70172290 Manual de Operacion de Tanques

EXPLORACION Y PRODUCCION

OPERACIÓN DE TANQUES

MANUAL DE OPERACIÓN DE TANQUES.

ING. FEDERICO G. GARCIA ROMERO. Rev. 0

MODULAR BOMBERO “C”

1

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O B J E T I V O INSTRUCCIONAL. INSTRUCCIONAL. AL FINALIZAR EL CURSO EL PARTICIPANTE ADQUIRIRA

Y

APLICARÁ

LOS

CONOCIMIENTOS TEÓRICO-PRÁCTICO PARA OPERACIÓN Y LA MEDICIÓN DE NIVEL EN TANQUES

DE LAS INSTALACIONES DE LA

COORDINACIÓN DE OPERACIÓN DE POZOS E INSTALACIONES

DE

EXPLOTACIÓN

ACTIVO INTEGRAL VERACRUZ.

DEL

















El almacenamiento es considerado 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 diferentes capacidades, por lo anterior es necesario describir la clasificación que se hace de ellos así como de las partes principales que los componen, instrumentación, especificaciones y condiciones de operación y seguridad. Debido a la gran variedad de productos a almacenar, como son: aceite, agua, lodos de perforación, productos refinados del petróleo, etc. En este capítulo, se hace una clasificación de los tanques y recipientes, se mencionan sus partes más importantes así como la función de cada una de estas.

















1.1 CLASIFICACIÓN DE TANQUES Y RECIPIENTES. RECIPIEN TES. 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 refieren a los diferentes tipos de tanques utilizados en la industria de la refinación y que podemos subclasificar de la siguiente manera. Techoflotante S Y E T S N E E U I Q P I N C A T E R

Atmosféricos

Verticales

Decubiertasimple. Decubiertadoble. Formadedomo.

Techofijo Apresión

Cilíndricos

Horizontales.

Formadecono. Interno(membranarígidaoflexible)

Verticales. Esféricos

Criogénicos(refrigerados)

FIG. 1-1. CLASIFICACIÓN DE TANQUES Y RECIPIENTES . El almacenamiento “no convencional” es todo sistema que no está descrito en la clasificación

anterior, requiriendo especiales consideraciones en su proyecto, construcción y mantenimiento. Los almacenamientos ``no convencionales'' pueden ser: a) b) c) d) e)

Almacenamiento Almacenamient o en pozas abiertas. Almacenamiento Almacenamient o flotante. Almacenamiento Almacenamient o en cavernas. Almacenamiento Almacenamient o en tanques de concreto pretensado. Almacenamiento Almacenamient o en plataformas marinas.

La selección del tanque de almacenamiento de un producto se hace en función a la clasificación de productos elaborada por la Asociación Nacional de Protección contra Incendio (NFPA, por sus siglas en inglés), Fig. 1-2, 1-2, misma que está referida a la norma de referencia NRF-015PEMEX 2008 “PROTECCION DE AREAS Y TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS INFLAMABLES Y COMBUSTIBLES.”

















100

CLASE III-B

ASFALTOS Y RESIDUOS RESIDUOS (CON POCA AGUA) 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 20 E T 10

COMBUSTIBLES CLASE III-A

COMBUSTOLEO Y OTROS PRODUCTOS PESADOS

60 °C COMBUSTIBLES CLASE II

DIESEL, GASOLEO Y DIAFANO

37.8 °C INFLAMABLES CLASE I-C GASOLINAS, NAFTAS Y OTROS HIDROCARBUROS LIQUIDOS CLASE I-A

CLASE I-B

(P.eb. (P.eb. < 37.8°C 37.8°C)) (P.eb. (P.eb. > 37.8° 37.8°C) C) 0 NOTA: Los alcoholes y solventes polares son liquidos inflamables, en tanto que el crudo y los recuperados de trampas pueden ser inflamables o combustibles

FIG. 1-2.CLASIFICACIÓN NFPA DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS (NRF-015-PEMEX 2008).

1.2 TANQUES ATMOSFÉRICOS. 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 tanques atmosféricos de techo fijo, pueden tener techo autosoportado o por columnas, la superficie del techo puede tener forma de domo o cono, y techos flotantes internos que a su vez puede ser de membrana rígida y membrana flexible. El tanque opera con un espacio para los vapores, el cual cambia cuando varía el nivel de los líquidos. Ventilaciones en el techo permiten en los tanques de techo fijo la emisión de vapores y que el interior se mantenga aproximadamente a la presión atmosférica pero produciéndose pérdidas por

















b) Los tanques atmosféricos de techo flotante, son aquellos en que el techo flota sobre la superficie del líquido, eliminándose el espacio para los vapores, destinados al almacenamiento almacenamient o de productos inflamables clases 1A, 1B, 1C. Los principales tipos de techo flotante son: Techos de cubierta simple con pontones, techos de cubierta doble con pontones. Los tanques atmosféricos de techo flotante serán utilizados en:    

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.

1.2.1 Tanques de almacenamiento verticales de 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 emplean para contener productos no volátiles o de bajo contenido de ligeros (no inflamables) como son: agua, diesel, asfalto, petróleo crudo, etc. Debido a que al disminuir la columna del fluido, se va generando una cámara de aire que facilita la evaporación del fluido, lo que es altamente peligroso. Para el almacenamiento de productos de alta viscosidad como combustóleo, residuo primario, gasóleos de vacío y aceite recuperado, se equipan 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 ( NRF-015-PEMEX 2008). En la FIG. 1-3 se ilustran las partes principales de un tanque vertical de techo fijo.



















Rompevientos TechoFijo

Tubodemedición

Medidorde nivel

Arrestaflama Sistema contraincendio(SCI)

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

Flotador

Entradade producto Salidade producto

Basedeconcreto Conexiónatierra

Dren

DE TECHO FIJO. FIG. 1-3. T ANQUE VERTICAL DE

En los párrafos siguientes se describe la función de las partes de los tanques verticales de techo fijo. tierra. Su finalidad es evitar acumulación de cargas estáticas que puedan 1. Conexión a tierra. 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. (VPV). Estas válvulas constan de un par de discos sobrepuesto 2. Válvulas de presión-vacío (VPV). Estas 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 una presión de vacío, se levanta el disco del conducto de entrada de aire, permitiendo la entrada de este, cuya finalidad es proteger el tanque evitando deformaciones.

















OPERACIÓN DE TANQUES 

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. 1-5. A 1-5. ARRESTAFLAMA.

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. 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 que al tomar mediciones del nivel del tanque con cinta métrica, se deje la boquilla de medición cerrada. 6. Sistema de contraincendios (SCI). El (SCI). El sistema generador de espuma efectúa la mezcla de concentrado y agua, esta sube a la cámara de espuma, Fig. 1-6, dentro 1-6, dentro de ella la mezcla es



















FIG. 1-6. C ÁMARA DE ESPUMA ESPUMA.

ALMACENAMIENTO. FIG. 1-7. T ANQUE DE ALMACENAMIENTO

Entre los tipos de tanques atmosféricos verticales de techo fijo se puede encontrar las



















FIG. 1-8. T ANQUE DE MEDICIÓN MEDICIÓN. 

Tanques para producción.

Se utilizan para medir y almacenar temporalmente líquidos. Su capacidad varía de 1000 a 5000 Bls, Fig. Bls, Fig. 1-9.





















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. 1-10. SOPORTES DEL TECHO FLOTANTE INTERNO.

Al techo flotante interno de un tanque, también se le conoce como membrana interna, está diseñada para garantizar que la mayor cantidad posible de emisiones contaminantes se mantengan por debajo de la cubierta. La membrana flotante es una estructura metálica hermética sobre pontones 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 flotante interna prefabricada, la membrana se adapta a las necesidades de operación del tanque.




















FIG. 1-12 T ANQUES VERTICALES VERTICALES TECHO FLOTANTE

FIG. 1-13. TECHO INTERNO FLOTANTE.

Principales características del techo flotante interno (membrana):






















2. Anillo perimetral. 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 resto 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. Drenaje de la cubierta tipo check ball. La membrana esta equipada de drenajes para evitar la acumulación de producto sobre la cubierta. Cuenta con un dispositivo tipo Check que evita la evaporación distribuida en el área de la cubierta y permite desalojar cualquier producto que alcance la parte superior de la membrana.





















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. ” Pág. 15. Pueden 15. Pueden contar con soporte de zapata tipo tijera que permite un rango de operación desde 2" hasta 24".

FIG. 1-16. 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





















1.2.3 Tanques de almacenamiento verticales de techo flotante. flotante. Como se mencionó anteriormente, los tanques verticales de techo flotante se usan para almacenar productos del petróleo que se mantienen líquidos a condicionas ambientales, 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, (NFR-015-PEMEX 2008). Este tipo de techo fue desarrollado para reducir o anular la cámara de aire, o espacio libre entre el espejo del líquido y el techo, además de proporcionar un medio aislante para la superficie del líquido, reducir la velocidad de transferencia de calor al producto almacenado durante los periodos en que la temperatura ambiental es alta, evitando así la formación de gases (su evaporación), y consecuentemente, la contaminación del ambiente y, al mismo tiempo se reducen los riesgos al almacenar productos inflamables. 1.2.3.1 Tanques verticales de techo flotante externo. En la Fig. 1-18, 1-18, se indican los componentes principales de los tanques verticales de techo flotante externo y más adelante se hace la descripción de ellos. Anilloatiesador

Escalerayguía

SCI




















VERTICALES – TECHO FLOTANTE – SELLO. FIG. 1-19. T ANQUES VERTICALES
























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 hacia otras áreas (NFR-015-PEMEX 2008). 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.






















Tanquede almacenamiento

Tuberíasdealimentación acámarasdeespuma

Hidrantecontomaparacamión Manguerasdesucción














































1.2.5.3 Prueba del techo. Al terminarse la construcción 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.

1.3 RECIPIENTES A PRESIÓN. 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























Algunas propiedade propiedadess de los gases licuados licuados del petróleo petróleo son las siguientes: 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: Norma de seguridad y contraincendio para tanques de almacenamiento de productos inflamables y combustibles de PEMEX Refinación (DG-GPASI-SI-3600).

















































2. Línea de llenado. Ingresa 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.























OPERACIÓN DE TANQUES PSV PSV 79 80

A SISTEMA DE DESFOGUE


























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.

























2.0 MEDICIÓN EN TANQUES Las medidas en tanques pueden efectuarse por método directo o indirecto, los métodos directos son aquellos que se efectúan por medio de cintas graduadas













































































































































































































































































































































































































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