DISEÑO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE DIESEL CON UNA CAPACIDAD DE 4000 M3 PARA LA PLANTA PL ANTA SENKATA, EL ALTO
DOCENTE: ING. Msc. MARCO PANIAGUA
ALUMNOS: FLORES WILLIAM
C4326-X
OJOPI DANIEL
C4697-3
PAULSEN MIGUEL
C4709-9
CURSO: OCTAVO “A”
FECHA:
COCHABAMBA-BOLIVIA
1. INTRODUCCIÓN El diseño de un tanque es realizado bajo normas, las cuales son proporcionadas por instituciones internacionales, la institución más conocida dentro de la industria es el instituto americano del petróleo o API por sus siglas en inglés, este instituto dictamina las normas en las que se basa el diseño de un tanque de almacenamiento de hidrocarburos, puntualmente la norma API 650 que cubre los requerimientos de materiales diseño, fabricación, montaje y pruebas de tanque. En la industria petrolera y petroquímica son utilizados distintos tipos de recipientes para almacenar crudo y sus derivados o agua, existen dos tipos base de tanques verticales cilíndricos, los de techo fijo y los de techo flotante. El tanque puede ser diseñado según la necesidad de cada empresa, variando asi las dimensiones y capacidades, se toma en cuenta el tipo de terreno y clima, el porcentaje de corrosión que pueda darse en la zona Actualmente la ciudad de El Alto y de La paz han presentado tasas de incremento en su actividad industrial, dichas actividades generan movimiento vehicular el cual requiere un abastecimiento constante de diesel para el transporte pesado. Así mismo el parque automotor de ambas ciudades esta en gran crecimiento, por lo que nuevas estaciones de servicio a lo largo de ambas ciudades son construidas con la finalidad de satisfacer la necesidad de combustibles. El tanque será diseñado a una capacidad nominal de 4000 metros cúbicos y una capacidad operativa de 3600 metros cúbicos tipo atmosférico, se tomara en cuenta todas las especificaciones de diseño estipuladas, las cuales se puntuaran en el desarrollo del trabajo.
2. ANTECEDENTES 2.1. LUGAR La planta senkata se encuentra localizada en la ciudad de El Alto, departamento de La Paz. Carretera a Oruro km 5.
2.2.
ZONA GEOGRÁFICA
COORDENADAS UTM: K 586386.95 E 8167607.85
2.3.
CONDICIONES AMBIENTALES
El clima es de montaña con inviernos secos y fríos con nevadas ocasionales y veranos frescos debido a las elevadas precipitaciones. El promedio anual es de 11 °C. Tiene vientos moderados en agosto. En el verano la temperatura puede alcanzar los 25 °C. El promedio de lluvia anual es de 600 mm. Las lluvias se concentran de manera estacional desde diciembre hasta marzo.
2.4.
NECESIDAD DE UN TANQUE DE ALMACENAJE La planta senkata es la encargada de realizar la distribución de diesel a la ciudad de La Paz y El Alto, provee de dicho carburante a todas las estaciones de servicio para su posterior comercialización. La gran cantidad de actividad industrial realizada en El Alto, provoca un movimiento constante de transporte pesado llevando productos al interior de país tanto así como al vecino país del Perú. Es por eso que el abastecimiento de diesel debe ser constante y se debe tener reservas de dicho carburante, para poder contribuir con el desarrollo del país.
3. OBJETIVOS
3.1.
OBJETIVO GENERAL
DISEÑAR UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE DIESEL CON UNA CAPACIDAD DE 4000 M3 PARA LA PLANTA SENKATA, EL ALTO
3.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Nombrar y puntualizar todas las normas que regulan el diseño, construcción y ensamblaje del tanque de almacenamiento Realizar los cálculos necesarios para el dimensionamiento del tanque Definir todos los términos necesarios dentro del diseño del tanque
4. MARCO TEÓRICO 4.1. NORMAS, CÓDIGOS Y REGLAMENTACIONES EMPLEADAS El diseño de un tanque de almacenamiento debe ser llevado a cabo en base a un conjunto de normas de diferentes entes. Las cuales poseen el fin de fijar parámetros para la selección de materiales, ensamblaje de partes, soldadura, y otros aspectos que se consideran importantes. Este conjunto de normas hace posible que las operaciones de diseño seas las mismas a nivel internacional.
4.1.1. API 650 Esta norma se aplica para tanques verticales cilíndricos, construidos sobre el nivel del piso, con techo cerrado o cielo abierto. La presión manométrica interna no debe exceder los 2.5 psi, así mismo la temperatura máxima de operación es de 90 grados centígrados Esta norma pretende suministrar los parámetros de construcción de tanque de petróleo o sus derivados, para que sean construidos con una seguridad y costo razonable. La norma no recomienda ni respalda el método de diseño o tamaño que se pueda tener en el tanque.
4.1.2. CÓDIGO ASME Auxilia a la API 650 sección IX para dar los alineamientos que han de seguirse en la unión y/o soldado de materiales. El código ASME sección IX, establece que toda junta soldada deberá realizarse mediante un procedimiento de soldadura de acuerdo a la clasificación de la junta y que, además, el operador deberá contar con un certificado que lo acredite como soldador calificado. Una vez realizadas las soldaduras estas deberán ser sometidas a un proceso de inspección y prueba como: ultrasonido, radiografiado, liquido penetrante, dureza, etc. Los procesos de soldadura a emplear son los alineamientos de las plantillas WPS O WPQ del código ASME
4.1.3. REGLAMENTACIÓN N.F.P.A Brinda los procesos y sistemas de seguridad contra posibles incendios y explosiones. Es importante seguir todo lo establecido en esta reglamentación debido a la naturaleza del fluido que va a ser almacenado.
NFPA 68: Guía para venteo y deflagración NFPA 30: Código de líquidos inflamables y combustibles NFPA 69: Estándar sobre sistemas de prevención de explosiones NFPA 491: Guía de reacciones químicas peligrosas
NFPA 7: Código eléctrico nacional NFPA 77: Electricidad estática
4.1.4. NORMAS DE SEGURIDAD Las normas de seguridad empleadas en la construcción y operación de los tanques de almacenaje deben ser bastante rígidas, puesto que se trabaja con productos derivados de petróleo que pueden ser altamente contaminantes y explosivos, estas son las normas que son utilizadas para el control de dichos fluidos.
BS EN 1127-1: Atmosferas explosivas, prevención y protección BS 5908: Código de prácticas para precaución de fuego en la industria química BS 6713, parte 4: Sistema de protección contra explosiones BS 6759: Válvulas de seguridad API STD 2000: Venteo atmosférico API RP 520: Selección, dimensionado e instalación de dispositivos de alivio de presión en refinerías API RP 526: Válvulas de seguridad y alivio bridadas API RP 527: Tensión de asiento para válvulas de seguridad
4.1.5. NORMAS AMBIENTALES Los tanques pueden contener productos volátiles, capaces de producir emisiones gaseosas contaminantes al medio ambiente. A fin de controlar la emisión de dichos gases la Environmental Protection agency (EPA), estableció los siguientes estándares.
EPA 40 CFR, parte 60: EPA 450/3-81-003 API 2517 APÍ 2518 API 2519 EPS-5/AP/3-1990
4.1.6. CÓDIGO ASTM Se encarga de desarrollar los estándares de las características y eficiencia de los materiales, productos, suministro de servicios, tipo de material, espesores mínimos, temperatura de trabajo, esfuerzos permisibles, etc.
4.1.7. LEY 1333, REGLAMENTOS AMBIENTALES DEL SECTOR HIDROCARBURIFERO El reglamento tiene por objeto regular y establecer los límites y procedimientos para las actividades del sector de hidrocarburos que se lleven a cabo en todo el sector nacional relativas a toda la cadena de hidrocarburos. Actividades que cuyas operaciones produzcan impactos ambientales y/o sociales en el medio ambiente y en la organización socioeconómica de las poblaciones asentadas en su área de influencia
4.1.8. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL DIESEL YPFB REFINACIÓN
00 0
4.2. PARTES Y ACCESORIOS 4.2.1. ENTRADAS HOMBRE Los tanques de almacenamiento contaran con por lo menos una entrada en el cuerpo o en el techo del tanque, con la finalidad de poder realizar limpiezas, revisiones o reparaciones en el interior del tanque. La entrada contaran con una placa de refuerzo, la cual tendrá dos barrenos de 6,3mm de diámetro con cuerda NPT para prueba.
4.2.2. VENTEOS Los tanques de almacenamiento contaran con una boquilla exclusiva para venteo, la que tendrá que ser diseñada y calculada, con la finalidad de que dentro del tanque no se genere presión interna al ser llenado o vaciado, dicha boquilla deberá ser puesta en lo posible en lo más alto del tanque.
4.2.3. DRENES Y SUMIDEROS Los tanques de almacenamiento también deberán contar con al menos una boquilla para el drenado de lodos, la cual deberá estar al ras del fondo, dirigidas a un sumidero o por debajo del tanque. Los sumideros y conexiones tendrán particular atención para el relleno y compactación del suelo para prevenir asentamientos irregulares del tanque, así como para las conexione y soportes, que tendrán que ser calculados para confirmar la resistencia del arreglo contra las cargas estáticas y dinámicas, así como la flexión y esfuerzos permisibles.
4.2.4. ESCALERAS Y PLATAFORMAS Las escaleras, plataformas y barandales tienen la finalidad de situar al personal que así lo requiera en una zona del tanque que necesite de constante mantenimiento y supervisión, generalmente en el techo donde se localizan diversas boquillas y la entrada hombre, además de brindar protección y seguridad al personal.
4.2.5. ELEMENTO RECEPTOR DE RAYO La API 2003 y la NFPA 780 especifican que un tanque de almacenamiento de hidrocarburos puede ser utilizado como elemento receptor de rayos cuando el tenga un espesor minimo de 5mm. Siempre y cuando no exista corrosión, fisuras o debilitamiento del espesor que pueda ante la circulación de la corriente del rayo, permitir la penetración del arco eléctrico producido por el rayo al momento de golpear los tanques de almacenamiento
4.3. APARTADOS EMPLEADOS 4.3.1. MATERIALES Los materiales empleados se han extraído de la norma API 650, de la sección 2 referente a materiales. Ahí se encuentra aceros y tipos de plancha que se pueden utilizar para la construcción del tanque.
4.3.2. MONTAJE Se realizara siguiendo las prescripciones de la norma API 650, sección
5
“construcción”,
se
cumplirá
estrictamente
las
tolerancias mencionadas en el apartado 5.5, donde se especifica todo lo relacionado a las tolerancias de dimensiones
4.3.3. SOLDADURA Se tomara en cuenta todo lo mencionado en la API 650, sección 2, sección 3 apartado 3.1 y la sección 7 “procedimientos de soldadura y certificación de soldadores”
Así mismo se recurrirá al código ASME sección IX, el cual especifica que la soldadura se realizara dependiendo al tipo de junta que se tiene
4.3.4. RADIOGRAFIADO DE LA SOLDADURA El apartado 6.1 de la API 650 describe el método de radiografiado que debe hacerse a la soldadura utilizada para la unión de las placas del tanque. La ASME B31.3 hará el control radiográfico de las soldaduras de la cañería.
4.3.5. PISO Se aplicara la norma API 650, sección 3 apartado 3.4 “placas de fondo” y 3.4 “placas anulares de fondo, en estos se especifican
los espesores mínimos y tipos de materiales a utilizar en las placas de fondo y del primer anillo del tanque, además circularidad de las mismas
4.3.6. ANILLOS DE LA ENVOLVENTE Se tomara en cuenta las API 650, sección 3 apartado 3.6.4.1 para designar los espesores de las placas de los anillos de la envolvente
4.3.7. PINTURA El tanque se pintara del lado exterior tomando en cuenta la especificación GS 2300 General specification for shop, field and mantenence painting tabla 2300-6
4.3.8. PROTECCIÓN POR SOBRE LLENADO Estas medidas de seguridad que se toman de acuerdo al apéndice H.6.3. El contratista deberá suministrar e instalar apropiados dispositivos para evitar el sobre llenado del tanque por encima del nivel de líquido del diseño, por ejemplo una alarma de alto nivel.
4.3.9. PROTECCIÓN CATÓDICA Se deberá cumplir la norma NACE RP 0575-2001, “ Interna Cathodic Systems in oil treating vessels” s e utilizaran ganodos galvánicos de aleación de aluminio distribuidos uniformemente sobre el fondo del tanque, fijados al mismo de modo que sea posible el monitoreo de la corriente. Se colocara un electrodo de referencia para realizar dicho monitoreo.
5. MARCO PRACTICO 5.1. SELECCIÓN DE MATERIALES ACERO- A36/36M Este acero fue seleccionado por ser el más comerciable en la industria, además debido a la locación en la que estará situada el tanque, no existe alto grado de corrosión y este acero es tolerable a dichas condiciones.
5.2.
CALCULO DE DIÁMETRO, ALTURA Y DETALLES CONSTRUCTIVOS DEL TANQUE Se realizara el diseño en la totalidad del cuerpo de tanque basado en la norma API 650 para el diseño.
5.2.1. DIÁMETRO Y ALTURA DEL TANQUE El diámetro y altura del tanque serán calculados en base al siguiente dato: V= 4000 m3
Fuente: [API 650,2013]
De acuerdo a la tabla anterior la API establece parámetros de diseño de acuerdo a un volumen determinado, de los cuales podemos recuperar los siguientes datos: Diámetro sugerido: 18 [m] Altura sugerida: 16.8 [m] Numero de anillos: 7 Alto de la plancha: 2.4 [m] Longitud de la plancha: 12[m]
5.2.2. ESPESOR DE LA PLANCHA SUGERIDO Para obtener el espesor de la plancha sugerida recurrimos a la siguiente tabla.
Fuente: [API 650, 2013]
Espesor de la plancha sugerido: 8.8 [mm] Cabe recalcar que los espesores de placas mostrados en esta tabla están basados en un esfuerzo de diseño máximo admisible de 145 [Mpa], una eficiencia de soldadura de 0.85.
5.2.3. CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL PARA LAS PLACAS
El material para las placas sera A-36, donde se puede recuperar los siguientes datos: Minimo esfuerzo resistente, Sy= 250 [Mpa] Minimo esfuerzo de tension= 400 [Mpa] Producto esfuerzo diseño, Sd= 160[Mpa] Esfuerzo de prueba Hidrostatico, St= 171[Mpa
