API 650, 651, & 653 - SEPTIEMBRE 2008

Normas API – 650, 651 & 653 Construcción, Inspección, Reparación, Modificaciones y Protección Catódica de Tanques de

Acero Soldado para Almacenamiento de Petróleo.Acero Soldado para Almacenamiento de Petróleo.

Presentado por:Ing. Fernando Dávila T., MBA

ASME Authorized Global Instructor 2007

Multicentro Empresarial del Este, Torre Libertador, Nú cleo “A”, Piso 19, Ofic. 192-A – Chacao – Caracas Telefonos: 0212-5376203 / 0212-2668907 / Fax (212) 2619021

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Generalidades y Definiciones

� Este Curso revisará las materias referentes a materiales, diseño, fabricación, erección, requisitos de pruebas, implementación 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

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,

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

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

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

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.

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.

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe-C

Materiales

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

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

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

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

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

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

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.).

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.).

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

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.

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

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,

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.

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

Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design.

Materiales

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

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

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:

� Las planchas deberán ser soldadas con cordones continuos, se permite soldadura a tope.

� Los ángulos de tope no deberán ser

� Los ángulos de tope no deberán ser menores que: 2” x 2” x 3/16” para tanques de diámetro igual o menor de 35 pies, 2” x 2” x ¼ “ para tanques de diámetro menor o igual a 60 pies, pero mayor a 35 pies, y de 3” x 3” x 3/8” para los mayores.

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 y deben tener una ancho mínimo de 72” (2003)

Diseño de Tanques

Diseño de Tanques� Juntas típicas de planchas de fondo:

Diseño de Tanques Juntas de Refuerzo para Viento

� Debe utilizarse total penetración� Se debe usar soldadura

continua en todas las juntas horizontales y verticales.

horizontales y verticales.� Si se quiere minimizar la

corrosión, se debe poner soldadura de sello en la parte inferior de las juntas horizontales.

Diseño de Tanques Juntas de Refuerzo para Viento

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

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

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

(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

� 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:

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 está calculando.

� 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:

COMPONENTES PRINCIPALES� Tanques de Almacenamiento:

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 mm pueden ser sustituidas por planchas de ¼”

Diseño de TanquesEsfuerzos Permisibles

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

El esfuerzo de diseño básico, S ,

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.

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 pié sobre el fondo de cada anillo(0.30m).

Este método no debe ser usado para

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) G

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) G

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, piés

D = diámetro nominal del tanque, piésH = nivel de diseño del liquido, piés =

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 corrosión

Sd = esfuerzo permisible para las condiciones de diseño (lbf/plg2).

St = Esfuerzo permisible para la condición de la prueba hidrostática (lbf/plg2).

En tanques pequeños se utiliza la siguiente fórmula:

2.6 D (H – 1) G(E)(21,000)

+ CAtd =

2.6 D (H – 1)(E)(21,000)

E es la eficiencia de junta, entre 0.85 y 0.70

• El método de cálculo del espesor de punto variable de diseñopermite reducción de espesores, pero sobre todo puede calcular espesores de tanques de

espesores de tanques de diámetros mayores.

• Los esfuerzos calculados serán muy aproximados a los esfuerzos circunferenciales de las planchas

• Este método se puede utilizar sólo si el comprador no ha especificado que se haga el cálculo con el método de 1 pie, y si se cumplen las siguientes

si se cumplen las siguientes condiciones:

Donde:

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.)

� (SI):L 1,000H 6

Donde:

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.)

1. 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

anteriormente2.6 D (H – 1) G

2.6 D (H – 1)St

2. 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 - √

� 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 - √

3. 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

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

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 ≤ 1.375

≤t2 = t1

Si el valor del radio ≥ 2.625t2 = t2a

Si el valor de esta relación es mayor de 1.375, pero menor que 2.625 entonces:

1.25 (rt )0.5t2 = t2a + (t1 – t2a) 2.1 -

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

utilizando 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

tdx = + CA

4.9 D (H – )St

� Estos pasos deberán repetirse usando los valores calculados de txcomo tu hasta que haya poca diferencia entre los valores calculados de tx (normalmente dos

calculados de tx (normalmente dos veces es suficiente).

Cálculo del Espesor por Análisis Elástico:

� Para tanques donde L/H > 2 la selección del espesor del tanque estará basada en un análisis elástico

estará 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

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.

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 deberá

� Toda apertura mayor a 2” NPS deberá tener 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

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

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

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

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.

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

� 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 (plg )

Acs ≥

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)

� 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

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

14,000 310tb = + √ HG

� 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

Diseño de TanquesPuertas de Limpieza (SI)

� tb = espesor mínimo de la plancha de

360,000 170tb = + √ HG

� 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

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

� 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

� El espesor mínimo de la placa de transición en el fondo será de 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”),

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

� 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

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

� 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.

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

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

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

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

� 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

� 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.

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.

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, Pasarelas, Escaleras de Acceso.

� Son elementos de servicio, que muchas veces pueden ser

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

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

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

� 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

� 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

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

� Z = 0.0001 D H2

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

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.

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

� 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.

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, así la 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.

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 = W √

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

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

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

menor que H1, la distancia se calcula con la siguiente fórmula:

H1´= 1.47 (Dt)0.5

D = diámetro del tanque (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.

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

� 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

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,

� 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.

� 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.

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

� 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 Soportantes

� El espesor de las planchas no será menor de 3/16”

� Espesor mínimo = ≥ 3/16”D

400 sen θ

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

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

� D = diámetro nominal del tanque (ft).

� 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:

siguiente radio:

carga viva + carga muerta45 lbf/pie2√

� Deben cumplir con las siguientes condiciones:

� θ ≤ 37 grados (pendiente = 9:12)

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

Diseño de TanquesTechos Cónicos

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:

requisitos:

� Radio mínimo = 0.8 D

� Radio máximo = 1.2 D

� Espesor mínimo = + C.A. ≥ 3/16”

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

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 130 millas/hora (210 KPH).

� La fuerza elevadora de viento será

� La fuerza elevadora de viento será de 30 lbf/pie2 en superficies proyectadas horizontales cónicas o curvadas, con presiones de 18 lbf/pie2 en áreas proyectadas verticales de superficies cilíndricas.

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

� (V/120)2 en MPH,

� (V/120) en MPH,

� (V/190)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

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,

tolerancias, mas cargas muertas, menos empujes internos, lbf.

� D = diámetro del tanque

� En un tanque sin anclajes debe satisfacerse la siguiente condición:0.6Mw + MPi < MDL/1.5

Mw + 0.4 MPi < (MDL + MF)/2

MPi = Momento de la junta del cuerpo al fondo por la presión interna de diseño

Mw = Momento de vuelco de la junta del cuerpo al fondo por la presión horizontal más vertical de viento

MDL = Momento del cuerpo a la junta de fondo por el peso del cuerpo y techo soportado por el cuerpo.

MF = Momento del cuerpo a la junta de

MF = Momento del cuerpo a la junta de fondo por el liquido donde el peso del liquido es WL con una gravedad específica de 0.7 y una altura de la mitad de la altura de diseño H.

La fuerza de resistencia del tanque por unidad de circunferencia del cuerpo:

Wa = 7.9 tb√√√√ FbyHG

a b√√√√ by

tb= espesor del fondo del tanque sin tolerancia de corrosión

Fby = esfuerzo mínimo de fluencia especificado para el fondo del tanque

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

4Mw Wt = -

4Mw 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

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

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

� 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

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

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

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

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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

� En redondez, el radio medido a 1 pie sobre el fondo, no debe exceder los siguientes límites:

Diámetro del tanque m(ft)

Tolerancia de Radio mm( plg.)

< 12 (40) ± 13 (1/2)

De 12(40) a < 45(150) ± 19 (3/4)

De 45(150) a < 75(250) ± 25 (1)

≥ 75(250) ± 32 (11/4)

� Desviaciones Locales:

� Desviaciones en sueldas verticales (picos) no deben exceder 13 mm

(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

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

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

(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

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

� 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 ± 13

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

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

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,

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

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

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

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.

Errores de Diseño

SEGUNDA PARTESEGUNDA PARTE

API API -- 651651

PROTECCIÓN CATÓDICA DE TANQUES EXTERIORES PARA

ALMACENAMIENTO DE PETROLEO

Ataque de Corrosión en Tanques

� Protección Catódica: Una técnica para reducir la corrosión de una superficie metálica convirtiendo

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.

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

� Ánodo: Electrodo de una celda electroquímica en el cual ocurre la

electroquímica en el cual ocurre la oxidación (corrosión).

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

Generalidades y Definiciones� Para evitar el ataque de la corrosión

en tanques y tuberías, se utilizan los revestimientos o capas de protección superficial.

� Los defectos en las capas de protección son inevitables y pueden permitir la corrosión, por eso la protección no es completa utilizando únicamente revestimientos.

� Para complementar esto, se utiliza la Protección Catódica.

� La protección catódica senecesita únicamente en las pequeñas áreas de metal expuestas a la tierra, antes que a toda la superficie.

� La energía eléctrica necesaria para proteger catódicamente una estructura expuesta, puede ser miles de veces mas grande que la que se necesita

expuesta, puede ser miles de veces mas grande que la que se necesita para proteger la misma estructura si está bien recubierta.

� Hay dos métodos de aplicar la protección catódica: por corrienteimpresa, y por protección galvánica.

� Ambos sistemas funcionan causando que la corriente fluya de un ánodo a la tubería ó al tanque.

tubería ó al tanque.

� La protección catódica no elimina necesariamente la corrosión, sin embargo remueve la corrosión de la estructura y la concentra en otra locación conocida.

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

� Para que haya corrosión, deben existir áreas con diferencias de

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.

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:

reacción anódica es: Fe Fe+2 + 2e-

� En el 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

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

del tanque, mientras que el agua y los sedimentos son el electrolito para las partes internas.

OO22AceroAceroFeFe

FeFe+2+2

MedioMedio(suelo o agua)(suelo o agua)

ee-- OO22

OHOH --

FeFe+2+2

ánodoánodo cátodocátodoAA

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

ser catódicas

Mecanismos de Corrosión

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

desprotegidas.

� Corrientes desviadas, o corrientes de interferencia.

� 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

conectan por un medio electrolito (suelo)

Información Histórica

� 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

Información Histórica

� 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 Tanque

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

agua� Frecuencia de llenado y descarga

Registros de Inspección/Corrosión

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

cercanos

cercanos� Corrosión en tanques de construcción

similar

� Problemas de corrientes parásitas� Diseño y rendimiento de sistemas

previos de protección contra la corrosión

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:

tanque, y esta puede ocurrir por: Conductividad (sólidos disueltos)

� Sólidos suspendidos� Nivel de PH� Gases disueltos CO2, H2S, ó O2

Métodos de Protección Catódica

� Galvánico.

� Corriente impresa.

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

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

� 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.

tanque.� Estos sistemas se utilizan con

tanques pequeños.

� Ventajas del sistema galvánico:

�No se requiere de energía�Es de fácil instalación

�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.

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

electrolito, y completa al llegar al fondo del tanque.

� Ventajas del sistema de corriente impresa:

Disponibilidad de alto potencial de envío

�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

�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

�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

fundido, o una mezcla de óxidos de metal con titanio.

� Los ánodos se entierran en uncilindro 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 debajo del tanque, o instalados en fosas profundas.

Diseño de Sistemas de Protección Catódica

� Los sistemas de protección catódica son diseñados e instalados para prevenir la corrosión de los fondos de los tanques, y en tuberías

de los tanques, y en tuberías enterradas o expuestas.

� Deben entregar y distribuir suficiente corriente al fondo del tanque, o a lo largo de la línea.

� Debe suministrar un tiempo de vida útil adecuado de los ánodos.

� Debe prever tolerancias para

� 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.

� Debe tener mínima interferencia con otras estructuras vecinas.

� Suministrar suficientes puntos de control para determinar la

control para determinar la efectividad de la protección al fondo del tanque, o a lo largo del oleoducto.

� Deberá desarrollar un potencial negativo (catódico) de al menos 850mV con la corriente aplicada de protección

con la corriente aplicada de protección catódica con el suelo (-0.85 a -1 voltios).

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

� Debe medirse un potencial polarizado negativo de al menos 850 mV relativo al electrodo.

� Un mínimo de 100 mV de

� 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.

POZO PROTECCION CATODICA

COLOCACION DE CARBON

INSTALACION DE ANODO

SEPARACION DE ENCAMISADO

INSTALACION DE ANODO

CABLE CONECTOR

EQUIPO DE TRABAJO

SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA EN OLEODUCTOS

• Se debe instalar un sistema de protección catódica con un ánodo galvánico o un sistema de corriente anódica impresa

• El sistema de protección catódica debe

• El sistema de protección catódica debe instalarse no mas tarde de un año de terminada la construcción.

• La protección catódica debe ser controlada

• Hay que tener cuidado con estructuras cercanas que pueden ser afectadas

TERMINALES

UNIONES CADWELDUNIONES CADWELD

TERMINAL SOLDADO

AISLAMIENTO ELÉCTRICO

• Toda tubería enterrada o sumergida debe estar aislada eléctricamente de otros sistemas

• Debe existir algún elemento de aislamiento

• Debe existir algún elemento de aislamiento entre la tubería y las facilidades. Debe cuidarse de no tener atmósfera combustible en el área

• Debe preverse daños por rayos o fallas de corriente, ver NACE RP-01-77

AISLAMIENTO ELÉCTRICO (Cont.)

TERMINALES DE PRUEBAS

• Se debe dejar suficientes terminales de prueba a lo largo del recorrido para verificar la efectividad de la protección catódica

• Estos terminales deben fijarse a la tubería

• Estos terminales deben fijarse a la tubería con soldaduras de tipo suave, sin provocar puntos de esfuerzos localizados

• Los terminales deberán estar protegidos contra el material de relleno, la humedad, y deberán quedar aislados

MONITOREO

• Todos los sistemas de protección catódica deberá mantenerse en buenas condiciones y deberán verificarse por lo menos cada año

• El tipo, ubicación, frecuencia, y número de pruebas a realizar dependerá de las

pruebas a realizar dependerá de las condiciones de la tubería y del medio, se tomará en cuenta:

• Edad de la tubería

MONITOREO (Cont.)

• Condición de la tubería

• Corrosividad del ambiente

• Posibilidad de fallas de la protección

• Método aplicado para la protección catódica

• Método aplicado para la protección catódica y vida útil del sistema

• Seguridad de los empleados y publico en general

MONITOREO (Cont.)

• Los terminales deben mantenerse en buena condición

• Los rectificadores y otras fuentes deben inspeccionarse por lo menos cada 2 meses

• Los elementos de protección deben inspeccionarse cada dos meses, y otros por lo menos una vez al año

• Las partes no protegidas deben ser inspeccionadas eléctricamente cada 5 años

TERCERA PARTETERCERA PARTE

API API -- 653653

INSPECCIÓN, REPARACIÓN, ALTERACIÓN Y

RECONSTRUCCIÓN DE TANQUES

Generalidades

� Esta Norma se basa en el conocimiento y experiencia de propietarios, operadores, fabricantes, y reparadores de tanques de acero.

tanques de acero.� Nos da las guías para la

inspección, reparación, alteraciones, y reconstrucción de tanques de acero utilizados en la industria petrolera y química.

Generalidades

� El alcance está limitado a la fundación del tanque, fondo, cuerpo, estructura, techo, accesorios incorporados, y boquillas hasta la cara de la

boquillas hasta la cara de la primera brida, primera junta roscada, o primera conexión soldada.

GeneralidadesGeneralidades� Cubre todos los tanques

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

� Busca dar los requisitos mínimos

� 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

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

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

Disponibilidad para el ServicioFactores de consideración (sugeridos)

� Corrosión interna debido al producto almacenado o a fondos

producto almacenado o a fondos de agua.

� Corrosión externa debida a las condiciones ambientales.

� Niveles de esfuerzos y niveles permisibles de esfuerzos.

Disponibilidad para el Servicio

Propiedades del producto almacenado tales como gravedad específica, temperatura, y

específica, temperatura, y corrosividad. Temperaturas de diseño del metal en el sitio de operación del tanque.

� Cargas vivas sobre el techo, vientos, y cargas sísmicas.

vientos, y cargas sísmicas.� Terreno de la fundación del

tanque, condiciones de asentamiento.

� Análisis químico y propiedades mecánicas de los materiales.

Distorsiones en los tanques existentes.Condiciones de operación tales

Condiciones de operación tales como las ratas de llenado/vaciado y frecuencias.

Generalidades

� Cuando se realizan las inspecciones al interior de los tanques, se hacen reparaciones, o se desmantelan tanques, se debe tomar las precauciones del

debe tomar las precauciones del caso por los peligros a los que se expone el personal.

� Sigan las guías dadas en la API-2015, Practica Recomendada 2016, y la Publicación 2217A.

Generalidades

� Se necesitan procedimientos especiales cuando el personal va a trabajar en techos flotantes en servicio, o se va a liberar gas del

servicio, o se va a liberar gas del fondo de un tanque.

� Considerar las condiciones de espacios confinados cuando sea aplicable.

Referencias

Definiciones

� Alteración.- Cualquier trabajo en un tanque que cambie físicamente sus dimensiones o configuración.

� Reconstrucción.-Cualquier trabajo necesario para rearmar un tanque que ha sido desmantelado y reubicado en un nuevo sitio.

Definiciones

� Reparación.-Trabajo necesario para mantener o restaurar un tanque a una condición aceptable para una operación segura.

segura.� Reparaciones incluyen

reparaciones mayores, y reparaciones menores dentro del mismo término

Definiciones

� Ejemplos de reparaciones:a) Remoción y reemplazo de

materiales (techo, cuerpo, fondo, incluyendo soldadura)

fondo, incluyendo soldadura) para mantener la integridad del tanque.

b) Re-nivelación o apuntalamiento de cuerpo, fondo, o techo.

Definiciones

c) Añadir o reemplazar planchas de refuerzo.

d) Reparaciones en las que se incluyan trabajos de esmerilado

incluyan trabajos de esmerilado y luego rellenos de soldadura.

Evaluación InicialEvaluación Inicial

1. Corrosión interna2. Corrosión externa3. Esfuerzos y niveles permisibles

Propiedades del producto

4. Propiedades del producto almacenado

5. Temperatura de diseño del metal en la locación del tanque

Evaluación InicialEvaluación Inicial6. Cargas vivas sobre el techo por

viento o sismo7. Condiciones de las bases, terreno,

asentamientos

asentamientos8. Análisis químico y propiedades

mecánicas de los materiales9. Distorsiones10. Condiciones de operación, ratas

de llenado/vaciado

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

� 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.

� Remover o reemplazar material de una placa anular que exceda de 12”.

� Remoción completa o parcial y

� 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.

� Instalar un nuevo fondo, excepto si:

1. Las placas anulares permanecen intactas

intactas2. Si no hay placas anulares, la

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

� Remover o reemplazar parte de las soldaduras de unión del cuerpo al fondo, o al anillo anular.

anular.� Levantar el cuerpo con ayuda de

gatas o sistemas similares.

Evaluación de TechosEvaluación de Techos

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

� Planchas corroídas con espesor

� 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

deformados, etc., deben repararse o reemplazarse.

� Planchas con agujeros deben ser reemplazadas también.

Evaluación de TechosEvaluación de Techos� 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

la temperatura mas baja deben cumplirse.

� Si hay cambios en la presión interna de operación, revisar si cumple con la API 650.

Evaluación de Techos

� Verificar si no hay corrosión en las columnas fabricadas de tubos.

� Si las temperaturas de operación cambian a temperaturas mas

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

Evaluación de TechosEvaluación de Techos� Puede darse un fenómeno de

presión externa debida a vacío, entonces debe examinarse la estructura soportante del techo y la junta del techo con el cuerpo

la junta del techo con el cuerpo del tanque.

� Si la temperatura de operación del tanque ha cambiado a más de 200º F pero es menor de 500º F.

� Con temperaturas altas, no pueden usarse:� Tanques abiertos� Tanques con techo flotante

� Tanques con techo flotante� Tanques con domos de

aluminio soportados estructuralmente

� Tanques con techo flotante interno de aluminio o plástico.

Evaluación de Techos� En techos flotantes las áreas con

planchas de techo y pontones con fisuras o agujereados deben ser reparadas o cambiadas las secciones afectadas.

secciones afectadas.� Áreas picadas deben evaluarse

para determinar la probabilidad de que se perforen antes de la siguiente inspección.

� En techos flotantes los sistemas de soporte, sistemas de sellos perimetrales, accesorios como la escalera rodante, estructura anti-

escalera rodante, estructura anti-rotacional, sistemas de drenaje de agua, y sistemas de ventilación deben ser evaluados para saber las necesidades de reparación o reemplazos

� Las guías para la evaluación de los techos flotantes debe basarse en los criterios dados en la API 650, Apéndice C y H.

650, Apéndice C y H.� El espesor mínimo para planchas

de techos flotantes será de 3/16” (5 mm).

Evaluación de Techos� Si hay un cambio de presión

interna, se deben seguir los lineamientos de la API-650 para la evaluación y alteración del techo del tanque y de la junta del techo con el cuerpo.

techo con el cuerpo.� La estructura soportante del

techo y la junta del techo con el cuerpo deberán ser evaluadas para el caso de diseño con vacío parcial (Presión externa), debe seguir las guías de la API 620.

� Si el cambio de servicio es por alta temperatura, sobre 200º F, se deben cumplir los requisitos de la API 650, Apéndice M.

� Si el cambio es a baja temperatura, igualmente deben revisarse los parámetros de diseño original.

Evaluación del CuerpoEvaluación del Cuerpo

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

� Ciertas áreas localizadas pueden ser reparadas, generalmente no

ser reparadas, generalmente no presentan una amenaza de integridad.

Evaluación del Cuerpo� Defectos, deterioración, u otras

condiciones (cambio de servicio, reubicación, corrosión alta mayor que la tolerancia) que puedan afectar adversamente el

afectar adversamente el rendimiento o integridad estructural del cuerpo del tanque deben ser evaluadas y hacer una determinación con respecto a la aplicación adecuada al servicio que se intenta dar al tanque

Evaluación del Cuerpo

� La evaluación del tanque deberá incluir un análisis del cuerpo para las condiciones que se intenta imponer, basado en el espesor

imponer, basado en el espesor actual de la plancha y el tipo de material.

� El análisis deberá considerar todas las condiciones de carga y combinaciones de éstas.

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

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.t = espesor menor en el área

� t2 = espesor menor en el área corroída, en plgs.

� El valor de t1 deberá ser mayor o igual a tmin sujeto a verificación de las otras cargas.

� El valor de t2 deberá ser mayor o igual al 60% de t .

igual al 60% de tmin.� Cualquier tolerancia de corrosión

que se necesite hasta la fecha de la siguiente inspección deberá añadirse al tmin y 60% de tmin.

� El espesor mínimo aceptable de todo un anillo, se calcula con la fórmula:

2.6 (H-1)DGSE

tmin =

SE� Cuando se busca otros espesores

mínimos, se calcula:2.6 HDG

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.

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,

� 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.

Espesor mínimo del Cuerpo:

� Si el tanque será probado hidrostáticamente, la altura hidrostática de prueba Ht estará limitada por uno de los siguientes

limitada por uno de los siguientes métodos.

� El tanque no deberá llenarse sobre el nivel determinado por el menor valor de Ht determinado por:

� Después de determinar el espesor controlado de todo un anillo, Htcalculado como sigue:

StEtmin

2.6D� Después de determinar el espesor

controlado para un área localizadaadelgazada o cualquier otra ubicación de interés, Ht se calcula:

Ht = + 1

StEtmin

2.6D� Ht = altura desde el fondo del

tanque hasta la altura de prueba

tanque hasta la altura de prueba hidrostática, en los otros anillos la altura desde la costura inferior.

� St = máximo esfuerzo de prueba hidrostática permisible, use el mas pequeño de 0.88Y ó 0.472T para el fondo y segundo anillo.

� St = máximo esfuerzo de prueba hidrostática permisible, use el mas pequeño de 0.9Y ó 0.519T para todos los otros anillos.

todos los otros anillos.

Evaluación del FondoEvaluación del Fondo

Las causas mas comunes de fallas son:� Picaduras internas y rata de

desgaste de acuerdo al servicio.Corrosión en las juntas soldadas.

� 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.

Evaluación del FondoEvaluación del Fondo� Drenaje inadecuado, agua

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

requiere.

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.

tanque.� Sumideros sin soporte adecuado.

� Para determinar el estado de las planchas de fondo se deben usar los siguientes métodos de NDT:

�Fuga de flujo magnético MFL�Ultrasonido UT

Evaluación del FondoEvaluación 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

después de reparaciónStPr = 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

áreas con protección catódica efectiva

Evaluación del Fondo

Evaluación del Fondo� Se debe inspeccionar el fondo con

algún método confiable o una combinación de métodos de forma que tengamos la certeza del estado de las planchas y que no

estado de las planchas y que no se nos vaya a presentar una fuga después.

� Generalmente se utiliza fuga de flujo magnético junto con ultrasonido para tener buenos resultados.

� A menos que se realice un análisis de esfuerzos, el espesor mínimo de las planchas de fondo deberá ser el

planchas de fondo deberá ser el menor de ½ del espesor original de las planchas de fondo (sin incluir la tolerancia de corrosión) ó el 50% de tmin del anillo mas bajo, pero no menos de 0.1”

� Si no se utilizan placas anulares, el espesor de las láminas de fondo que se proyectan del cordón de unión del primer anillo con el fondo, no deberá

anillo con el fondo, no deberá ser menor a 0.1”.

� La longitud de la proyección desde el talón de soldadura hasta el filo no debe ser menor a 3/8”

Evaluación del Fondo�

Evaluación de las basesEvaluación de las bases

� Todas las bases deben ser inspeccionadas regularmente.

� La causa principal de daños en las bases son: asentamientos, erosión,

bases son: asentamientos, erosión, fisuras y deterioro del concreto.

Evaluación de las basesEvaluación de las bases� El concreto se debilita o daña por:

1. Calcinamiento por calor o deshidratación2. Ataque químico de las aguas subterráneas

2. Ataque químico de las aguas subterráneas3. Expansión o congelamiento en concreto

poroso.4. Alcalinos tipo sulfatos, o cloruros que

atacan el concreto5. Fisuras por cambios de temperatura.

Fallas por FragilidadFallas por Fragilidad

� Estas se presentan en tanques recién terminados durante las pruebas hidrostáticas o durante el primer llenado en tiempo frío.

llenado en tiempo frío.� También son comunes después de

reparaciones o alteraciones.

Fallas por FragilidadFallas por Fragilidad

Fallas por Fragilidad

1. Los tanques deben cumplir con la API 650 para minimizar el riesgo de falla por fractura debido a fragilidad.

debido a fragilidad.2. Los tanques que no fueron

construidos de acuerdo al API 650 son susceptibles de falla por fractura y requieren un análisis como el indicado.

3. La prueba hidrostática demuestra adaptabilidad para un servicio continuo con riesgo mínimo de falla.

mínimo de falla.4. Si el espesor del cuerpo del

tanque no es mayor a 0.5”, el riesgo de falla por fragilidad es mínimo.

5. No se conoce ningún caso de fallas debidas a fragilidad que han ocurrido a temperaturas de 60º F o mayores. Si se calienta el contenido, se puede evitar fallas por fragilidad.

fallas por fragilidad.6. Pruebas de laboratorio y

experiencias muestran que se necesita un esfuerzo de membrana de al menos 7 ksi para que haya falla por fractura.

7. Los tanques construidos con aceros listados pueden ser usados de acuerdo con sus curvas. Si son construidos con materiales desconocidos, con

materiales desconocidos, con espesores mayores de ½” y operando a temperaturas mas bajas de 60º F deben cumplir con los requisitos mostrados en la figura 5-2.

8. El riesgo de fractura es mínimo una vez que el tanque ha demostrado que puede operar sin fallar con el máximo nivel de liquido a la menor temperatura

liquido a la menor temperatura esperada.

9. Una evaluación se puede realizar para establecer los parámetros seguros de operación del tanque basados en su historial.

9. La evaluación puede servir para reclasificar o cambiar los límites de operación del tanque.

10. Todas las reparaciones, alteraciones, y reubicaciones deben ser hechas de acuerdo

deben ser hechas de acuerdo con esta Norma.

11. Un análisis debe hacerse para determinar si el cambio de servicio pone en riesgo al tanque

InspeccionesInspecciones

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

corrosión.

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

y de reparación.

� Ubicación de los tanques, áreas de riesgo

� Riesgos de polución por agua o aireSistemas de detección de fugas

� 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.

� Inspección interna

Inspección Interna

La inspección interna se requiere principalmente para:

� Asegurarse de que el fondo no está corroído y fugando.

está corroído y fugando.� Recopilar la información necesaria

para determinar el espesor mínimo del fondo y del cuerpo del tanque.

� Identificar y evaluar cualquier asentamiento del fondo

Inspección Interna

� Los intervalos de inspección interna se determinan por la rata de corrosión medida durante inspecciones previas, o

inspecciones previas, o establecida en base a experiencias de tanques con un servicio similar.

� En ningún caso el intervalo de inspección interna de un tanque excederá los veinte años.

Inspección Interna

� Cuando no se conocen las ratas de corrosión y no se tiene datos de experiencias similares, el intervalo de inspección interna no será

de inspección interna no será mayor a 10 años.

� Si se hace una inspección por RBI, los intervalos que determinen serán los que se establezcan.

Inspección Interna

Algunos de los factores considerados en un RBI son:

a) Materiales de construcción, incluyendo revestimientos y

incluyendo revestimientos y pinturas, relativos a la temperatura del producto y las condiciones ambientales.

b) La norma cuando se construyó.c) El método usado para determinar

los espesores del cuerpo y fondo.

Inspección Interna

d) La disponibilidad y efectividad de los métodos de inspección y de datos recogidos.

e) Los métodos de análisis usados y

e) Los métodos de análisis usados y la precisión para determinar la rata de corrosión en el lado del producto, en el lado del suelo, y en la parte externa.

Inspección Interna

f) La disponibilidad, precisión, y necesidad de los métodos de detección de fugas y procedimientos.

procedimientos.g) La efectividad de los métodos de

mitigación de corrosión, tales como sistemas de protección catódica, revestimientos, liners.

h) La calidad del mantenimiento, incluyendo reparaciones previas.

Inspección Interna

i) La probabilidad y tipo de falla.j) La consecuencia ambiental y la

probabilidad de una fuga del tanque o falla.

tanque o falla.k) La presencia o ausencia de una

barrera de prevención de fuga bajo el fondo del tanque.

Inspección Externa

� Se debe realizar una inspección completa por lo menos una vez cada cinco años o cada RCA/4N años (donde RCA es la diferencia

años (donde RCA es la diferencia entre el espesor medido y el mínimo espesor requerido en mils, y N es la rata de corrosión en mils por año), el que sea menor.

Inspección Externa

� En los tanques aislados debe removerse algo del aislamiento para determinar la condición de la

para determinar la condición de la pared externa o techo del tanque.

� Los componentes de conexión a tierra deben verificarse y chequearse (API RP 2003).

Inspección Externa

� La medición de espesor del cuerpo por la parte externa por ultrasonido puede ser un medio de determinar la rata de corrosión.

determinar la rata de corrosión.� Esta prueba se la puede hacer con

el tanque en servicio y puede darnos una indicación de la integridad del cuerpo.

Inspección Externa

� La medición por ultrasonido debe hacerse en un intervalo máximo de 5 años.

� Se puede utilizar otros registros de tanques similares con el mismo producto para determinar la rata de corrosión.

Inspección Externa

� El sistema de protección catódica debe controlarse y revisarse de

debe controlarse y revisarse de acuerdo con la API RP 651.

InspeccionesInspecciones� Inspección externa.

Materiales

� Todas las planchas para el cuerpo y los fondos deberán ser

y los fondos deberán ser identificados de acuerdo a los planos originales.

� Los materiales no identificados deberán ser probados para ver su aplicabilidad o compatibilidad.

Materiales� Cada plancha sin identificar

deberá someterse a análisis químicos y pruebas mecánicas, incluyendo Charpy V-Notch.

incluyendo Charpy V-Notch.� Los materiales conocidos deberán

cumplir con los requisitos de la API 650 en cuanto a composición química y propiedades mecánicas.

Diseño para Tanques ReconstruidosDiseño para Tanques Reconstruidos

� El espesor de cada anillo deberá basarse en medidas tomadas dentro de los 180 días antes de la reubicación.

� El nivel máximo de líquido para el producto se determinará

� El nivel máximo de líquido para el producto se determinará calculando el máximo nivel de diseño de líquido para cada anillo basado en la gravedad específica del producto, el espesor de cada anillo, el esfuerzo admisible, y el método de diseño.

Diseño para Tanques Reconstruidos

� El esfuerzo admisible para el material deberá determinarse usando la tabla 3-2 del API 650.

� Para material no listado, se usará

� Para material no listado, se usará el menor valor de esfuerzo de 2/3 del esfuerzo de fluencia ó 2/5 del esfuerzo de tensión.

Diseño para Tanques Reconstruidos� Si se requiere de una tolerancia

de corrosión para el tanque reconstruido, esa tolerancia se restará del espesor actual antes de calcular el máximo nivel de

de calcular el máximo nivel de líquido.

� El reemplazo y nuevas penetraciones del tanque deberán ser diseñadas, detalladas, soldadas, y examinadas con la Norma actual.

� Las penetraciones existentes se evaluarán de acuerdo con la Norma con que se construyó el tanque.

� Los refuerzos deberán cumplir con la Norma aplicable.

� Los tanques a ser reconstruidos deberán verificarse por distorsiones de viento, y considerar las nuevas cargas de viento.

� Los techos deberán cumplir con la Norma de construcción, si en el nuevo sitio cambian las condiciones, el techo deberá ser

condiciones, el techo deberá ser evaluado utilizando la Norma aplicable.

� Deben verificarse las nuevas condiciones sísmicas.

REPARACIÓN Y ALTERACIÓN

� Todas las reparaciones y alteraciones deberán ser hechas

alteraciones deberán ser hechas con base a lo establecido en el Código API 650.

� El espesor mínimo para reemplazar planchas del cuerpo deberá ser calculado de acuerdo

a la Norma con que el tanque fue construido.

� El espesor de la plancha de repuesto no podrá ser de menor espesor que la plancha adjunta en el mismo anillo excepto cuando la

el mismo anillo excepto cuando la plancha adjunta sea un inserto grueso.

� La dimensión mínima de una plancha de refuerzo es 12” ó 12 veces el espesor de la plancha de repuesto, el que sea mas grande.

� La plancha de repuesto puede ser circular, ovalada, cuadrada, o rectangular con esquinas redondeadas, excepto cuando se cambia una plancha entera.

cambia una plancha entera.� Antes de soldar las nuevas juntas

verticales, las soldaduras horizontales existentes deberán ser cortadas una distancia mínima de 12” junto a las nuevas juntas verticales.

� Las juntas verticales deben soldarse antes de soldar las juntas horizontales.

REPARACIÓN Y ALTERACIÓNREPARACIÓN Y ALTERACIÓN

Reemplazo de Planchas de Fondo� Se debe colocar material no

corrosivo como arena, grava, o concreto entre el fondo dañado y

concreto entre el fondo dañado y el nuevo.

� El cuerpo debe ser ranurado con un corte uniforme paralelo al fondo.

� Las planchas de fondo deben colocarse y extenderse hasta fuera del cuerpo como lo pide la

fuera del cuerpo como lo pide la API 650.

� Las fallas en la fundación debajo del fondo antiguo deben rellenarse con arena, ripio triturado, grout, o concreto.

� Las penetraciones en el cuerpo deben elevarse o modificar sus planchas de refuerzo.

� Para los techos flotantes, el nuevo perfil del fondo debe mantener el nivel del techo cuando éste descansa sobre sus piernas de soporte.

� Los desniveles del techo flotante pueden ajustarse cambiando la longitud de las piernas de soporte.Las piernas de soporte pueden

� Las piernas de soporte pueden permanecer del mismo largo y mantener la misma altura original sobre el fondo, o ser acortadas en la misma altura que el espesor del colchón del fondo nuevo.

REPARACIÓN Y ALTERACIÓN� Se tiene que instalar nuevas

placas de apoyo para las piernas de soporte del techo flotante.

� Para techos fijos se deben instalar

� Para techos fijos se deben instalar las nuevas columnas de soporte.

� Para techos flotantes internos con soportes de aluminio, deberán instalarse separadores de acero inoxidable o de material no metálico.

REPARACIÓN Y ALTERACIÓN� Cuando se remueve un fondo

existente, el cuerpo del tanque debe ser separado del fondo cortando el cuerpo paralelo al

cortando el cuerpo paralelo al fondo a una distancia mínima de ½” sobre el fondo.

� Removiendo toda la soldadura que une el cuerpo al fondo incluyendo cualquier penetración y zona afectada por el calor.

Reparación de Techos FijosReparación de Techos Fijos

� El espesor mínimo de las planchas debe ser de 3/16” mas cualquier

debe ser de 3/16” mas cualquier tolerancia de corrosión.

� En caso de especificar cargas vivas sobre 25 lbf/ft2, el espesor de las planchas deberá ser basado en análisis usando los esfuerzos admisibles.

Reparación de Techos

Hot TapsHot Taps

� Las boquillas se limitarán a un máximo de 4” de diámetro NPS.

� La temperatura del cuerpo deberá estar a o sobre la mínima

estar a o sobre la mínima temperatura de diseño del metal para todo el proceso de hot tapping.

� Todas las boquillas deben ser reforzadas.

Hot TapsHot Taps

� La máxima altura del líquido sobre la ubicación del hot tap durante la operación deberá ser tal que el esfuerzo hidrostático del cuerpo

esfuerzo hidrostático del cuerpo sea menor a 7,000 lbf/in2 en el sitio del hot tap.

Hot TapsHot Taps

� La altura mínima del líquido sobre el hot tap deberá ser de por lo menos 3 ft. durante la operación.

menos 3 ft. durante la operación.� Las soldaduras deberán hacerse

con electrodos de bajo hidrógeno.� No se debe hacer hot taps en

planchas laminadas o muy picadas.

Hot TapsHot Taps

� El espaciamiento mínimo en cualquier dirección entre el hot tap y las boquillas adyacentes

tap y las boquillas adyacentes deberá ser equivalente a la raíz cuadrada de RT donde R es el radio del cuerpo del tanque, en pulgadas, y T es el espesor de la plancha en pulgadas.

Hot Taps

Desmantelamiento y Desmantelamiento y Reconstrucción de TanquesReconstrucción de Tanques

� Lo primero es limpiar y desgasificar completamente el

desgasificar completamente el tanque.

� El techo, cuerpo, y planchas de fondo pueden ser cortadas en piezas de cualquier tamaño pero que sean de fácil transportación.

� Las planchas de fondo pueden ser cortadas por las líneas A-A y B-B como se muestra en la figura 10-1

como se muestra en la figura 10-1 � Si se reutilizará todo el fondo,

entonces el corte debe ser por la línea C-C.

� Si el tanque tiene un anillo anular, entonces el corte deberá ser por las líneas B-B, o removiendo el

las líneas B-B, o removiendo el cuerpo de las placas anulares.

� Los cuerpos pueden ser desmantelados siguiendo una de éstas guías.

� Cualquier anillo puede ser sacado cortando las costuras y la zona afectada por el calor (HAZ ó ZAC).

� El mínimo HAZ a ser removido

� El mínimo HAZ a ser removido será de ½ del ancho de la suelda o ¼”, el que sea menor, en ambos lados de la costura.

� Cualquier anillo de ½” o más de espesor deberá removerse cortando en el cordón de soldadura sin remover el HAZ.

� Los anillos pueden ser desmantelados haciendo cortes horizontales o verticales en el cuerpo a una distancia mínimo de

cuerpo a una distancia mínimo de 6” de las sueldas existentes, excepto en los cruces.

� Los refuerzos se pueden dejar unidos al cuerpo, o se los puede remover.

Desmantelamiento y Reconstrucción de Tanques

� El cuerpo debe ser cortado por las líneas B-B. Las sueldas del cuerpo al fondo no se utilizarán a menos que se reutilice todo el fondo

que se reutilice todo el fondo intacto.

� Las planchas de techo igualmente pueden cortarse a una distancia de 2” de las existentes excepto en los cruces.

� Las estructuras de soporte del techo deben removerse quitando los pernos o deshaciendo las soldaduras de soporte.

soldaduras de soporte.� Todas las partes desmanteladas o

separadas deben marcarse adecuadamente para facilitar luego la reconstrucción del tanque.

Tanques remachadosTanques remachados

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

2.68(H-1)DGSE

SEDonde: S = 21,000 psi

E = 1.0 para planchas 6” o más alejadas de los remaches

� Tanque dañado por vacío + carga externa

� Tanque dañado por vacío

556� Daños por Katrina, Tanque pandeado

557� Daños por Katrina, Tanque pandeado

� Daños por Katrina, tanque desplazado

� Daños por Katrina.

� Daños por Katrina, dique inundado.

� 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 Exxon y PDVSA

!Gracias por su atención !

Estoy a sus órdenes:Ing. Fernando Dávila T., MBA

Ing. Fernando Dávila T., MBACaracas, Septiembre de 2008

INVERSIONES FIGHERCAS

Telefonos: 0212-5376203 / 0212-2668907

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API 650, 651, & 653 - SEPTIEMBRE 2008

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