20603427 Diseno de Tanques PresentaciOn API 650 651 653 Weno

CURSO DE DISEÑO Y CONSTRUCCION, PROTECCION CATODICA, INSPECCION,

REPARACION, Y MODIFICACION DE TANQUES DE ACERO; NORMAS API-650, 651, & 653

Presentado por:Ing. Fernando Dávila T.,MBA

ASME Authorized Global Instructordavilatorresf@asme.org

INVERSIONES FIGHERCAS C.A.INVERSIONES FIGHERCAS C.A.

Generalidades y Definiciones

� Este Curso revisará las materias referentes a materiales, diseño, fabricación, erección, requisitos de pruebas, implementación de protección catódica, y criterios de inspección, reparación, y modificaciones de tanques de almacenamiento.

� Tanques de almacenamiento construidos con láminas de acero soldado de varios tamaños y capacidades, con presiones internas pequeñas (atmosférica o algo superior, pero que no excedan el peso de las planchas de techo)

� La Norma API-650 se aplica en tanques verticales, cilíndricos, construidos sobre el nivel de piso, con techo cerrado o cielo abierto.

� Presión no mayor que 2.5 lbs/plg2

� La Norma API-650 considerará en el futuro tanques sometidos a presión negativa (vacío), adicionalmente todavía hay partes por definir respecto a fuerzas externas combinadas con cargas vivas y cargas de viento.

� Esta Norma se aplica sólo a tanques cuyo fondo es totalmente soportado uniformemente y a tanques de servicio no refrigerado con una temperatura máxima de operación de 90ºC (200ºF)

� Esta Norma pretende suministrar los parámetros de construcción de tanques para petróleo, u otros productos, para que sean construidos con una seguridad y un costo razonable.

� No limita el tamaño de los tanques

Materiales

� Todas las planchas deberán ser fabricadas por un proceso de corazón abierto, horno eléctrico, o de oxígeno básico.

� Aceros producidos por un proceso de control termo-mecánico pueden ser utilizados si cumplen con las especificaciones químicas, de resistencia mecánica y espesores.

Materiales

� El espesor máximo será de 45 mm(1.75 in.)

� Las planchas utilizadas en insertos o bridas pueden ser de mayor espesor

� Las planchas mas gruesas de 40 mm(1.5 in.) deberán ser normalizadas o templadas, reducidas a grano fino, y probadas al impacto

Materiales ASTM

La ASTM especifica algunos materiales aceptables para este tipo de tanques, se puede encontrar otros materiales con mejores características y se los puede utilizar.

� ASTM A 36M/A 36 para planchas de hasta un espesor de 40mm (1.5 in.).

Materiales ASTM

� ASTM A 131M/A 131, Grado A, para planchas de un espesor máximo de 12.5 mm (0.5 in.); Grado B para un espesor máximo hasta 25 mm (1 in.); Grado CS para espesores de un máximo de 40 mm(1.5 in.); y Grado EH36 para planchas de máximo espesor de 45 mm (1.75 in).

Materiales ASTM

� ASTM A 283M/A 283, Grado C, para planchas de máximo espesor de 25 mm (1 in.)

� ASTM A 285M/A 285, Grado C, para planchas de máximo espesor de 25 mm (1 in.)

Materiales ASTM

� ASTM A 516M Grados 380, 415, 450, 485/A 516, Grados 55, 60, 65, y 70, para un espesor máximo de plancha de 40 mm(1.5 in).

� ASTM A 537M/A 537, Clase 1 y 2, para planchas hasta 45 mm(1.75 in.) de espesor máximo.

Materiales ASTM

� ASTM A 573M Grados 400, 450, 485/A 573, Grados 58, 65, y 70 para un espesor máximo de 40 mm (1.5 in.).

� ASTM A 633M/A 633, Grados C y D para planchas de un espesor máximo de 45 mm (1.75 in)

Materiales ASTM

� ASTM A 662M/A 662, Grados B y C para planchas de un espesor máximo de 40 mm (1.5 in.).

� ASTM A 678M/A 678 Grado A, para planchas de un máximo espesor de 40 mm (1.5 in.).

Materiales ASTM

� ASTM A 737M/A 737, Grado B, para planchas de un espesor máximo de 40 mm (1.5 in.).

� ASTM A 841M/A 841 para planchas de un espesor máximo de 40 mm (1.5 in.).

Materiales ASTM

� Noten que los insertos de los distintos tipos de planchas aprobados pueden ser de espesores mayores, dependiendo del material

Materiales ISO

Los materiales ISO, son equivalentes y se puede seleccionar de entre ellos materiales adecuados para nuestros tanques.

� Las planchas ISO 630 en los Grados E 275 y E 355 son aceptables dentro de las siguientes limitaciones:

Materiales ISO

� Grado E en calidades C y D para planchas hasta un espesor máximo de 40 mm (1.5 in.). Y un contenido máximo de manganeso de 1.5%

� Grado E 355 en Calidades C y D para planchas de un espesor máximo de 45 mm (1.75 in.) (insertos hasta un espesor máximo de 50 mm (2 in.)).

Materiales

� Las láminas para los techos fijos y flotantes deben cumplir con las Normas ASTM A 570M/A 570, Grado 33.

� Deben ser fabricadas en acerías por hornos de corazón abierto o proceso de oxígeno básico.

� Se pueden pedir en base a peso o espesores.

Materiales

� Los perfiles estructurales deben ser del siguiente tipo:

a. ASTM A 36M/A 36.b. ASTM A 131M/A 131c. Aceros Estructurales de AISC

Specification for Structural SteelBuildings, Allowable Stress Design.

Materiales

d. CSA G40.21-M, Grados 260W, 300W, 350W, 260WT, 300WT, y 350WT.

e. ISO 630, Grados Fe 42 y Fe 44, Calidades B,C, y D.

f. Fabricados por algún Estándar Nacional reconocido y aceptado por el comprador.

Materiales

CSA = Canadian Standard Association

Materiales� Acero “killed” o “semikilled” es el

acero sometido a un proceso de desoxidación con un agente desoxidante fuerte, como la silicona y/o el aluminio, para reducir el contenido de oxígeno a un nivel tal, que no haya reacción entre el carbono y el oxígeno durante la solidificación

Materiales

Materiales (Temperaturas mínimas de Diseño) Sin necesidad de pruebas de

impacto

Materiales

Diseño de Tanques

� Juntas verticales típicas de planchas :

Diseño de Tanques

� Juntas horizontales típicas de planchas :

Diseño de Tanques

� Juntas típicas de planchas de techo:

Diseño de Tanques

� Juntas típicas de planchas de techo:

Diseño de Tanques

� Juntas típicas de planchas de fondo:

Diseño de Tanques

El espesor mínimo nominal de planchas de fondo, deberá ser de ¼” (6mm), (10.2 lbf/ft2) excluyendo cualquier tolerancia (2003)

Diseño de Tanques

Diseño de Tanques� Juntas típicas de planchas de fondo:

Diseño de Tanques

� Consideraciones de diseño: Se debe establecer la temperatura de diseño del metal, la gravedad específica de diseño, la tolerancia de corrosión, y la velocidad de viento para diseño.

� Considerar las cargas externas si la hubiera, estas afectarán el diseño de las bocas.

Diseño de TanquesPlacas Anulares

� Deben tener un ancho radial que permita un espacio de mínimo 24”(600 mm) entre la parte interna del cuerpo y cualquier junta sobrepuesta del fondo, y al menos debe proyectarse 2” (50 mm) fuera del cuerpo del tanque.

� El ancho radial se puede calcular con la siguiente fórmula:

390 tb 215 tb(HG)0.5 (HG)0.5

tb = espesor de la placa anular, plg (mm)H = nivel máximo de liquido, ft (m)G = gravedad específica del liquido

� El espesor del cuerpo del tanque debe ser calculado con la altura del tanque H llena de agua.

� Cada anillo debe ser calculado para su altura de presión con agua, y ningún anillo inferior puede tener menor espesor que el siguiente en altura.

� El espesor de las planchas anulares no deberá ser menor que lo indicado en la siguiente tabla:

Diseño de TanquesDiseño del Cuerpo

� El espesor del cuerpo deberá ser mayor que el de diseño, incluyendo la tolerancia de corrosión, o el espesor necesario para la prueba hidrostática, pero nunca menor a:

Diseño de TanquesDiseño de Tanques Pequeños

� El espesor máximo del cuerpo es de ½”

� La temperatura mínima es de -30º C� La tensión máxima es de 21,000

lbs/plg2

� La tensión en cada anillo se calcula a 12” sobre la línea de centro de la junta mas baja del anillo que se estácalculando.

� El Factor de Eficiencia de Junta se considera como de 0.85 si se hace radiografías, y de 0.70 si no se han tomado radiografías.

2.6D(H-1)G(E)(21,000)

E = coeficiente de junta 0.85 – 0.70

t = + CA

� La capacidad de un tanque pequeño se calcula:

C = 0.14 D2H

C = capacidad en barriles de 42 gal.

COMPONENTES PRINCIPALES� Tanques de Almacenamiento:

COMPONENTES PRINCIPALES

� Tanques de Almacenamiento:

Errores de Diseño

Diseño de TanquesDiseño del Cuerpo

1. A menos que se especifique lo contrario, el diámetro nominal del tanque será el del diámetro de la línea de centro de las placas de fondo.

2. El espesor nominal es con el que se construye.

3. Cuando se especifique, las planchas con un espesor mínimo de 6 mmpueden ser sustituidas por planchas de ¼”

Diseño de TanquesEsfuerzos Permisibles

1. Se debe usar el espesor actual, sin tolerancia de corrosión, para cualquier cálculo.

2. El esfuerzo de diseño básico, Sd, deberá ser o dos tercios del esfuerzo de fluencia ó dos quintos del esfuerzo de tensión, el que sea menor.

Diseño de TanquesEsfuerzos Permisibles

3. Para el cálculo de los máximos esfuerzos durante la prueba hidrostática, se debe usar el espesor bruto de las planchas incluyendo la tolerancia de corrosión.

4. La prueba hidrostática deberá basarse en tres cuartos del esfuerzo de fluencia, ó tres séptimos del esfuerzo de tensión, el que sea menor

Diseño de TanquesCálculo del espesor

1. El método de 1 pié calcula el espesor requerido en puntos de diseño a 1 piésobre el fondo de cada anillo(0.30m).

2. Este método no debe ser usado para tanques con diámetro mayor a 200 pies (60 m).

El espesor requerido debe ser mayor que los valores calculados con las siguientes fórmulas:

2.6 D (H – 1) GSd

2.6 D (H – 1)St

+ CAtd =

El espesor requerido debe ser mayor que los valores calculados con las siguientes fórmulas SI:

4.9 D (H – 0.3) GSd

4.9 D (H – 0.3)St

+ CAtd =

Donde:td = espesor de diseño del cuerpo, plg. tt = espesor de prueba hidrostática, plg.D = diámetro nominal del tanque, piésH = nivel de diseño del liquido, plg. =

altura desde el fondo del anillo considerado hasta la parte alta del tanque, hasta la altura de cualquier rebosadero; o cualquier otro limitante especificado

Donde:G = gravedad específica del liquido a ser

almacenadoCA = tolerancia de corrosiónSd = esfuerzo permisible para las

condiciones de diseño (lbf/plg2).St = Esfuerzo permisible para la condición

de la prueba hidrostática (lbf/plg2).

Donde:G = gravedad específica del liquido a ser

almacenadoCA = tolerancia de corrosiónSd = esfuerzo permisible para las

condiciones de diseño (lbf/plg2).St = Esfuerzo permisible para la condición

de la prueba hidrostática (lbf/plg2).

3. El método de cálculo de espesores por el punto variable de diseño debe cumplir con las siguientes condiciones:

Donde:L = (6 Dt)0.5 (plg)D = diámetro del tanque, (ft).t = espesor del anillo mas bajo, (plg.)H = Máximo nivel de líquido (ft.)

4. El método de cálculo de espesores por el punto variable de diseño debe cumplir con las siguientes condiciones (SI):

L 1,000H 6

Donde:L = (500 Dt)0.5 (mm)D = diámetro del tanque, (m).t = espesor del anillo mas bajo, (mm.)H = Máximo nivel de líquido (m.)

5. Para calcular el espesor del anillo bajo, se tiene primero que calcular valores preliminares tpd y tpt para las condiciones de diseño y de prueba hidrostática, con las fórmulas dadas anteriormente

2.6 D (H – 1) GSd

2.6 D (H – 1)St

6. Los espesores del anillo mas bajo t1d y t1t para el diseño y la prueba hidrostática deben calcularse con las siguientes fórmulas:

0.463D HG 2.6HDGH Sd Sd

Para las condiciones de diseño, t1d no necesita ser mayor a tpd

t1d = 1.06 - + CA√

Igualmente, para las condiciones de prueba hidrostática, t1t no necesita ser mas grande que tpt

0.463D H 2.6HDH St St

t1t = 1.06 - √

7. En unidades S.I. los espesores del anillo mas bajo t1d y t1t para el diseño y la prueba hidrostática deben calcularse con las siguientes fórmulas:

0.0696D HG 4.9HDGH Sd Sd

Para las condiciones de diseño, t1d no necesita ser mayor a tpd

t1d = 1.06 - + CA√

También en unidades SI, para las condiciones de prueba hidrostática, t1tno necesita ser mas grande que tpt

0.0696D H 4.9HDH St St

t1t = 1.06 - √

Para calcular el espesor del segundo anillo tanto para la condición de diseño como para la condición de prueba hidrostática, se debe calcular la siguiente relación para el primer anillo:

(rt1)0.5

Donde:h1 = altura del primer anillo, plg. (mm)r = radio nominal del tanque, plg.t1 = espesor real del primer anillo, sin tolerancias, plg., utilizado para calcular t2 (diseño).

Para calcular t2 (prueba hidrostática), se debe usar el espesor total del anillo.

(rt1)0.5

Si el valor de este radio ≤ 1.375t2 = t1

Si el valor del radio ≥ 2.625t2 = t2a

Si el valor de este radio es mayor de 1.375, pero menor que 2.625 entonces:

1.25 (rt1)0.5

t2 = espesor del segundo anillo sin tolerancias

t2a = espesor del segundo anillo, en plg., calculado para un anillo superior como se indica después

t2 = t2a + (t1 – t2a) 2.1 -

Para calcular los espesores de los anillos superiores para las dos condiciones, diseño y prueba hidrostática, se debe calcular un valor preliminar tuutilizando las fórmulas dadas para td y tt y entonces la distancia x del punto variable de diseño desde la parte inferior del anillo debe ser calculada usando el menor valor obtenido de la siguiente manera:

x1 = 0.61 (rtu)0.5 + 3.84 CH

x2 = 12 CH

x3 = 1.22 (rtu)0.5

Donde.tu = espesor del anillo superior en la costura,

plg.C = [K0.5 (K – 1)]/(1 + K1.5)K = tL / tutL = espesor del anillo inferior en la costura,

plg.H = nivel de liquido por diseño, ft.

En unidades SI, tenemos:

x1 = 0.61 (rtu)0.5 + 3.20 CH

x2 = 1000 CH

x3 = 1.22 (rtu)0.5

El espesor mínimo tx para los anillos superiores debe ser calculado para las dos condiciones, diseño (tdx) y condición de prueba hidrostática (ttx) utilizando el menor valor de x obtenido anteriormente.

2.6 D (H – )GSd

2.6 D (H – )St

tdx = + CA

El espesor mínimo tx en unidades SI, será:

4.9 D (H – )GSd

4.9 D (H – )St

tdx = + CA

Cálculo del Espesor por Análisis Elástico:

� Para tanques donde L/H > 2 la selección del espesor del tanquueestará basada en un análisis elástico que demuestre que los esfuerzos circunferenciales calculados de las planchas del cuerpo deben ser menores que los esfuerzos admisibles dados en la Tabla 3-2.

Cálculo del Espesor por Análisis Elástico:

� Las condiciones de límites para el análisis deberán asumir un momento plástico total causado por la fluencia de la plancha debajo del cuerpo y un crecimiento radial cero.

Diseño de TanquesBoquillas (Nozzles)

� Las boquillas cerca del fondo del tanque son las mas críticas pues tienden a girar con la deformación del tanque durante las pruebas hidrostáticas o por operación.

� Los refuerzos de estas tomas deberán considerar no solo la condición estática, sino las cargas transmitidas por la tubería que se empata.

� Las cargas externas tienen que ser minimizadas, o las conexiones deberán ser relocalizadas fuera del área de rotación.

� Toda apertura mayor a 2” NPS deberátener refuerzo.

� El área mínima de la sección recta del refuerzo no deberá ser menor que el producto del diámetro vertical de la apertura y el espesor nominal de la plancha.

� Excepto para las tapas de limpieza y conexiones, todos los refuerzos deberán ser hechos dentro de una distancia arriba y debajo de la línea de centro de la apertura, igual a la dimensión vertical del agujero del tanque.

� El refuerzo debe ser provisto por:� La brida de acople del accesorio� La placa de refuerzo� La porción del cuello del accesorio

que pueda ser considerado como refuerzo.

� Exceso de espesor de la plancha del tanque.

� Material del cuello de la boquilla.

� Una distancia mínima de 3” (75 mm) se debe mantener entre la puntera de una suelda alrededor de una boquilla sin refuerzo y la puntera de la soldadura del primer anillo al fondo.

• Por mutuo acuerdo, las aperturas circulares y planchas de refuerzo si se utiliza, pueden ser colocadas en una junta soldada horizontal o vertical, cuidando de que se mantengan las distancias mínimas y que se realicen radiografías de las juntas soldadas.

� Las juntas soldadas deben ser 100% radiografiadas por una longitud igual a tres veces el diámetro de apertura.

Diseño de TanquesEntradas de Hombre (Manholes)

� Las entradas de hombre son boquillas de tamaños predeterminados y se puede admitir otras formas y tamaños.

� Los refuerzos deben tener un agujero roscado de ¼” para hacer la prueba de fuga en las soldaduras.

� El agujero debe estar localizado en el eje horizontal y estar abierto.

Diseño de TanquesBoquillas en los anillos y bridas

� Deben ser de acuerdo a las figuras normalizadas, pero se puede permitir otras formas.

� Los refuerzos deben tener un agujero roscado de ¼” para hacer la prueba de fuga en las soldaduras.

� El agujero debe estar localizado en el eje horizontal y estar abierto a la atmósfera.

Diseño de TanquesPuertas de Limpieza

� Las puertas de limpieza deben ubicarse en zonas adecuadas y accesibles para la función que tendrán.

� Deben tener acceso para retirar los materiales que se saquen por ahí, y no deben tener interferencias con tuberías de proceso.

� La apertura debe ser rectangular pero con los filos redondeados con un radio igual a ½ la altura mayor de la apertura.

� La apertura reforzada debe ser completamente preensamblada y tratada térmicamente antes de instalarse en el tanque.

� El área de la sección recta del refuerzo de la parte superior debe calcularse como sigue:

� K1 ht2

Acs ≥

� K1 ht2

� Acs = sección recta del refuerzo en la parte superior (plg2)

� K1 = coeficiente de área de la figura

� h = altura del claro de la apertura (plg.)

� t = espesor del anillo (plg)

Acs ≥

� El ancho mínimo de la placa de refuerzo en el fondo del tanque debe ser de 10” más el espesor combinado de la plancha de la apertura y la plancha de refuerzo del anillo.

� El espesor mínimo de la plancha de refuerzo del fondo, se calcula con la siguiente fórmula:

� tb = espesor mínimo de la plancha de refuerzo del fondo (plg.)

� h = altura vertical del claro de la apertura (plg.).

� H = nivel de liquido máximo (ft).� G = gravedad específica no menor a 1.0

14,000 310tb = + √ HG

Diseño de TanquesPuertas de Limpieza (SI)

� tb = espesor mínimo de la plancha de refuerzo del fondo (mm.)

� h = altura vertical del claro de la apertura (mm.).

� H = nivel de liquido máximo (m).� G = gravedad específica no menor a 1.0

360,000 170tb = + √ HG

Diseño de TanquesBocas de Limpieza

� Se puede tener bocas o conexiones de limpieza en el fondo del tanque bajo ciertas condiciones:� Deberá soportar las mismas

cargas de diseño, presión de prueba, viento, terremoto, etc., de forma que no sufra las uniones del fondo.

� La altura máxima h, de la apertura en el anillo cilíndrico, no debe exceder 36”

� El espesor mínimo de la placa de transición en el fondo seráde ½”

� Se puede instalar conexiones de limpieza usando un mismo poncho de refuerzo, pero la distancia entre líneas de centro de las boquillas no será menor a 1.5 (b1 + b2 + 2.5”), donde b1 y b2 son los anchos de las aperturas adyacentes, ó 24”, el que sea mayor.

� El ancho de cada apertura, b, se obtiene de la tabla 3-12

� Si no comparten la plancha de refuerzo, deben tener 36” de holgura entre las planchas de refuerzo.

� Todas las soldaduras deben ser 100% radiografiadas.

� Las sueldas de unión con el fondo deberán ser examinadas visualmente y con un método como partícula magnética

� Todas las inspecciones deberán hacerse después del tratamiento térmico, pero antes de la prueba hidrostática.

Diseño de Tanques

Diseño de TanquesBoquillas en el Cuerpo

� Se pueden instalar boquillas permanentes en el cuerpo del tanque pero su eje de soldadura deberá estar alejado por lo menos 3” de una junta horizontal, y al menos 6” de cualquier junta vertical.

� Las soldaduras pueden cruzar juntas verticales u horizontales probando que las sueldas son continuas y que el ángulo de incidencia entre las dos sueldas es mayor o igual a 45º

Diseño de TanquesBoquillas en el Cuerpo

� Elementos temporales deberán hacerse preferentemente antes de soldar los anillos.

� Los espacios indicados, serán los mismos

� Los elementos temporales deben removerse, y cualquier daño deberá repararse

Diseño de TanquesBoquillas en los anillos y bridas

� Se puede instalar boquillas con otros ángulos que no sea 90º con la plancha, pero aumentando el tamaño de la placa de refuerzo.

� Boquillas de hasta 3” para pozuelos de termómetros, o toma de muestras pueden instalarse a un ángulo de 15º o menos con la perpendicular, sin modificar el refuerzo.

Diseño de TanquesTratamiento Térmico de Alivio de

Tensiones

� Todas las puertas de limpieza y accesorios grandes deben ser tratados térmicamente para aliviar las tensiones luego de ser ensamblados y antes de ser instalados en el tanque, o después de ser instalados si todo el tanque va a ser sometido a tratamiento térmico.

Tensiones

� El rango de temperaturas para el alivio de tensiones es entre 1100º F a 1200º F (600º C – 650º C) por una hora por pulgada de espesor de pared.

� El ensamble debe incluir la plancha de piso o anular y la soldadura de la brida al cuello.

Tensiones

� Cuando no se puede llegar a los 1100º F (600º C) se puede usar otras temperaturas por mas tiempo.

Diseño de TanquesBocas de Techo

� Las entradas de inspección deben construirse de acuerdo a la figura, si se espera realizar trabajos con el tanque en operación, la entrada deberá reforzarse.

� Las boquillas sobre el techo deben tener bridas normalizadas, y deben construirse de acuerdo a las tablas.

� Las aperturas rectangulares son similares a las redondas, deben tener sus refuerzos.

� Las tapas no deben ser menores a ½” de espesor.

� Deben resistir el peso de una persona de 250 lb. Parada en el centro de la tapa.

� Tapas con bisagras no pueden usarse en tanques con presión interna.

� Se debe tener cuidado en el diseño de las tapas rectangulares, y en los pernos de sujeción.

Diseño de TanquesDrenajes de Fondo

� Los drenajes de fondo se utilizan cuando no hay puertas o tapas de limpieza de fondo, ó como auxiliares diarios para estas tapas o puertas de limpieza.

� Los drenajes de fondo se utilizan continuamente cuando hay muchos depósitos o sedimentos sólidos durante el proceso.

� Los drenajes de fondo sirven para desalojar el agua de formación que se decanta en la parte inferior del tanque, junto con sedimentos en suspensión.

Diseño de TanquesRefuerzos Estructurales

� Soporte para el cable de los andamios, debe estar lo mas cerca del centro del tanque.

� Plataformas, Camineras, Escaleras de Acceso.

� Son elementos de servicio, que muchas veces pueden ser diseñados como refuerzos estructurales al mismo tiempo.

� Deben ser diseñados de forma práctica y ser funcionales.

� Cuidar los espacios mínimos para los operadores, evitar interferencia con instrumentos o boquillas.

� Cuidar el espacio entre peldaños en las escaleras, deben tener una altura adecuada para evitar el esfuerzo innecesario.

� Refuerzos contra vientos,

� Todo tanque abierto en la parte superior, necesita los anillos de refuerzo para mantener su redondez contra las fuerzas de viento.

� Los refuerzos se instalarán en el tope del tanque o cerca del tope, preferentemente en la parte externa.

� Estos refuerzos se construirán con materiales estructurales, dependiendo del tamaño y espesor.

� El mínimo tamaño a usar será el ángulo de 2 ½” x 2 ½” x ¼”.

� El espesor mínimo de cualquier elemento de refuerzo será de ¼”

� Cuando los anillos de refuerzo están localizados mas bajo que 2 pies del tope del tanque, se usarán ángulos de 2 ½” x 2 ½” x 3/16” para anillos de 3/16” de espesor, y ángulos de 3” x 3”x ¼” para anillos de más de 3/16” de espesor, o con perfiles estructurales con un modulo de sección equivalente.

� Los refuerzos que puedan retener liquido, deberán tener agujeros de drenaje.

� Las sueldas cuando crucen cordones verticales, deberán estar ubicadas a 6” de la junta vertical.

� Los refuerzos utilizados como camineras deberán tener un ancho mínimo de 24”.

� Deberán ser ubicados 42” debajo del filo superior del tanque y deberán tener un pasamano en la parte externa.

� En los elementos estructurales debemos tomar en cuenta el momento rectangular de inercia I , y el eje neutral c que pasa por el centro de gravedad de la sección.

� La expresión I/c es lo que se denomina el módulo de la sección.

� El valor mínimo del módulo de sección del refuerzo será:

� Z = 0.0001 D2H2

Donde:Z = módulo de sección mín. (plg3)D = diámetro nominal del tanque (ft)H2= altura del anillo del tanque (ft).

� El valor mínimo del módulo de sección del refuerzo será en unidades SI:

� Z = D2H2/17Donde:

Z = módulo de sección mín. (cm3)D = diámetro nominal del tanque (m)H2= altura del anillo del tanque (m).

� Refuerzos intermedios:

� La altura máxima de un sector de anillos sin refuerzo se calcula con la siguiente fórmula:

DH1 = 600,000t√

Donde:H1 = distancia vertical (ft) entre el refuerzo intermedio y el ángulo de tope.t = espesor del anillo de tope (plg.)D = diámetro nominal del tanque (ft)

� Refuerzos intermedios unidades SI:

� La altura máxima de un sector de anillos sin refuerzo en unidades SI se calcula con la siguiente fórmula:

DH1 = 9.47 t√

Donde:H1 = distancia vertical (m) entre el refuerzo intermedio y el ángulo de tope.t = espesor del anillo de tope (mm.)D = diámetro nominal del tanque (m)

� Una velocidad de viento de diseño (V) de 100 mph, que imponen una presión dinámica de 25.6 lbf/ft2.

� La velocidad es incrementada por 10% por una altura sobre la tierra o un factor de ráfaga, asíla presión es incrementada a 31 lbf/ft2.

� Una presión adicional de 5 lbf/ft2se añade por tiro hacia dentro asociado con tanques abiertos o por vacío interno en tanques cerrados.

� Se obtiene así un total de 36 lbf/ft2.

� Para motivos de este curso, esta presión será el resultado de la presión de viento a 100 mph a 30 ft. sobre el nivel de piso

Después de determinar la altura máxima de cuerpo sin refuerzo H1, se calcula la altura del cuerpo de la siguiente manera:

a) Cambie el ancho actual de cada anillo en un ancho corregido siguiendo una secuencia que parte del espesor del anillo mas alto, con la siguiente fórmula:

tuniforme5

tactual

donde:Wtr = ancho secuencial de cada anilloW = ancho actual de cada anillo (plg).tuniforme = espesor del anillo de topetactual = espesor ordenado del anillo para el que se está revisando el valor

Wtr = W √

b) Sume los anchos secuenciales de los anillos. La suma de todos los anchos corregidos dará la altura del cuerpo corregida.

c) Si la altura del cuerpo corregida es mayor que la máxima altura calculada H1, se necesita un refuerzo intermedio.

d) El refuerzo debe localizarse a media altura del cuerpo.

� Refuerzos intermedios:� Los refuerzos intermedios deben

colocarse alejados de las costuras horizontales, en una distancia no menor a 6” (150 mm).

� Si en el diseño coincide dentro de esta zona, es preferible el instalarle debajo de la costura, revisando la altura total sin refuerzo.

� Refuerzos intermedios:� El mínimo del módulo de la sección

del refuerzo será:

Z = 0.0001 D2 H1

Z = módulo de sección (plg3)D = diámetro del tanque (ft)H1= distancia vertical al tope (ft).

� Refuerzos intermedios:� El módulo mínimo en SI, será:

Z = D2 H1 / 17

Z = módulo de sección (cm3)D = diámetro del tanque (m)H1= distancia vertical al tope (m).

� Refuerzos intermedios:� Cuando es necesario colocar un

refuerzo intermedio a una altura menor que H1, la distancia se calcula con la siguiente fórmula:

H1´= 1.47 (Dt)0.5

D = diámetro del taque (ft)t = espesor de la plancha reforzada (plg)

� Refuerzos intermedios:� En unidades SI:

H1´= 13.4 (Dt)0.5

D = diámetro del taque (m)t = espesor de la plancha reforzada (mm)

Diseño de TanquesTechos y Cubiertas

� Todos los techos y estructuras soportantes deberán ser diseñadas para soportar una carga muerta y una carga viva uniforme no menor que 25 lbf/pie2 de área proyectada.

� Las planchas de cubiertas deberán tener un espesor mínimo de 3/16”.

� La tolerancia para corrosión se añadirá al espesor de diseño.

� Las planchas de techos cónicos soportados no deberán fijarse a los miembros de soporte.

� Todos los miembros estructurales internos o externos deberán tener un espesor nominal mínimo de 0.17” (~3/16”).

� Las planchas de techo se unirán al ángulo de filo con un cordón continuo solo en el lado superior

� El espesor mínimo de cualquier elemento estructural incluyendo la tolerancia de corrosión en el lado expuesto, no será menor de ¼”para columnas, soportes, vigas o refuerzos que por diseño estén para resistir fuerzas compresivas de 0.17” H2O.

� Los radios máximos de ligereza de los elementos estructurales para columnas L/rc no debe exceder 180.

� Para otros elementos a compresión, el valor L/r no debe exceder 200.

� Para otros miembros, excepto varillas de amarre, cuyo diseño se basa en fuerzas de tensión, el valor L/r no debe exceder de 300.

� L = longitud libre, plg.� rc = menor radio de giro de la

columna, plg.� r = radio de giro gobernante, plg.

Diseño de TanquesTechos Cónicos Soportados

� La pendiente será del 6% (3/4” en 12”) o mayor.

� Los radios estarán espaciados en el circulo externo a no mas de 2Π ft. (6.28 ft.)

� La separación entre los anillos internos no será mayor a 5.5 ft.

� En zonas sísmicas, se colocarán varillas de ¾” entre los radios en el anillo exterior.

Diseño de TanquesTechos Cónicos Soportados

� Si se usan vigas H o I como radios, no es necesario las varillas de amarre.

� Las columnas serán fabricadas de elementos estructurales o tubos de acero, cuando se utiliza tubos, debe dejarse sellando los tubos, o proveer drenajes y venteas.

Diseño de TanquesTechos Cónicos Auto Soportantes

� El espesor de las planchas no serámenor de 3/16”

� Espesor mínimo = ≥ 3/16”

� Espesor máximo = ½”, excluyendo la tolerancia de corrosión.

� θ = ángulo de los elementos del cono con la horizontal.

� D = diámetro nominal del tanque (ft).

400 sen θ

� Cuando la suma de las cargas muertas y cargas vivas supera el valor de 45 lbf/pie2, el espesor debe incrementarse de acuerdo al siguiente radio:

carga viva + carga muerta45 lbf/pie2√

� Deben cumplir con las siguientes condiciones:

� θ ≤ 37 grados (pendiente = 9:12)� θ ≥ 9.5 grados (pendiente = 2:12)

Diseño de TanquesDomos Auto Soportantes y Paraguas

� El espesor de las planchas no debe ser menor a 3/16”

� Deben cumplir con los siguientes requisitos:

� Radio mínimo = 0.8 D

� Radio máximo = 1.2 D

Diseño de TanquesDomos Auto Soportantes y Paraguas

� Espesor mínimo = + C.A. ≥ 3/16”

� Espesor máximo = ½”, excluyendo la tolerancia de corrosión

� D = diámetro del tanque, (pies)� rr = radio del techo, (pies)

Diseño de TanquesCargas de Viento y Estabilidad de Vuelco

� La carga de viento se basa en vientos de hasta 100 millas/hora (160 KPH).

� La presión de viento será de 30 lbf/pie2 en superficies verticales planas, 18 lbf/pie2 en proyecciones de superficies cilíndricas, y 15 lbf/pie2 en proyecciones de superficies cónicas y de doble curva.

� En caso necesario, las cargas de viento se ajustarán de acuerdo al siguiente radio:

� (V/100)2 en MPH,

� (V/160)2 en KPH

� Para un tanque sin anclajes, el momento de vuelco por la presión de viento no deberá exceder 2/3 del momento de resistencia de carga muerta, excluyendo cualquier contenido y se calcula:

2 WD3 2

� M = momento de vuelco por el viento, pies-lbf

� W = peso del tanque, menos tolerancias, mas cargas muertas, menos empujes internos, lbf.

� D = diámetro del tanque

� Cuando se requiere anclajes, la carga de tensión por anclaje es:

4M WdN N

tB = carga de tensión por anclaje, lbfd = diámetro del circulo de anclaje, ftN = número de anclajes

tB = -

� Los anclajes se espaciarán a un máximo de 10 pies.

� El deslizamiento de los tanques se calcula con un factor de fricción máximo de 0.40 multiplicado por la fuerza contra el fondo del tanque.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� El proceso de soldadura se

escogerá de acuerdo a las necesidades y condiciones, y se procederá a calificarlo junto con la calificación de soldadores, de acuerdo a la ASME Sección IX.

� En juntas verticales se acepta socavados máximo de 1/64”

� En juntas horizontales, se acepta un socavado máximo de 1/32”

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Los refuerzos de soldaduras

deberán mantenerse dentro de los siguientes límites:

� Todas las sueldas provisionales deberán ser removidas con cuidado

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Los fondos deben ser soldados

siguiendo un procedimiento que permita la menor distorsión de las planchas.

� La soldadura del primer anillo al fondo prácticamente debe terminarse antes de completar las sueldas de fondo dejadas para compensar la deformación del fondo.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Las planchas del cuerpo pueden ser

alineadas por clips metálicos colocados en el fondo, luego se procede a puntear las planchas con el fondo, antes de comenzar la soldadura continua entre el fondo y el primer anillo.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Las planchas del cuerpo deben

retenerse en posición firme mientras se sueldan.

� En juntas verticales el desalineamiento para planchas mayores de 5/8” no debe exceder de 10% del espesor de la plancha o 1/8” el que sea menor.

� En planchas menores de 5/8”, este no debe exceder de 1/16”

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� En juntas horizontales, la plancha

superior no debe proyectarse sobre la plancha inferior en ningún punto por mas de 20% del espesor de la plancha de arriba, con una proyección máxima de 1/8”.

� Para planchas menores de 5/16” de espesor, la máxima proyección estará limitada a 1/16”.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Las sueldas completadas de partes

o piezas con alivio de tensiones deben ser examinadas visualmente, y con un método aprobado como liquido penetrante o partícula magnética, después del alivio de tensiones, pero antes de la prueba hidrostática.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Techos y fondos se prueban con

líquidos penetrantes en las costuras, o con una campana neumática con una solución de jabón o detergente apropiada.

� La junta del primer anillo con el fondo, se prueba luego de terminada la soldadura interna, con líquidos penetrantes o un solvente como el diesel o nafta.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Prueba hidrostática:� Se llena con agua hasta el nivel

máximo, H y se lo mantiene durante un período de tiempo suficiente.

� Si es un tanque con techo hermético, se lo llena hasta 2”sobre la suelda del techo con el anillo superior.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Prueba hidrostática:� Si no hay agua suficiente, se puede

hacer pruebas con líquidos penetrantes, o con una campana de vacío, o con presión neumática.

� En ciertos casos, se puede usar una combinación de cualquiera de estos métodos.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Reparaciones:� Todos los defectos deben ser

reparados.� Perforaciones menores,

porosidades, rajaduras, y cualquier otros defectos deben ser reparados con soldadura, no se permite pasteados o rellenos.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Reparaciones:� Si el tanque ha sido llenado con

agua, las reparaciones debe hacerse con el nivel de agua al menos 1 pié mas bajo del sitio de reparación.

� Si el daño es cerca del fondo, el tanque debe vaciarse y secarse.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Reparaciones:� No se permiten reparaciones en

tanques que han estado llenos de petróleo, hasta que se vacíe y desgasifique completamente el tanque.

� Todas las líneas de conexión deben sellarse antes de cualquier reparación.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques� Tolerancias:� La verticalidad medida a plomo

desde el tope del tanque al fondo, no debe exceder de 1/200 de la altura del tanque.

� Este mismo criterio rige para las columnas o elementos estructurales.

MontajeMontaje de Tanquesde Tanques

� Tolerancias:� Los anillos no deben exceder los

límites indicados anteriormente.� En redondez, el radio medido a 1

pie sobre el fondo, no debe exceder los siguientes límites:

± 32 (11/4)≥ 75(250)

± 25 (1)De 45(150) a < 75(250)

Tolerancia de Radio mm( plg.)

Diámetro del tanque m(ft)

± 19 (3/4)De 12(40) a < 45(150)

± 13 (1/2)< 12 (40)

� Desviaciones Locales:

� Desviaciones en sueldas verticales (picos) no deben exceder 13 mm(1/2”).

� Para la medida se utiliza un calibrador con la curva del tanque de 36” de largo.

� Desviaciones Locales:

� Las desviaciones en sueldas horizontales no deben exceder 13 mm (1/2”)

� Para la medida se utiliza un calibrador recto vertical de 36” de largo.

� Fundaciones o Bases:� Cuando se especifica fundaciones

planas, y se usa anillo, este debe estar nivelado dentro de ± 3mm (1/8”) en cualquier parte de 9 m (30 ft) de la circunferencia, y dentro de ±6mm (1/4”) en el total de la circunferencia.

� Fundaciones o Bases:� Si no se usa anillo, la fundación debe

estar dentro de un nivel de ± 3 mm(1/8”) en cualquier parte de 3 m (10 ft) de circunferencia y dentro de ±13mm (1/2”) en la circunferencia total.

� Fundaciones o Bases:� Si se usa una losa plana, los

primeros 0.3m (1ft) de fundación deberá cumplir como el anillo, el resto de la losa debe tener una precisión de nivel de ± 13mm (1/2”) del nivel de diseño.

� Fundaciones o Bases:� Cuando se pide una base con

pendiente las tolerancias serán:� Si se usa anillo, ±3 mm (1/8”) en

cualquier circunferencia de 9 m(30 ft), y ± 6 mm(1/4”) en el total de la circunferencia.

� Fundaciones o Bases:� Si no se usa anillo, la tolerancia será

de: ±3 mm (1/8”) en cualquier circunferencia de 3 m(10 ft), y ± 13mm(1/2”) en el total de la circunferencia.

� Radiografías:� Se requiere tomar radiografías a

todas las juntas del cuerpo, de las planchas anulares, y conexiones de limpieza de fondo.

� No es obligatorio para las planchas de techo, ni de fondo, tampoco para el ángulo de tope, la unión del cuerpo al fondo, soldaduras en bocas, ni accesorios.

� Radiografías:� Para soldaduras en las que el menor

espesor es de 3/8”, se toma una radiografía en cualquier punto de los primeros 10 pies de cada junta vertical, de cada espesor, y de cada operador.

� Luego se toma una radiografía adicional por cada 100 pies o fracción del mismo tipo y espesor de junta.

� Radiografías:� Si el espesor es mayor a 3/8” pero

menor o igual a 1”, se tomarán radiografías igual numero que antes, pero además todas las juntas horizontales con verticales deberán ser radiografiadas, con 3” de la suelda vertical y 2” de suelda horizontal a cada lado de la intersección.

� Radiografías:� En el primer anillo, se deben tomar

dos radiografías en cada vertical, una de las radiografías deberá estar tan cerca del fondo como sea posible.

� En las juntas verticales de anillos de espesor mayor a 1” se debe tomar radiografía total a todas las juntas.

� Radiografías:� Todas las uniones de juntas

horizontales con verticales deberán también ser radiografiadas en estos espesores.

� La soldadura alrededor de la periferia de una boquilla o entrada inserta, debe ser completamente radiografiada.

� Radiografías:� En las juntas horizontales se debe

tomar una radiografía en los primeros 10 pies de suelda del mismo espesor.

� Después se tomará una radiografía por cada 200 pies adicionales o fracción de junta horizontal del mismo tipo y espesor.

SEGUNDA PARTESEGUNDA PARTE

API API -- 651651

PROTECCIÓN CATÓDICA DE TANQUES EXTERIORES PARA

ALMACENAMIENTO DE PETROLEO

Generalidades y DefinicionesGeneralidades y Definiciones

� Se aplica en tanques mayores de 500 barriles de capacidad.

� Ánodo: Electrodo de una celda electroquímica en el cual ocurre la oxidación (corrosión).

� Cátodo: Electrodo de una celda electroquímica sobre el cual ocurre una reacción de reducción.

� Protección Catódica: Una técnica para reducir la corrosión de una superficie metálica convirtiendo toda la superficie en el cátodo de una celda electroquímica.

� Corrosión: La deterioración de un material, usualmente un metal, que resulta de una reacción con el medio.

� La corrosión en un metal es un proceso electroquímico, una combustión fría.

� Para que haya corrosión, deben existir áreas con diferencias de potencial eléctrico sobre la superficie del metal.

� Estas áreas deben estar eléctricamente conectadas y en contacto por medio de un electrolito

� Hay cuatro componentes en cada celda de corrosión: un ánodo, un cátodo, un eslabón que conecta el ánodo con el cátodo, y un electrolito.

� En el ánodo, el metal base se corroe soltando electrones y formando iones de metal positivos. Para el acero, la reacción anódica es: Fe Fe+2 + 2e-

� En e cátodo, la reacción química toma lugar usando electrones liberados en el ánodo, no hay corrosión.

� Una reacción catódica es: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-

� El metal produce una vía para que los electrones liberados en el ánodo fluyan hacia el cátodo.

� El electrolito tiene iones cargados positivamente y cargados negativamente que son atraídos por el cátodo y el ánodo respectivamente.

� La mayoría de los suelos húmedos son el común electrolito para superficies externas como el fondo del tanque, mientras que el agua y los sedimentos son el electrolito para las partes internas.

ee-- OO22

OHOH--

OO22AceroAcero

FeFe+2+2

MedioMedio

(suelo o agua)(suelo o agua)

áánodonodo ccáátodotodoAA

� Áreas con baja concentración de oxígeno llegan a ser anódicas y áreas con alta concentración llegan a ser catódicas

Mecanismos de CorrosiMecanismos de Corrosióónn

� Corrientes desviadas, o corrientes de interferencia viajan por el suelo electrolito y llegan a estructuras desprotegidas.

Mecanismos de CorrosiMecanismos de Corrosióónn� Corrientes desviadas, o corrientes de

interferencia.

Mecanismos de CorrosiMecanismos de Corrosióónn� Corrientes desviadas, o corrientes de

interferencia como prevenir.

� Corrosión galvánica, ocurre cuando dos metales de diferente composición (diferente potencial electrolítico) se conectan por un medio electrolito (suelo)

InformaciInformacióón Histn Históóricarica

� Diseño de las bases� Plano del sitio, incluyendo layout� Fechas de construcción� Propiedades del suelo y resistividad� Tabla de agua� Presencia y tipos de recubrimientos

o láminas

InformaciInformacióón Histn Históóricarica

� Reparaciones realizadas� Cambios en las condiciones de suelo� Membrana de contención secundaria� Fondo secundario� Protección catódica existente en

estructuras cercanas� Mantenimientos� Expectativa de vida útil� Ubicación de rectificador

Tipo de Servicio del TanqueTipo de Servicio del Tanque

� Tipo de producto almacenado� Temperatura del producto� Presencia y profundidad de fondos

de agua� Frecuencia de llenado y descarga

Registros de InspecciRegistros de Inspeccióón/Corrosin/Corrosióónn

� Inspección del tanque (API 653)� Registros de rata de corrosión� Problemas de corrosión en tanques

cercanos� Corrosión en tanques de

construcción similar

� Problemas de corrientes parásitas� Diseño y rendimiento de sistemas

previos de protección contra la corrosión

� Inspecciones de potenciales de la estructura-suelo

� Corrosión interna, la experiencia dicta que la corrosión puede ocurrir en la superficie interna del fondo del tanque, y esta puede ocurrir por:

� Conductividad (sólidos disueltos)� Sólidos suspendidos� Nivel de PH� Gases disueltos CO2, H2S, ó O2

MMéétodos de Proteccitodos de Proteccióón Catn Catóódicadica

� Galvánico.

� Corriente impresa.

� Galvánico, usa un metal mas activo que la estructura a proteger para suministrar la corriente requerida para detener la corrosión.

� El metal mas activo se llama ánodo, y se lo conoce comúnmente como ánodo galvánico o ánodo de sacrificio.

� El ánodo se conecta eléctricamente a la estructura a ser protegida y se lo entierra.

� El metal activo del ánodo se corroe (es sacrificado) mientras que la estructura de metal (cátodo) se protege.

� Para ánodos galvánicos enterrados se usa magnesio y zinc.

� Los ánodos se distribuyen alrededor del perímetro del tanque o se entierran debajo del fondo del tanque.

� Estos sistemas se utilizan con tanques pequeños.

� Ventajas del sistema galvánico:�No se requiere de energía�Es de fácil instalación�La inversión es baja para tanques pequeños

�Los costos de mantenimiento son mínimos

�Los problemas de interferencia son raros

�No se requiere una supervisión continua.

� Desventajas del sistema galvánico:�El potencial manejado es limitado�La salida de corriente es baja�Este método se limita su uso a terrenos de baja resistividad

�No es práctico para proteger grandes estructuras expuestas

� Corriente Impresa, usa corriente directa, usualmente provista por un rectificador conectado a una fuente de CA.

� El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua.

� La corriente continua fluye al ánodo enterrado de corriente impresa, del ánodo va a través del suelo electrolito, y completa al llegar al fondo del tanque.

� Ventajas del sistema de corriente impresa:�Disponibilidad de alto potencial de envío

�Salida alta de corriente capaz de proteger grandes estructuras

�Capacidad de salida de corriente variable

�Aplicable a la mayoría de resistividades de terrenos.

� Desventajas del sistema de corriente impresa:�Posibles interferencias a otras estructuras

�Pérdida de energía significa pérdida de protección

�Costos altos de operación y mantenimiento

�Costos elevados para instalaciones pequeñas

� Desventajas del sistema de corriente impresa:�Ubicación de los rectificadores, debe ser segura y protegida

�Aspectos de seguridad de la conexión del polo negativo

�Necesita monitoreo frecuente

� Los ánodos de corriente impresa utilizados en tierra son hechos de grafito, acero, silicón puro, hierro fundido, o una mezcla de óxidos de metal con titanio.

� Los ánodos se entierran en un cilindro relleno de coke para extender su vida y reducir la resistencia del circuito.

� Estos ánodos pueden ser enterrados en sitios remotos, pueden ser distribuidos alrededor del tanque, instalados debajo del tanque, o instalados en fosas profundas.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica� Los sistemas de protección

catódica son diseñados e instalados para prevenir la corrosión de los fondos de los tanques.

� Deben entregar y distribuir suficiente corriente al fondo del tanque.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica� Debe suministrar un tiempo de

vida útil adecuado de los ánodos.

� Debe prever tolerancias para cambios en los requerimientos de corriente con el tiempo.

� Colocar cables, ánodos, rectificadores, y estaciones de prueba donde no los dañen.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica� Debe tener mínima interferencia

con otras estructuras vecinas.� Suministrar suficientes puntos de

control para determinar la efectividad de la protección al fondo del tanque.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica� Deberá desarrollar un potencial

negativo (catódico) de al menos 850 mV con la corriente aplicada de protección catódica.

� Este potencial se mide con respecto al electrodo saturado de cobre/ cobre sulfato de referencia.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica� Debe medirse un potencial

polarizado negativo de al menos 850 mV relativo al electrodo.

� Un mínimo de 100 mV de polarización catódica debe medirse entre la superficie metálica del fondo del tanque y un electrodo de referencia en contacto con el electrolito.

DiseDiseñño de Sistemas de Proteccio de Sistemas de Proteccióón n CatCatóódicadica

POZO PROTECCION CATODICAPOZO PROTECCION CATODICA

COLOCACION DE CARBONCOLOCACION DE CARBON

INSTALACION DE ANODOINSTALACION DE ANODO

SEPARACION DE ENCAMISADOSEPARACION DE ENCAMISADO

INSTALACION DE ANODOINSTALACION DE ANODO

CABLE CONECTORCABLE CONECTOR

EQUIPO DE TRABAJOEQUIPO DE TRABAJO

TERCERA PARTETERCERA PARTE

API API -- 653653

INSPECCIÓN, REPARACIÓN, ALTERACIÓN Y

RECONSTRUCCIÓN DE TANQUES

GeneralidadesGeneralidades� Cubre todos los tanques

construidos de acuerdo al API-650 y por el anterior API 12C.

� Busca dar los requisitos mínimos para mantener la integridad de los tanques después de que han sido puestos en servicio y dirige las inspecciones, reparaciones, alteraciones, reubicaciones y reconstrucciones

GeneralidadesGeneralidades� Muchas de los requisitos

indicados en la API-650 se aplican en las tareas de mantenimiento, reparaciones, alteraciones o recalificación tanques en operación.

� En caso de conflicto mandan los requisitos de esta norma para tanques en operación.

GeneralidadesGeneralidades

� Si no hay detalles de diseño y construcción, se tiene que usar los mandatos de la API-650.

� Se debe usar también la asesoría de la norma API- RP 579 Recommended Practice forFitness-for-Service.

Alteraciones o Reparaciones Alteraciones o Reparaciones MayoresMayores� Instalar una boquilla mayor a

12” dentro del nivel de diseño de liquido.

� Instalar un accesorio a una distancia cercana a 12” del cuerpo del tanque.

� Remover y reemplazar o añadir una plancha dentro del nivel de diseño de liquido.

Alteraciones o Reparaciones Alteraciones o Reparaciones MayoresMayores� Remover o reemplazar material

de una placa anular que exceda de 12”.

� Remoción completa o parcial y reemplazo de mas de 12” de una unión vertical en el cuerpo del tanque o sueldas radiales que unen las placas anulares.

Alteraciones o Reparaciones Alteraciones o Reparaciones MayoresMayores� Instalar un nuevo fondo, excepto

si:1. Las placas anulares permanecen

intactas2. Si no hay placas anulares, la

alteración no incluye sueldas en el fondo dentro de las áreas críticas.

Alteraciones o Reparaciones Alteraciones o Reparaciones MayoresMayores� Remover o reemplazar parte de

las soldaduras de unión del cuerpo al fondo, o al anillo anular.

� Levantar el cuerpo con ayuda de gatas o sistemas similares.

EvaluaciEvaluacióón de Techosn de Techos

� La integridad del techo y de su estructura de soporte debe verificarse.

� Planchas corroídas con espesor promedio menor a 0.09” en un área de 100 plg2 deben ser reparadas o reemplazadas.

� Los miembros estructurales deben inspeccionarse, todos los elementos torcidos, corroídos, deformados, etc., deben repararse o reemplazarse.

� Planchas con agujeros deben ser reemplazadas también.

� Si las temperaturas de operación cambian a temperaturas mas bajas que las de diseño original, los requisitos del estándar para la temperatura mas baja deben cumplirse.

EvaluaciEvaluacióón del Cuerpon del Cuerpo

� La corrosión es la mayor amenaza en el cuerpo de un tanque.

� Ciertas áreas localizadas pueden ser reparadas, generalmente no presentan una amenaza de integridad.

� Para cada área, se debe determinar el mínimo espesor, t2, en cualquier punto de área corroída.

� Se calcula la longitud crítica, L: L = 3.7 √ Dt2 , pero no mayor de 40”

� L = máxima longitud vertical, en plgs.

� D = diámetro del tanque, ft.� t2 = espesor menor en el área

corroída, en plgs.

� El espesor mínimo aceptable se calcula con la fórmula:

2.6 (H-1)DGSE

� Cuando se busca otros espesores mínimos, se calcula:

2.6 HDGSE

tmin =

� S = máximo esfuerzo admisible, use el menor de 0.80Y ó 0.429T para el fondo y segundo anillo; use 0.88Y ó 0.427T para todos los otros anillos.

� Y = mínimo esfuerzo de fluencia especificado de la plancha; use 30,000 psi si no se conoce.

� T = el mas pequeño del esfuerzo mínimo de tensión de la plancha o 80,000 psi, use 55,000 psi si no es conocido.

� E = eficiencia de junta original, use la tabla si E es desconocida, E = 1.0 cuando evalúe el espesor de retiro de una plancha corroída, y cuando esté a una distancia de por lo menos 1” de sueldas o juntas.

EvaluaciEvaluacióón del Fondon del Fondo

� Picaduras internas y rata de desgaste de acuerdo al servicio.

� Corrosión en las juntas soldadas.� Fisuras en soldaduras� Esfuerzos sobre las planchas por

los soportes de techo o asentamiento de las planchas.

� Corrosión debajo de las planchas.

EvaluaciEvaluacióón del Fondon del Fondo� Drenaje inadecuado, agua

fluyendo debajo del tanque.� Falta de anillo anular cuando se

requiere.� Asentamiento irregular que

provoca esfuerzos.� Soportes de techo, u otros

soportes sin holgura suficiente contra el fondo del tanque.

� Fallas de relleno debajo del tanque.

� Relleno no homogéneo debajo del tanque.

� Sumideros sin soporte adecuado.

EvaluaciEvaluacióón del Fondon del Fondo� El espesor mínimo de las planchas

de fondo se establece:

MRT = (mínimo de RTbc ó Rtip) – Or (StPr + Upr)

MRT = espesor mínimo remanenteOr = intervalo de operación RTbc = espesor mínimo remanente del

fondo después de reparación

RTtp = espesor mínimo remanente del fondo por corrosión interna después de reparación

StPr = máxima rata de corrosión no reparada en el lado de arriba. StPr=0 para áreas pintadas o recubiertas

UPr = máxima rata de corrosión en el lado de abajo. Upr = 0 para áreas con protección catódica efectiva

EvaluaciEvaluacióón de las basesn de las bases

� Todas las bases deben ser inspeccionadas regularmente.

� La causa principal de daños en las bases son: asentamientos, erosión, fisuras y deterioro del concreto.

Fallas por FragilidadFallas por Fragilidad

InspeccionesInspecciones

� Naturaleza del producto almacenado� Resultados de inspecciones visuales� Tolerancias de corrosión, y ratas de

corrosión.� Sistemas de prevención de corrosión� Condiciones en inspecciones previas� Materiales y métodos de construcción

y de reparación.

InspeccionesInspecciones

� Ubicación de los tanques, áreas de riesgo

� Riesgos de polución por agua o aire� Sistemas de detección de fugas� Cambios en modos de operación� Requerimientos jurisdiccionales� Cambios en servicio� Existencia de doble fondo o barrera

de prevención de fugas.

REPARACIREPARACIÓÓN Y ALTERACIN Y ALTERACIÓÓNN

� Tanque dañado por vacío + carga externa

� Tanque dañado por vacío

� Daños por Katrina

� Daños por Katrina, Tanque pandeado

� Daños por Katrina, techo cónico

� Daños por Katrina, aislamiento

� Daños por Katrina, tanque desplazado

� Daños por Katrina, tanques pandeados

� Daños por Katrina, tanques dañados

� Daños por Katrina, tanque desplazado

� Daños por Katrina.

� Daños por Katrina, dique inundado.

� Daños por Katrina, planta química.

� Daños por Katrina, tanques desplazados.

� Daños por Katrina, tanque inundado.

� Daños por Katrina, tanques inundados.

� Daños por Katrina, tanque con refuerzo

� Daños por Katrina, tanques de Exxony PDVSA

Tanques remachadosTanques remachados

� Para tanques remachados, el mínimo espesor deberá ser calculado con la fórmula estándar

2.68(H-1)DGSE

Donde: S = 21,000 psiE = 1.0 para planchas 6” o más alejadas de los remaches

!Gracias por su atención !

Estoy a sus órdenes:

Ing. Fernando Dávila T., MBA

davilatorresf@asme.org

Caracas, Julio del 2006

INVERSIONES FIGHERCAS C.A.INVERSIONES FIGHERCAS C.A.

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