.. Los recipientes horizontales se emplean hasta un determinado volumen de capacidad. Para volúmenes mayores, se utilizan las esferas. Para tanques horizontales, el número máximo de recipientes será de 6 (seis) dentro de un mismo dique de contención, con arreglo en batería y los casquetes de los tanques orientados hacia las zonas o instalaciones de menor riesgo, no se instala un tanque encima de otro. En el caso de tanques horizontales, un dique de contención puede abarcar hasta un máximo de 6 (seis) recipientes. Los recipientes horizontales pueden estar construidos por diferentes tipos de tapas o cabezas. Cada una de estas es más recomendable a ciertas condiciones de operación y costo monetario. TAPAS TORIESFÉRICAS: Son las de mayor aceptación en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan grandes presiones manométricas, su característica principal es que el radio del abombado es aproximadam aproximadamente ente igual al diámetro. diámetro. Se pueden fabricar fabricar en diámetros diámetros desde 0.3 hasta 6 m. (11.8 - 236.22 pulg). TAPAS SEMIELÍPTICAS: Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesférica es relativamente alto, ya que las tapas semielípticas soportan mayores presiones que las toriesféricas. El proceso de fabricación de estas tapas es troquelado, su silueta describe una elipse relación 2:1, su costo es alto y en México se fabrican hasta un diámetro máximo de 3 m. TAPAS SEMIESFÉRICAS: Utilizadas exclusivamente para soportar presiones críticas, como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay límite dimensional para su fabricación.


24


TAPA 80:10: Ya que en México no se cuentan con prensas lo suficientemente grandes, para troquelar tapas semielípticas 2:1 de dimensiones relativamente grandes, se fabrican este tipo de tapas, cuyas características principales son: El radio de abombado es el 80% de diámetro y el radio de esquina esquina o de nudillos nudillos es igual al 10% del diámetro. diámetro. Estas Estas tapas se utilizan utilizan como equivalentes a la semielíptica 2:1. TAPAS CÓNICAS: Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulación de sólidos y como transiciones en cambios de diámetro de recipientes cilíndricos. Su uso es muy común en torres fraccionadoras o de destilación, no hay límites en cuanto a dimensiones para su fabricación y su única limitación consiste en que el ángulo de vértice no deberá de ser calculado como tapa plana. TAPAS TORICONICAS: A diferencia de las tapas cónicas, este tipo de tapas tienen en su diámetro, mayor radio de transición que no deberá ser menor al 6% del diámetro mayor ó 3 veces el espesor. Tiene las mismas restricciones que las cónicas a excepción de que en México no se pueden fabricar con un diámetro mayor de 6 m. TAPAS PLANAS CON CEJA: Estas tapas se utilizan generalmente para presión atmosférica, su costo es relativamente bajo y tienen un límite dimensional de 6 m de diámetro máximo. TAPAS TAPAS ÚNICA ÚNICAMEN MENTE TE ABOMBA ABOMBADAS DAS:: Se emple emplean an en recipi recipient entes es a presió presión n manomé manométri trica ca relativamente baja, su costo puede considerarse bajo, sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas, será necesario analizar la concentración de esfuerzos generada, al efectuar un cambio brusco de dirección.

FIG. 5-28. RECIPIENTE HORIZONTAL.

5.4 TANQU TANQUES ES DE ALMAC ALMACENA ENAMIE MIENTO NTO CRIOGÉ CRIOGÉNIC NICOS. OS. Varias características de los diseños de ingeniería proporcionan seguridad a los tanques de almacenamiento de Gas Natural Licuado (GNL). ( GNL). El GNL típicamente se almacena bajo presión atmosférica en tanques de doble pared. El tanque de almacenamiento es un tanque dentro de otro con aislantes entre las paredes de ambos. En los tanques de contención sencilla, el tanque exterior se compone generalmente de acero que no ofrece protección en caso de falla al tanque interno, únicamente mantiene al aislante en su lugar. El tanque interno que hace contacto con el GNL se elabora de materiales adecuados (normalmente con el nueve por ciento de acero de níquel) para el servicio criogénico y cuenta con un fondo metálico plano y una pared cilíndrica para bajas temperaturas. También se han utilizado el concreto y aluminio reforzados r eforzados para construir los tanques internos, Fig. 5-29.


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Aislante Aislante de techo techo

Válvula de sobrepresión 13" H2O

Válvula de vacío -3" H2O

Entrada de Válvula producto de vacío 1" H2O

Aislante

Vapores Líquido

Pared externa

Pared interna Gas inerte

Pilotes de cimentación

FIG. 5-29. T ANQUE DE ALMACENAMIENTO CRIOGÉNICO DE DOBLE PARED

El fondo fondo del tanque interno descansa sobre material aislante aislante rígido, rígido, como el vidrio espumoso. La estructura del tanque debe soportar la carga hidrostática de GNL, y esta determina el espesor de las paredes laterales del tanque interno. En la parte superior del tanque cuentan con una cúpula de doble pared con aislante entre ellas. El volumen ocupado por el aislante entre las paredes del tanque, forma un espacio anular relleno, relleno, generalmente, generalmente, por perlita perlita aislante. aislante. Este espacio cuenta con una entrada de gas inerte que evita la entrada de aire para impedir el deterioro del aislante y la formación de hidratos. Todo el sistema de almacenamiento, tuberías, tanques y compresores se encuentra cubiertos por un aislante para evitar la evaporación del producto. Los sistem sistemas as de almace almacenam namient iento o criogé criogénic nicos os cuenta cuentan n con un sistem sistema a de refrig refrigera eració ción n mecánica, a través del cual se condensan los vapores que se generen por movimiento del producto, cambios de presión barométrica o de temperatura ambiente. Para su protección protección,, el tanque cuanta con una válvula de seguridad seguridad por sobrepresi sobrepresión ón que abre cuando la presión se eleva a 13” H 2O, enviando los vapores vapores al sistema de desfogue, desfogue, también cuenta con válvula de de vacío que abre al bajar la presión a -3” H 2O, permitiendo la entrada de gas inerte para proteger el tanque, evitando su deformación. Para la protección del espacio anular también cuenta con una válvula de vacío que abre al bajar la presión a 1” H 2O.


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5.5 OPER OPERACI ACIÓN ÓN DE LOS TANQU TANQUES ES Y RECIPI RECIPIENT ENTES. ES. Los procedimientos procedimientos de operación operación de los tanques de almacenam almacenamiento, iento, son muy específicos específicos de las instalaciones o sistema de almacenamiento al que este integrado el recipiente, debido a esto, cada departamento cuenta con estos procedimientos, los cuales deben cubrir claramente todos los movimientos necesarios para poner en operación el tanque, supervisar su operación normal, normal, sacarlo de operación operación y acciones acciones necesarias necesarias para que los operadores operadores actúen de forma forma acertada y segura en caso de emergencia. A continuación se describe un ejemplo del desarrolla de un procedimiento para poner en operación un tanque de cúpula flotante. Pasos del procedimiento: Actividad

Desarrollo

Ordene poner en operación el tanque.

1.

De la instrucción de poner en operación el tanque de almacenamiento.

Verifique disponibilidad del tanque.

2.

Verif Verifiqu ique e en el tanq tanque ue lo lo sigui siguient ente: e:

Solicite envío de producto.

____

2.1. Se encuentre cerradas las válvulas del drenaje aceitoso.

____

2.2.

No existan comales en las válvulas al pie de tanque.

____

2.3. 2.3.

Se encue encuent ntre ren n cerra cerrada dass las las válv válvula ulass para para recibo recibo y bomb bombeo eo fuera fuera del dique.

____

Verifique Verifique la la disponibil disponibilidad idad de de equipo equipo de medició medición n en el tanque tanque y en en el cuarto cuarto de control.

____

4.

Abra las válvulas al pie del tanque.

____

5.

Cierre la válvula del sumidero del tanque.

____

6.

Abra 50% la válvula de recibo de producto.

____

7.

Verifique Verifique con operadores operadores del departame departamento nto que envía el producto producto condiciones condiciones de operación (niveles, presión de succión y volumen instantáneo de envío).

3. Alinee el tanque para recibo.

Verif.

____ Reduzca el recibo cuando el nivel llegue a 1.5 m.

Suspenda el recibo cuando el nivel llegue a 3.0 m

8.

Solicite inicien el envío de producto.

____

9.

Verifique Verifique el el nivel del del tanque tanque y el compor comportami tamiento ento de la la cúpula cúpula al iniciar iniciar y durante durante el recibo.

____

10. Al llegar llegar a un nivel de 1.5 m, estrang estrangule ule entre entre 10 y 15 % la válvula de recibo recibo para subir más lentamente la cúpula.

____

11. Al llegar llegar a un nivel de 3.0 m, solicite el departamento departamento que envía envía el producto, que suspenda el envío.

____

12. Ci Cierre la válvula de recibo del tanque.

____


27

Tanques y recipientes Actividad

Desarrollo

Inicie el recibo normal.

13. Alinee la válvula de recibo normal al tanque.

____

14. So S olicite reinicien el envío de producto.

____

15. Informe al ingeniero de turno los movimientos realizados.

____

16. Mida el tanque y verifique el comportamiento de la cúpula.

____

17. Informe al ingeniero de turno las condiciones de operación.

____

18. Anote en la bitácora los movimientos operativos realizados.

____

19. Cuando Cuando el nivel nivel llegue llegue a su valor de operaci operación, ón, solicite solicite al depart departame amento nto que envía el producto suspenda el envío.

____

20. Cierre las válvulas de recibo.

____

Informe los movimientos. Informe condiciones de operación. Suspenda el recibo.

Verif.

Fin del procedimiento.


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5 Tanques y Recipientes

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