ANALISIS DE LOS FACTORES PARA EL DISEO DE

ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS

El cdigo de la norma API 650 est basado en el conocimiento y la experiencia acumulada de

fabricantes y usuarios de tanques de almacenamiento de petrleo soldados, de varios tamaos y

capacidades, con una presin manomtrica interna que no exceda de 2.6 psi, reconocido por su

uso generalizado en todo el mundo y aceptado por todos los pases dedicados a esta industria, es

aplicado en nuestro pas por empresas constructoras dedicadas al diseo y construccin de

tanques para la industria petrolera.

La Norma API 650, son los procedimientos, que rigen el diseo, fabricacin, levantamiento,

inspeccin y soldadura, para tanques de almacenamiento de petrleo. Los puntos que desarrolla

esta norma, rigen para el diseo de tanques atmosfricos bajo ciertas condiciones:

La presin de diseo es aproximadamente la presin atmosfrica equivalente a 1atm, o 101,3 Kpa o 14,7 psi, con un alcance de una presin interna de hasta 18 KPa o 2.6 psi.

La temperatura de operacin mxima del tanque es de 93 C (200 F). Sin embargo el Apndice M provee requerimientos para tanques que operen a una temperatura de diseo

mayor a 93 C, pero que no excedan los 260 C (500 F).

De esta manera la Norma API 650, proporciona tanques seguros y de razonable costo para el

cliente, cumpliendo con las necesidades de acuerdo a sus especificaciones.

A pesar de que esta Norma ha sido utilizada como una fuente muy confiable para el diseo de

tanques, claramente seala que los tanques diseados deben cumplir con ciertos aspectos

mnimos y deja a criterio del diseador la ingeniera de detalle del mismo.

Las normas API son establecidas siempre para tratar problemas de naturaleza general, son

revisadas, modificadas, reafirmadas o eliminadas al menos cada 5 aos.

Los estndares API son publicados para facilitar una amplia aplicacin de buenas prcticas

comprobadas de ingeniera y operacin. Estos estndares no tienen la intensin de obviar la

necesidad de la aplicacin de los criterios de la buena ingeniera.

La intencin de la norma es servir como una especificacin de compra para tanques en la

industria petrolera.

El comprador o usuario deber especificar ciertos requisitos bsicos para la compra y podr

modificar, eliminar o ampliar los requerimientos del cdigo, pero no podr exigir certificacin de

que se cumplieron los requisitos de la norma, a menos que se hayan cumplido los requisitos

mnimos o que no se hayan excedido sus limitaciones, es decir que las reglas de diseo

establecidas en el cdigo son requerimientos mnimos, se pueden especificar reglas ms

restrictivas por el cliente o ser dadas por el fabricante, cuando han sido acordadas previamente

entre el comprador y el fabricante.

El cdigo no aprueba, recomienda o respalda ningn diseo en especfico y tampoco limita el

mtodo de diseo o fabricacin.

El cdigo trae especificaciones en unidades del sistema comn de unidades de Estados Unidos

(US customary) y estndares norteamericanos adems de unidades del sistema internacional de

medidas (SI sistema mtrico) y estndares ISO aplicables, cuando se presenten conflictos entre

las unidades, mandar el sistema US customary.

Est conformado por 8 secciones, y ms 18 apndices los cuales son:

SECCIONES

Seccin 1. Alcance de La Norma.

Seccin 2. Materiales

Seccin 3. Diseo.

Seccin 4. Procesos de fabricacin.

Seccin 5. Procedimientos de montaje.

Seccin 6. Procedimientos de inspeccin.

Seccin 7. Procedimientos de soldadura y calificacin de soldadores.

Seccin 8. Identificacin de tanque.

APENDICES

Apndice A. Diseo opcional para pequeos tanques.

Apndice AL. Tanques de almacenamiento de aluminio.

Apndice B. Especificaciones de diseo y construccin de bases de tanques.

Apndice C. Techos Flotantes externos

Apndice D. Relacionado con posibles consultas que se pueda hacer sobre aspectos

tcnicos.

Apndice E. Menciona los factores ssmicos que deben de ser considerados en el diseo

de un tanque.

Apndice EC. Comentario del apndice E.

Apndice F. Diseo de tanques sometidos a pequeas presiones.

Apndice G. Techos de aluminio soportados estructuralmente.

Apndice H. Techos flotantes internos.

Apndice I. Deteccin de fugas en la parte inferior de tanques y proteccin de

fundaciones.

Apndice J. Ensamble en taller de tanques de almacenamiento.

Apndice K. Ejemplo de aplicacin para determinar el espesor de la lmina de un tanque

por el mtodo de punto variable.

Apndice L. Hojas de datos para tanques atmosfricos segn La Norma API 650.

Apndice M. Requerimientos para tanques que operen a temperaturas entre 200F y

500F.

Apndice N. Condiciones para el uso de materiales que no hayan sido perfectamente

identificados.

Apndice O. Recomendaciones para conexiones ubicadas en el fondo.

Apndice P. Cargas externas permisibles en las aberturas del cuerpo del tanque.

Apndice R. Cargas Combinadas

Apndice S. Tanques de acero inoxidable.

Apndice SC. Tanques de almacenamiento con materiales mixtos, en acero al carbn y

acero inoxidable.

Apndice T Resumen de Requerimientos.

Apndice U Pruebas de Ultrasonido en lugar de Pruebas Radiogrficas para cordones de

soldadura.

Apndice V Diseo de un Tanque de almacenamiento para presin externa.

Apndice W Recomendaciones comerciales y documentacin.

Apndice X Tanques de almacenamiento de acero inoxidable dobles.

Apndice Y Monograma API.

ALCANCE DEL CDIGO DE LA NORMA API 650

La norma API 650 es la que fija la construccin de tanques soldados en sitio para el

almacenamiento de petrleo y derivados, determinando tambin la presin interna a la que

pueden llegar a ser sometidos (15 psig.) y temperatura de operacin (90 C).

Cubre requerimientos para materiales, diseo, fabricacin, montaje y pruebas de tanques

soldados verticales cilndricos, no enterrados con extremo superior abierto o cerrado en varios

tamaos y capacidades, para presiones internas aproximadas a la atmosfrica (no deben exceder

el peso de las lminas del techo).

El cdigo aplica para tanques en los cuales la totalidad del fondo del tanque est soportado

uniformemente y para tanques en servicio no refrigerado con temperaturas de servicio mximas

de 200 F (90 C).

Est diseado para construir tanques con seguridad adecuada y costos razonables para

almacenamiento de petrleo y sus derivados comnmente usados y almacenados por la industria

petrolera.

El cdigo no establece tamaos especficos de tanques y por el contrario se puede escoger

cualquier tamao que sea necesario.

Su intencin es ayudar a los clientes y a los fabricantes a comprar, fabricar y montar los tanques

y no pretende prohibir la compra o fabricacin de tanques que cumplan con otras

especificaciones.

Los apndices dan un nmero de opciones de diseo que requieren decisiones del Comprador,

requerimientos estndar e informacin que suplementes la norma bsica.

Los apndices se vuelven requerimientos obligatorios solamente cuando el cliente o el

comprador especifiquen una opcin cubierta por uno de ellos.

LIMITACIONES DEL ALCANCE DEL CDIGO

Las reglas del cdigo de la norma no son aplicables ms all de los siguientes lmites en las

tuberas conectadas interna o externamente al techo, cuerpo o fondo del tanque:

La cara de la primera brida en conexiones bridadas, excepto cuando se suministren

tapas o bridas ciegas.

La primera superficie de sello en accesorios o instrumentos.

La primera junta roscada en conexiones roscadas.

La primera junta circunferencial en conexiones soldadas, si no estn soldadas a una

brida.

CUMPLIMIENTO

El fabricante es el responsable del cumplimiento de todos los requerimientos del cdigo de la

norma. La inspeccin por el inspector del comprador no le quita al fabricante la obligacin de

suministrar el control de calidad y la inspeccin necesarias para garantizar tal cumplimiento.

ESTNDARES REFERENCIADOS

Los estndares, cdigos, especificaciones y publicaciones citados en el cdigo de la norma API

650, se deben utilizar en su ltima edicin publicada a menos que se indique otra cosa en el

cdigo.

La siguiente es una lista de los principales cdigos y estndares referenciados:

API

STD 620 Diseo y construccin tanques grandes de baja presin.

STD 650 Diseo y construccin de tanques de almacenamiento atmosfrico.

RP651 Proteccin Catdica.

RP652 Recubrimientos de los fondos de tanques.

ASME

Cdigo de calderas y recipientes a presin.

SECCION V Ensayos no destructivos.

SECCION VIII Recipientes a presin.

SECCION IX Calificacin de soldaduras.

SNT-TC-1A Calificacin y certificacin de personal de ensayos no destructivos.

ACI

318 Requerimientos de construccin con concreto reforzado.

350 Ingeniera ambientadle estructuras de concreto.

AISC

Manual de construccin de acero. Diseo por esfuerzos admisibles ASD.

AISI

A-1 Diseo de estructuras en lmina informacin til.

ASCE

STD 7-93 Cargas mnimas de diseo para edificios y otras estructuras.

MATERIALES

Se deben utilizar los materiales utilizados en la seccin 2 de materiales, sujetos a las

modificaciones y limitaciones indicadas en el cdigo API 650. Se pueden utilizar materiales

producidos de acuerdo con especificaciones no listadas si se certifica que el material cumple con

todos los requisitos de una especificacin aceptada y su uso es aprobado por el comparador.

Se puede utilizar materiales que no estn listados o que no estn completamente identificados,

siempre y cuando los materiales pasen todas las pruebas establecidas en el apndice N.

LMINAS

Se pueden pedir las lminas para fondo, cuerpo y techo sobre la base de espesores en el borde en

pulgadas (in) o mm o sobre la base de peso por unidad de rea en lb/ft 2 o kg/mm 2.

El espesor ordenado no debe ser menor que el espesor calculado o el espesor mnimo permitido.

El peso ordenado debe ser suficientemente grande para dar un espesor que no debe ser menor

que el espesor calculado o el espesor mnimo permitido. En cualquiera de los caso, el espesor

real medido no puede estar ms de 0.01 in (0.25 mm) por debajo del espesor calculado o el

espesor mnimo permitido.

El espesor mximo de lmina por API 650 es de 1.75 in (45 mm), excepto para lminas usadas

como insertos o bridas, las cuales pueden ser ms gruesas.

Lminas de ms de 1.5 in deben ser normalizadas o revenidas, fabricadas con mtodo de grano

fino y con pruebas de impacto.

APNDICES

El cdigo tambin tiene 18 apndices que cubren diferentes aspectos del diseo y construccin

de los tanques que requieren decisiones del comprador, requerimientos estndar e informacin

que suplementa la norma bsica.

Los apndices se vuelven requerimientos obligatorios solamente cuando el cliente o el

comprador especifiquen una opcin cubierta por uno de ellos, los apndices sern resumidos a

continuacin:

APNDICE A: BASES DE DISEO OPCIONAL PARA TANQUES PEQUEOS

Este apndice tiene requerimientos para tanques montados en campo, de capacidades

relativamente pequeas (hasta aproximadamente 100.000 barriles), en los cuales los

componentes sometidos a esfuerzos tienen un espesor nominal de 12.5 mm (1/2 in) incluyendo la

tolerancia de corrosin.

Este apndice da solamente los requerimientos que difieren de la norma bsica en el cdigo

cuando no se establecen diferentes requerimientos en el apndice, se deben seguir las normas

bsicas.

El mximo esfuerzo de tensin usado, antes de aplicar el factor de eficiencia de la junta es 145

Mpa (21000 psi).

APNDICE B: RECOMENDACNES PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE LA

FUNDACIN CIVIL PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO SOBRE LA

SUPERFICIE

Este apndice tiene importantes consideraciones para el diseo y construccin de la fundacin

civil de tanques con fondos planeos. Las recomendaciones se dan para indicar la buena prctica y

para puntualizar algunas precauciones que se deben considerar en el diseo y construccin de la

fundacin civil.

APNDICE C: TECHOS FLOTANTES EXTERNOS

Este apndice tiene requerimientos mnimos que aplican a los techos tipo plato (pantype), los de

tipo pontn (pontoon-type) y los de tipo pontn de doble cubierta (doubledeck-type). La

intencin de este apndice es la de limitar solamente aquellos factores que afectan la seguridad y

la durabilidad de la instalacin y que son considerados consistentes con los requerimientos de

calidad del cdigo.

APNDICE D: CONSULTAS TCNICAS

Este apndice da las indicaciones para hacer las consultas tcnicas a los comits encargados de la

elaboracin del cdigo incluye algunas respuestas seleccionadas a solicitudes de interpretacin

del cdigo.

APNDICE E: DISEO SISIMICO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

En este apndice los requerimientos mnimos que pueden ser especificados por el comprador

para el diseo de tanques de almacenamiento sujetos s cargas de sismo.

Estos requerimientos representan la prctica aceptada para la aplicacin en tanques de fondo

plano, cualquier desviacin de los requerimientos del apndice debe ser por acuerdo entre el

comprador y el fabricante.

APNDICE F: DISEO DE TANQUES PARA PRESIONES INTERNAS PEQUEAS

Este apndice permite el incremento de la presin interna en tanques de techo fijo hasta la

mxima permitida, cuando se cumplen los requerimientos adicionales all establecidos, este

apndice aplica para tanques no refrigerados. La mxima presin interna de diseo permitida por

este apndice es de 18 kPa (2.6 psi).

APNDICE G: TECHOS DE TIPO DOMO DE ALUMINIO ESTRUCTURALMENTE

SOPORTADOS

Este apndice establece los criterios mnimos para el diseo, fabricacin y montaje de este tipo

de techos. Un techo tipo domo de aluminio es una estructura triangular completa en el espacio en

la que las vigas estn unidas en puntos cuyo arreglo caen en la superficie de una esfera, el techo

est unido y soportado al tanque en puntos de montaje igualmente espaciados en el permetro del

tanque.

APNDICE H: TECHOS FLOTANTES INTERNOS

Este apndice da los requerimientos mnimos que aplican a tanques con techo flotantes internos y

fijos en la parte superior del tanque.

APNDICE I: DETECCIN FUGAS POR DEBAJO DEL TANQUES Y PROTECCIN

DEL SUELO

Este apndice da detalles de construccin aceptables para la deteccin de fugas a travs del

fondo de los tanques sobre la superficie y tambin da guas para los tanques soportados en

rejillas.

APNDICE J: TANQUES DE ALMACENAMIENTO ENSAMBLADOS EN PLANTA

Este apndice da los requerimientos mnimos para el diseo y fabricacin de tanques verticales

en tamaos que permiten la fabricacin completa en planta y ser enviados al sitio de instalacin

en una sola pieza, los tanques diseados con este apndice no deben exceder de 6 m (20 ft) de

dimetro.

APNDICE K: EJEMPLOS DE APLICACIN DEL MTODO DE DISEO DE PUNTO

VARIABLE PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LAS LMINAS DEL CUERPO

En este apndice podremos encontrar ejemplos de aplicacin, para la elaboracin de los clculos

de espesores de las lminas utilizando un mtodo alternativo, los ejemplos son prcticos y

explicativos de manera que su comprensin se garantiza.

APNDICE L: HOJAS DE DATOS (DATA SHEETS) PARA TANQUES CDIGO API

650

Este apndice da las hojas de datos que deben ser usadas por el comprador cuando ordena y por

el fabricante cuando cotiza la construccin de un tanque de almacenamiento.

APNDICE M: REQUERIMIENTOS PARA TANQUES QUE OPERAN A

TEMPERATURAS ELEVADAS

Este apndice especifica los requerimientos adicionales para tanques con una temperatura

mxima de operacin que excede de 90 C (200 F).

APNDICE N: USO DE NUEVOS MATERIALES QUE NO ESTAN IDENTIFICADOS

Este apndice da las indicaciones necesarias para el uso de lminas o chapas nuevas o no usadas

y de tubos con o sin costura que no estn completamente identificados cumpliendo con una de

las especificaciones permitidas por el cdigo.

APNDICE O: RECOMENDACIONES PARA CONEXIONES POR DEBAJO DEL

FONDO

Este apndice contiene recomendaciones para ser usadas en el diseo y construccin de estas

conexiones en el tanque. Se deber hacer referencia al apndice B para las consideraciones que

involucran la fundacin civil y el suelo.

APNDICE P: CARGAS EXTERNAS PERMISIBLES EN CONEXINES DEL

CUERPO

Este apndice presenta dos procedimientos diferentes para tratar con las cargas en el cuerpo de

los tanques, est basada en los esfuerzos permisibles.

APNDICE S: TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE

Este apndice cubre los requerimientos de materiales, diseo, fabricacin y prueba de tanques de

almacenamiento verticales, cilndricos, sobre superficie, con extremo superior abierto o cerrado,

soldados y construidos de aceros inoxidables tipo 304, 304l, 316, 316l, 317 y 317l. El apndice

no cubre lminas de acero inoxidable ni construccin con recubrimiento con plantillas.

NORMAS API 650 Y API 620 EN EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE TANQUES DE

TECHO FIJO Y TANQUES DE TECHO FLOTANTE.

Las normas API 650 Y API 620, utilizadas en el diseo y construccin de tanques de techo fijo y

tanques de techo flotante, son aquellas que permiten un alto grado de flexibilidad en lo

relacionado con los detalles de diseo. Por esta razn, en muchos casos los diseos se registran

como propiedad particular, por lo tanto, varan de una manera apreciable entre los diversos

fabricantes y pases. Estas normas estn relacionadas, e indican lo siguiente:

Espesor mnimo del techo.

Esfuerzos permisibles.

Carga de diseo.

Otras caractersticas.

Por lo general, en algunos pases las normas son ms exigentes que la API 650 y la API 620, ya

que en tales pases se requiere un nmero mayor de detalle.

En el diseo de los techos fijos se han registrado muy pocos problemas. Sin embargo, se han

producido varias fallas en algunos tanques de dimetros superiores a los 200 pies. En forma

general, esto ha sido atribuido a diseos inadecuados, en consecuencia, demuestra la importancia

de hacer una buena seleccin.

Estas fallas tambin indican la necesidad de prestarle atencin a diseos debidamente

comprobados como eficientes, especialmente cuando se trata de techos de pontn simple en

tanques de dimetros superiores a los 200 pies.

Para el diseo de tanques con techos de doble cubierta, se deben tomar una serie de

consideraciones, entre las que se destacan:

El API 650 requiere que el volumen del pontn mantenga el techo a flote sobre un lquido

cuyo peso especfico es 0.7

El drenaje de emergencia no debe permitir que el lquido almacenado fluya hacia el

techo.

En forma general la norma API 650 indica que el techo debe soportar una carga viva equivalente

a 25 libras por cada pie cuadrado de superficie, mientras que la norma API 620 es un poco ms

exigente que la anterior.

La descripcin de la norma AWWA D-100, permite calcular estanques de acero soldado para el

almacenamiento de agua, ya sea potable o de procesos, que trabajen a presin atmosfrica y que

no necesiten servicio de refrigeracin. El uso de esta norma permite calcular estanques de fondo

plano apoyados en el suelo, y estanques elevados sobre una torre estructural.

Respecto a la aplicacin, la norma API 650 es ms estricta en los procedimientos de clculo que

la norma AWWA D-100, ya que est diseada para almacenar combustibles. La norma API 650

tiene la ventaja de entregar los resultados de las frmulas en unidades del sistema internacional y

del sistema ingls paralelamente.

Se destaca en la comparacin de las normas, el estudio econmico de los costos directos

asociados a la fabricacin del estanque. La norma AWWA D-100, tiene un costo de acero bruto

total menor, comparado con la API 650, siendo un 6.3% mas econmica.

Paralelamente se desarroll el costo directo asociado al tamao de plancha utilizada, su espesor y

el trabajo de soldadura requerida para la fabricacin, siendo la plancha de 3000x12000 mm., la

medida ptima para utilizar en la fabricacin de estanques.

CONCLUSIONES

La aplicacin correcta de los clculos que la norma API 650, son esenciales para garantizar una larga vida til al tanque ya que determinan el espesor de las lminas de

cada parte del tanque: fondo, cuerpo, techo cindose al sobre dimensionamiento

estndar de los materiales.

Es importante exigir a cualquier fabricante el Dossier de fabricacin que incluye adems de los materiales utilizados en la obra, los planos definitivos al trmino del montaje.

Es necesario elaborar los planos de fabricacin y montaje del tanque tal como se ejecutaron en el proceso de la obra, una vez concluido todo el proceso del montaje se

elaboraran los planos llamados AS BUILT donde se muestren la variaciones y cambios

efectuados durante el proceso de montaje.

Se deben cumplir al pie de la letra los permisos y reglamentaciones ambientales, estipuladas en los contratos y emitidas por la ARCH. La buena comprensin de estos

reglamentos nos permitir realizar un trabajo de condiciones adecuadas y que cumpla con

toda la reglamentacin necesaria.

La impermeabilizacin del suelo base es muy importante, podemos utilizar productos geocintticos, concreto, arcillas que tengan una permeabilidad de10 7 cem/seg.

Es importante un trabajo de planificacin de contingencias inicial que garantice un procedimiento adecuado en caso de presentarse riesgos en la elaboracin del tanque.

La seleccin del tipo y forma de tanque tiene que incluir el estudio de la clasificacin de Almacenamiento de Hidrocarburos Lquidos.

El uso de la norma garantiza la calidad del tanque construido y es flexible en la aplicacin de sus apndices.

No se podrn aceptar construcciones que no basen su trabajo en la aplicacin de la norma API 650 total o parcialmente.

Todas las caractersticas de diseo del tanque sern estrictamente definidas por el dueo del mismo.

Es indispensable que todas las pruebas solicitadas por el dueo del tanque sean realizadas por personal capacitado y con experiencia.