ECP-VIN-P-MBC-MT-019 MMH Cap 19 Perdidas por Evap Tanques de Almacenam.pdf

8/18/2019 ECP-VIN-P-MBC-MT-019 MMH Cap 19 Perdidas por Evap Tanques de Almacenam.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/ecp-vin-p-mbc-mt-019-mmh-cap-19-perdidas-por-evap-tanques-de-almacenampdf 1/34

MANUAL DE MEDICIÓN DE HIDROCARBUROS Y BIOCOMBUSTIBLES CAP.19 - PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

VICEPRESIDENCIA DE INNOVACIÓN Y TECNOLOGÍACORPORATIVO DE NORMAS Y ESTÁNDARES

CÓDIGO CNEECP-VIN-P-MBC-MT-019

Elaborado16/05/2014

Versión:1

ECP-VST-G-GEN-FT-001Versión: 2

1/34

RELACIÓN DE VERSIONES

Este documento es propiedad de ECOPETROL S.A. no debe ser copiado, reproducido y/o circulado sin su autorización

This document is property of ECOPETROL S.A. it shall not be copied, reproduced and/or circulated without authorization






Elaborado16/05/2014

Versión:1


2/34

TABLA DE CONTENIDO

Página1.

OBJETO ........................................................................................................................... 4

2.

ALCANCE ......................................................................................................................... 4

3. GLOSARIO....................................................................................................................... 4

4. DOCUMENTOS DEROGADOS ............................................................................................. 6

5.

REFERENCIAS NORMATIVAS ........................................................................................... 7

5.1.

NORMATIVA INTERNA .................................................................................................... 7

5.2. NORMATIVA EXTERNA .................................................................................................... 7

6.

CONDICIONES GENERALES .............................................................................................. 7

6.1. TIPOS DE TANQUES ........................................................................................................ 8

6.1.1.

Tanques de Techo Fijo ................................................................................................ 8

6.1.2. Tanques de Techo Flotante ......................................................................................... 9

6.1.2.1.

Tanques de Techo Flotante Externo .......................................................................... 9

6.1.2.2. Tanques de Techo Flotante Interno (membrana) .................................................... 10

6.2.

MECANISMOS DE EMISIÓN Y CONTROL ......................................................................... 12

6.2.1.

Tanques de Techo Fijo .............................................................................................. 12

6.2.1.1.

Pérdida por almacenamiento .................................................................................. 12

6.2.1.2. Pérdida por trabajo ................................................................................................ 12

6.2.2.

Tanques de Techo Flotante ....................................................................................... 13

6.2.2.1. Pérdidas por trabajo ............................................................................................... 13

6.2.2.2.

Pérdidas por almacenamiento ................................................................................ 13

6.3.

CLASIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS EN TANQUES ........................................................... 14

6.3.1. Fuentes potenciales de evaporación ......................................................................... 14

6.3.1.1.

Tanques de Techo Fijo ............................................................................................ 14

6.3.1.2.

Tanques de Techo Flotante ..................................................................................... 15

7.

DESARROLLO ................................................................................................................. 16

7.1.

DEFINICIÓN DE VARIABLES PARA EL CÁLCULO ............................................................. 16

7.2.

PROCEDIMIENTO DEL CÁLCULO .................................................................................... 17

7.2.1. Pérdidas para Tanques de Techo Fijo ........................................................................ 17

7.2.1.1.

Pérdidas por almacenamiento ( ) .......................................................................... 17






Elaborado16/05/2014

Versión:1


3/34

7.2.1.2.

Pérdidas por trabajo ( ) ....................................................................................... 20

7.2.2. Casos especiales ...................................................................................................... 22

7.2.2.1.

Tanques horizontales ............................................................................................. 22

7.2.2.2. Productos con alta volatilidad ................................................................................. 23

7.2.2.3.

Productos con altos valores de ajuste del venteo .................................................... 24

7.2.3. Pérdidas para Tanques de Techo Flotante ................................................................. 25

7.2.3.1.

Consideraciones generales ..................................................................................... 25

7.2.3.2. Pérdidas por almacenamiento ( ) .......................................................................... 25

7.2.3.3. Pérdidas por trabajo ( ) ....................................................................................... 32

8.

CONTINGENCIAS ............................................................................................................ 34

9.

REGISTROS .................................................................................................................... 34

10.

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 34

11. ANEXOS ....................................................................................................................... 34






Elaborado16/05/2014

Versión:1


4/34

1. OBJETO

Presentar los conceptos y las metodologías para estimar las pérdidas por evaporación en tanques dealmacenamiento de hidrocarburos y biocombustibles líquidos, para su registro de acuerdo con el Manualde Contabilización de Hidrocarburos y Biocombustibles ECP-VIN-P-MBC-MT-026 de ECOPETROL S.A.

2. ALCANCE

Este documento define la metodología para determinar las pérdidas por evaporación en tanques dealmacenamiento (cilíndricos verticales) de crudo estabilizados y/o productos refinados terminados.

La metodología aplica para:

a. Líquidos con presión de vapor que han alcanzado el equilibrio con las condiciones ambientales a unapresión de vapor verdadera menor que la presión atmosférica ambiental en el sitio, (es decir que noestán en ebullición).

b. Líquidos para los cuales la presión de vapor es conocida, o para los cuales hay suficientes datosdisponibles para determinarla.

c. Se asume que hay suficiente líquido presente, de tal manera que la composición química del líquidoen la superficie no cambia como resultado de la evaporación.

d. En tanques de techo flotante las ecuaciones fueron desarrolladas para sitios en los cuales lavelocidad del viento se encuentra en el rango de 0 a 15 millas por hora (mph) y para tanques cuyodiámetro es mayor a 20 pies.

Los resultados obtenidos por esta metodología son utilizados como insumo para el cálculo de pérdidas

por evaporación, requeridos en la contabilización de los procesos de transferencia de custodia, controlde inventarios y fiscalización de hidrocarburos y biocombustibles.

3. GLOSARIO

Anual Net Throughput (Q): En tanques de techo fijo, es el volumen total de producto bombeadohacia el tanque durante un año y que produce un incremento en el nivel del líquido almacenado. Entanques de techo flotante representa el volumen anual despachado del tanque y asociado a unadisminución del nivel de líquido almacenado. Si procesos de recibo y despacho son realizadossimultáneamente y no producen incremento en la altura del producto dentro del tanque, elmovimiento neto es igual a cero.

Componentes saturados en la presión de vapor (Pi°): La presión de vapor especifica (Pi°) de

cada componente en el líquido almacenado, es necesaria para determinar la presión de vapor en elalmacenamiento. Este valor se puede obtener en el API Technical Data Book Petroleum Refining, opuede ser calculado usando la ecuación de Antoine.

EFRT: External Floating Roof Tank.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


5/34

Evaporación: Es el resultado del proceso físico por el cual una sustancia cambia de estado líquido a

gaseoso. La evaporación es un cambio de estado y precisa una fuente de energía que proporcione alas moléculas de líquido, la suficiente energía para efectuarlo.

Factor de pérdida (Loss Factor): Expresión que describe las características de la tasa de pérdida

por evaporación de un dispositivo o accesorio específico en un tanque de techo flotante. Paraobtener el total de la tasa de evaporación para las pérdidas por almacenamiento en un tanque detecho flotante, la suma de los factores de pérdida para cada accesorio individual se modifica porciertas características de tipo climático y condiciones del líquido almacenado.

Función de presión de vapor (P*): Factor adimensional utilizado en el procedimiento deestimación de pérdidas por almacenamiento, el cual es función de la razón de la presión de vapor dellíquido almacenado, a la presión atmosférica en el sitio de localización del tanque. Aplica sólo para

los tanques de techo flotante.

IFRT: Internal Floating Roof Tank.

Pérdidas por almacenamiento (Standing Losses): En un tanque de techo fijo ocurren como

resultado de la expulsión de vapores por la contracción o expansión del vapor localizado en elespacio vacío del tanque y que son resultado de cambios en la temperatura y en la presiónbarométrica. Esta pérdida ocurre sin que exista un cambio del nivel de líquido en el tanque. Seconocen también como pérdidas por “respiración” del tanque. En los tanques de techo flotanteexterno, estas pérdidas incluyen las pérdidas por los sellos del borde y las pérdidas por losaccesorios de la cubierta. También se incluyen las pérdidas por respiración, como resultado de loscambios de temperatura y presión. En los tanques de techo flotante interno también se incluyen laspérdidas por las uniones de la cubierta para aquellos tanques cuya cubierta no es del tipo soldado.

Pérdidas por trabajo (Working Losses): Se presentan en:

un tanque de techo fijo como consecuencia de las operaciones de llenado y vaciado del tanque.Durante el llenado la evaporación es el resultado del incremento del nivel de líquido en el tanque.Con el aumento del nivel de líquido, la presión en el interior del tanque excede la de la presión dealivio y los vapores se expulsan fuera del tanque. Durante el vaciado, ingresa aire al tanque, elcual se satura con los vapores y se expande, excediendo la capacidad del espacio de vapor.

En un tanque de techo flotante, cuando el nivel de líquido y por ende el techo flotante desciendepor retiro de producto del tanque. La pared del tanque queda impregnada con parte del líquido, elcual se evapora. Las pérdidas continuarán hasta que el tanque es llenado y la superficie expuestase cubre nuevamente. En los tanques de techo flotante interno que tienen un techo fijo soportadopor columnas, parte del líquido también se adhiere a las columnas y se evapora. (anteriormentedenominadas perdidas por trabajo- (Withdrawal Losses).

Peso molecular del líquido almacenado ( ): Es el promedio del peso molecular del líquido sobre

una base de peso. Él ( ) es necesario para convertir las concentraciones de líquido almacenado deun peso base a un peso molar, y puede ser determinado del análisis de líquidos almacenados, ocalculado de la composición del líquido almacenado. Existen dos métodos para determinar estavariable: cromatografía de permeación con gel (GPC) usando un detector de índice de refracción(RI), y cromatografía de gas usando un detector de llama ionizante.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


7/34

5. REFERENCIAS NORMATIVAS

5.1. NORMATIVA INTERNA

CÓDIGO CNE CÓDIGO ANTIGUO TÍTULO

ECP-VIN-P-MBC-MT-001 ECP-VSM-M-001-01 Manual de Medición de Hidrocarburos yBiocombustibles Capítulo 1 CondicionesGenerales y Vocabulario.

ECP-VIN-P-MBC-MT-026 No aplica. Manual de Contabilización de Hidrocarburos yBiocombustibles.

ECP-VIN-P-MBC-PT-005 No aplica Procedimiento para Cálculo de Emisiones en

Tanques de Almacenamiento.ECP-VIN-P-MBC-FT-038 No aplica Formato para Cálculo de Emisiones en Tanques

de Almacenamiento.

5.2. NORMATIVA EXTERNA

American Petroleum Institute (API)

MPMS 19.1 Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 19.1 Evaporative LossFrom Fixed-Roof Tanks.

MPMS 19.2 Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 19.2 Evaporative LossFrom Floating-Roof Tanks.

MPMS 19.4 Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 19.4 Evaporative LossReference Information and Speciation Methodology.

STD 650 Welded Tanks for Oil Storage Twelfth.STD 2000 Venting Atmospheric and Low-pressure Storage Tanks.

6. CONDICIONES GENERALES

Los métodos aquí tratados se usan para estimar las pérdidas por evaporación en varios tipos detanques (techo fijo y flotante), dependiendo del tipo de líquido almacenado (densidad, presión devapor), tamaño del tanque y material del tanque, tipo de venteo, temperatura de almacenamiento,volúmenes manejados y datos del medio ambiente (la velocidad del viento, temperatura ambientepromedio, presión atmosférica).

El valor estimado de pérdidas por evaporación en tanques de almacenamiento, se puede utilizar comosoporte para:

Seguimiento a inventarios.

Seleccionar tipo de almacenamiento, según tipo de producto y según tipo de techo: fijo o flotante yaccesorios requeridos.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


8/34

Recomendar servicios de calibración a válvulas de presión y vacío requeridas en almacenamientos.

Recomendar mantenimientos en los tanques que apliquen sellos, membranas.

6.1. TIPOS DE TANQUES

A continuación se describen los diseños básicos de los tanques de almacenamiento y también seexplican los tipos de pérdidas que ocurren en cada una de ellos.

6.1.1. Tanques de Techo Fijo

Figura 1. Tanque de Techo Fijo.(Fuente: API MPMS Capítulo 19.1)

Un tanque cilíndrico vertical típico de techo fijo, consta de una carcasa cilíndrica de acero, con un techoque puede variar su diseño entre cono o domo, a plano (ver figura 1). Las pérdidas en este tipo detanque son originadas por cambios en la temperatura, presión y en el nivel de líquido.

El diseño de los tanques de techo fijo requiere una abertura a la atmósfera que permita el movimiento ydesplazamiento de aire y vapores durante el llenado, retiro y expansión por calentamiento. La aperturaestá comúnmente provista con dispositivos de presión/vacío que permiten la operación. Estos

dispositivos permiten que el tanque opere a una ligera presión interna o vacío para prevenir laliberación de vapores durante cambios muy pequeños de temperatura, presión o nivel del líquido.

Las emisiones de un tanque de techo fijo varían en función de la capacidad del tanque, la presión devapor del líquido almacenado y las condiciones atmosféricas donde se encuentra localizado el tanque.Las emisiones de los tanques de techo fijo se pueden reducir instalando internamente una membranaflotante o usando dispositivos de recuperación de vapor.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


9/34

6.1.2. Tanques de Techo Flotante

6.1.2.1. Tanques de Techo Flotante Externo

Un tanque típico de techo flotante externo (External Floating Roof Tank - EFRT) consiste de un cilindrode acero abierto en su parte superior, el cual está equipado con un techo que flota sobre la superficiedel líquido que está almacenado. El techo flotante consta de una cubierta, accesorios y un sistema desello del borde. Existen dos tipos básicos de techo: pontón y doble cubierta. El techo sube y desciendecon el nivel de líquido en el tanque. El sistema de sello en el borde se encuentra acoplado al perímetrode la cubierta y tiene contacto con la pared del tanque. El propósito del techo y del sistema de sello esreducir las pérdidas por evaporación del líquido almacenado. Un espacio anular queda entre el sistemade sello y la pared del tanque. El sistema de sello se desliza contra la pared del tanque a medida que eltecho sube o desciende. El techo también se encuentra equipado con accesorios que penetran la

cubierta y cumplen funciones operacionales. El diseño del techo es tal que las pérdidas por evaporacióndel líquido están limitadas a pérdidas por el sistema de sello en el borde de la cubierta y por losaccesorios (pérdidas por almacenamiento) y por líquido que quede expuesto en la pared del tanque(pérdidas por trabajo).

Figura 2. Tanque de Techo Flotante Externo con doble Cubierta.(Fuente API MPMS 19.2)






Elaborado16/05/2014

Versión:1


10/34

6.1.2.2. Tanques de Techo Flotante Interno (membrana)

Este tipo de tanque (Internal Floating Roof Tank - IFRT) tiene un techo fijo permanente y unamembrana flotante interna. El techo fijo reduce la velocidad del viento, el techo interno reduce elcontacto entre la superficie del líquido y el espacio de vapor del tanque, en consecuencia reduce laevaporación del líquido almacenado.

Existen los siguientes tipos básicos de tanques:

a) Tanques con techo fijo que es soportado por columnas verticales dentro del tanque, las cuales lesirven de guía a la membrana flotante (Ver Figura 3). Los tanques de techo fijo que han sidohabilitados con un techo flotante interno, son de este tipo.

Figura 3. Tanques de Techo Flotante Interno con Techo Externo Soportado por Columnas.(Fuente: API MPMS Capítulo 19.2)






Elaborado16/05/2014

Versión:1


11/34

Figura 4. Tanques de Techo Flotante Externo con Domo.(Fuente: API MPMS Capítulo 19.2)

b) Tanques con techo fijo auto soportado, los cuales no disponen de columnas internas de soporte. Untanque de techo flotante externo puede convertirse al tipo de techo flotante interno quedando comoun tanque con techo auto soportado.

La cubierta en los tanques IFRT, sube y desciende con el nivel del líquido almacenado y flotadirectamente sobre la superficie del líquido (cubierta de contacto), o descansa sobre pontonesmanteniéndose una distancia por encima de la superficie del líquido (cubierta sin contacto).

Las membranas flotantes utilizan un sello perimetral que se desliza sobre la pared del tanque,minimizando la evaporación del producto, existe la opción de colocarles doble sello: primarios ysecundarios. Generalmente, estos tanques tienen salidas que facilitan las descargas de vapor alambiente, instaladas en la cima del techo fijo. Las aberturas minimizan la posibilidad de acumulaciónde vapor en concentraciones que pueden llegar a ser inflamables.

Las pérdidas por evaporación en estos tanques provienen de los accesorios de la cubierta, costuras ouniones de la cubierta que no son soldadas y del espacio anular entre la cubierta y el casco deltanque.

c) Tanques de techo flotante con domo geodésico, usualmente son tanques EFRT modificados con laadición del domo geodésico como techo fijo. Los accesorios de la cubierta y los sellos perimetralesson idénticos a un tanque EFRT (Ver Figura 4).






Elaborado16/05/2014

Versión:1


12/34

Este tipo de tanque es muy similar a un IFRT con una cubierta soldada y techo fijo auto soportado.La función del domo, al igual que en los IFRT es bloquear la acción del viento. El domo usadocomúnmente es construido en aluminio, con las uniones atornilladas. Igualmente, el domo disponede venteos de circulación. En caso que la cubierta flotante sea remplazada por una membrana, eltanque se consideraría como un IFRT.

6.2. MECANISMOS DE EMISIÓN Y CONTROL

Las emisiones de hidrocarburos y biocombustibles, se producen debido a las pérdidas por evaporacióngeneradas durante su almacenamiento y como resultado de los cambios en el nivel del líquido por lasoperaciones de recibo o despacho del tanque.

6.2.1. Tanques de Techo Fijo

Existen dos tipos significantes de emisiones: pérdidas por almacenamiento y pérdidas por trabajo.

6.2.1.1. Pérdida por almacenamiento

Se produce por la expulsión de vapor debido a la contracción y expansión del mismo, fenómeno que esresultado del cambio en la temperatura y en la presión barométrica. Esta pérdida por respiración,ocurre sin que haya un cambio significativo en el nivel de líquido en el tanque.

Bajo condiciones completamente estáticas, las concentraciones de vapor en equilibrio pueden serestables y ninguna evaporación adicional ocurrirá. En estas condiciones el espacio entre el techo y elnivel de líquido es saturado con vapor.

Las pérdidas por venteo en los espacios de vapor ocurren cuando la temperatura diaria y la presiónbarométrica cambian causando expansión térmica y contracción de vapor. Esto causa saturación devapor que sale del tanque y succión de aire fresco, esto sucede con líquidos volátiles con una presión devapor superior a 1,5 psia. Las pérdidas por venteos se ven afectadas por el diámetro y el color deltanque (absorción de calor) entre otras variables y hacen parte del modelo teórico de cálculo.

6.2.1.2. Pérdida por trabajo

La pérdida combinada por llenado y vaciado del tanque se conoce como pérdida por trabajo. Laevaporación durante el llenado se produce como resultado del incremento del nivel de líquido en eltanque. Cuando el nivel de líquido aumenta, la presión en el interior del tanque excede la presión dealivio y los vapores son expulsados del tanque. La pérdida durante la operación de vaciado (despacho)se produce cuando el aire que ingresa se satura con los vapores del hidrocarburo y se expande,excediendo la capacidad del espacio de vapor.

Las pérdidas por trabajo se ven afectadas por el número de movimientos del tanque, el peso moleculardel producto, diámetro, el color del tanque y el remanente promedio anual del líquido en el tanque,entre otros.

Las emisiones en este tipo de tanques pueden controlarse instalando un techo flotante interno y sellos;la eficiencia de este método puede variar entre 60% - 90%, dependiendo del tipo de techo, de los sellosinstalados y del líquido almacenado.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


13/34

Existen sistemas de recuperación de vapores, los cuales convierten los vapores en producto líquido.Entre estos procedimientos se pueden mencionar: compresión de vapores, absorción vapor/líquido,adsorción vapor/sólido, o una combinación de los métodos mencionados. La eficiencia de estos sistemaspuede oscilar entre 90% - 98% dependiendo de los métodos empleados, el diseño de la unidad derecuperación y la composición de los vapores.

6.2.2. Tanques de Techo Flotante

Las emisiones totales en estos tanques están conformadas por la suma de las pérdidas por trabajo(Working Losses) y las pérdidas por almacenamiento (Standing Losses).

6.2.2.1. Pérdidas por trabajo

Las pérdidas por trabajo se producen por descenso del nivel del líquido y del techo flotante. Parte dellíquido permanece en la superficie interna de la pared del tanque y se evapora. En los tanques de techoflotante interno que tienen un techo fijo soportado por columnas, algo del líquido se adhiere a lascolumnas y también se evapora; las pérdidas ocurrirán hasta que el tanque sea llenado y las superficiesexpuestas sean cubiertas nuevamente. Generalmente, el factor más importante que afecta laadherencia es la viscosidad del producto almacenado.

6.2.2.2. Pérdidas por almacenamiento

Las pérdidas por almacenamiento incluyen las pérdidas producidas a través del borde perimetral deltecho y por los accesorios existentes en la cubierta; en los tanques tipo IFRT también se originan porlos techos cuyas juntas no son de tipo soldado. Otras pérdidas potenciales pueden ser pérdidas porrespiración como resultado de cambios en la temperatura y presión.

Las pérdidas por el sello perimetral del techo pueden ocurrir por mecanismos complejos, pero para lostanques EFRT, la mayoría de las pérdidas son inducidas por efecto del viento. Para el tipo IFRT no se haencontrado mecanismo de pérdidas inducidas por el viento.

El sistema de sello perimetral puede consistir solamente de un sello primario o de un conjunto formadopor un sello primario y otro secundario, que se monta sobre el sello primario. El sello primario sirvecomo un dispositivo de conservación del vapor al cerrar el espacio anular entre el borde de la cubiertadel techo y la pared del tanque. Los sellos secundarios pueden ser de material flexible con contactodeslizante o del tipo elástico relleno con líquido.

Los accesorios localizados en la cubierta del techo pueden ser una fuente de pérdida por evaporación,cuando ellos requieren de aberturas en el techo. Entre estos accesorios se pueden mencionar: bocas deacceso, bocas de medición y muestreo, drenajes del techo, venteos del borde, soportes de la cubierta,tubos guías perforados o no perforados, entre otros.

Aunque las pérdidas por trabajo son típicamente más pequeñas que las pérdidas permanentes dealmacenamiento, la frecuencia en que el nivel del líquido baja en un tanque de techo flotante externopuede incrementar este tipo de pérdidas.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


14/34

6.3. CLASIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS EN TANQUES

Las pérdidas totales ( ) de emisiones en tanques por evaporación es la suma de pérdidas por

almacenamiento ( ) (respiración) y las pérdidas por trabajo ( ) (recibos y despachos).

Normalmente se calculan en .

Debido a que los datos se promedian para la obtención de cálculos, es necesario tener una precisión dedos decimales en las variables de entrada y mantener seis decimales en el proceso de cálculo.

6.3.1. Fuentes potenciales de evaporaciónLa absorbancia solar es un parámetro adimensional en función de: color de la superficie del tanque, tipode pintura (mate o brillante), tipo y estado de la superficie externa del tanque que afectan la emisiónde vapores en todos los tanques de almacenamiento. Para determinar su valor referirse a la Tabla 7 delAPI MPMS 19.4.

Dónde:

6.3.1.1. Tanques de Techo Fijo

La pérdida del vapor almacenado entre la superficie del líquido y el techo se origina principalmente en:

A. Válvulas de presión y vacío:

Estas válvulas durante las operaciones de llenado de los tanques permiten la emisión de vapores a laatmósfera a partir del momento en el que la presión de vapor dentro del tanque es mayor que lapresión de calibración de la válvula. Durante la operación de despacho del producto almacenado en eltanque se genera el efecto contrario, es decir, la válvula abre para permitir el ingreso de aire al tanque.

Las capacidades de las válvulas de presión y vacío son calculadas de acuerdo con el API STD 2000Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tank – Non Refrigerated and Refrigerated y el set pointpor presión y por vacío se determina según las consideraciones de diseño del tanque.

B. Venteos:

Los venteos operan de forma similar a las válvulas de presión y vacío y permiten salida de vapores yentrada de aire para mantener el tanque en presiones de operación seguras.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


15/34

Los cuellos de ganso o respiraderos que no se operan como válvulas de presión y vacío, aumentan laspérdidas por evaporación debido a que no operan a un set point determinado, es por esto que sí sedesea disminuir las pérdidas por evaporación deben ser reemplazados por válvulas de presión y vacío.

C. Escotillas y manholes:

Son facilidades en el tanque para propósitos de operación y mantenimiento y pueden contribuir agenerar pérdidas en la medida en que los mismos se mantengan abiertos.

D. Cámaras contra incendio:

Son accesorios instalados para extinción de incendios en el tanque, la rotura del sello puede ser causade escapes de vapor.

6.3.1.2. Tanques de Techo Flotante

Las pérdidas se originan principalmente por:

A. Sello del Borde:

Las pérdidas en el sello del borde varían con la presión de vapor del producto almacenado y el promediodel peso molecular del vapor, así como el promedio de la velocidad del viento.

El viento es un factor dominante en inducir las pérdidas de vapor en el sello del borde de tanques detecho flotante externo.

Otras causas potenciales de las pérdidas por el sello incluyen la expansión del gas en el espacio devapor, el cual es atribuible a cambios en la temperatura o la presión.

B. Propias del techo:

Las pérdidas totales propias por techo varían con la presión de vapor del líquido almacenado, eldiámetro del tanque, y los factores de pérdidas propias del tipo de techo que depende de su diseño.

Los mismos mecanismos que afectan las pérdidas por el sello del borde también afectan las pérdidas através de los accesorios en los techos flotantes. Estos accesorios penetran el techo flotante y sonfuentes potenciales de pérdidas porque requieren de aperturas que permiten comunicación entre ellíquido almacenado y el espacio de vapor sobre el techo flotante. Mientras estas aperturas sonhabitualmente para los sellos, los detalles de diseño de ajustes de techo generalmente evitan el uso deun sello hermético al vapor.

Para tanques de techo flotante interno, las emisiones pueden también ocurrir por las juntas o traslaposdel techo, se asume que estas pérdidas ocurren continuamente. Este factor de pérdida por las juntas noafecta a los tanques de techo flotante externo, toda vez que las juntas son soldadas.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


16/34

7. DESARROLLO

El procedimiento general para determinar emisiones de evaporación de hidrocarburos, parte de lasespecificaciones propias del producto. Se pueden calcular las emisiones del vapor total, tomando encuenta la composición del hidrocarburo incluyendo los espacios de vapor (tomando la presiónatmosférica como la presión total del sistema) o sobre la porción de hidrocarburo en los espacios devapor (basado en la presión parcial del espacio de vapor como la presión total del sistema).

7.1. DEFINICIÓN DE VARIABLES PARA EL CÁLCULO

Para calcular las emisiones totales, se requiere conocer la información de las propiedades físicas y lacomposición del producto; dicha información debe ser específica por tipo de hidrocarburo. El API MPMSCapitulo 19.1 numeral 3 Symbols, contiene un listado completo de las variables principales requeridas

para el cálculo de las pérdidas por evaporación. A continuación se presentan la definición de las másimportantes:

: Volumen máximo del líquido en el periodo [ ].

: Peso molecular del vapor almacenado [ ].

: Entradas totales que se le hubiesen hecho al tanque para un producto [ ].

: Densidad del líquido almacenado [ ].

: Constante en la ecuación de la presión de vapor, es adimensional.

: Constante que representa la absorbancia solar en la superficie del tanque. Es adimensional. Suvalor se encuentra detallado en el API MPMS Capítulo 19.4 sección 4.8.

: Promedio de temperatura ambiente en grados Rankine (°R).

Nota: Para convertir desde °F utilice la ecuación: . : Temperatura en grados Rankine (°R) del líquido. Sí esta no se conoce, esta puede ser estimada

mediante la siguiente ecuación:

: Radiación solar en el sitio normalmente medida en y se obtiene de la entidadmeteorológica del lugar.

: Temperatura promedio en la superficie del líquido medida en grados °R. Sí este valor para eltanque no está disponible, esta temperatura puede calcularse mediante la ecuación:

: Presión de vapor debido a la temperatura promedio diaria en la superficie del líquido [ psia]. Sepuede calcular a partir de la ecuación:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


17/34

Las constantes A y B se pueden obtener del API MPMS 19.4 Table 2 Typical Properties of SelectedPetroleum Liquids ( ).

: Densidad del vapor almacenado [ ]. Para su cálculo se requiere el peso molecular del vaporalmacenado ( ), la presión de vapor ( ), la constante de los gases ideales( ) y la temperatura en la superficie del líquido ( ). Con estos datosse calcula utilizando la siguiente ecuación:

7.2. PROCEDIMIENTO DEL CÁLCULO

El procedimiento del cálculo de las pérdidas por evaporación es diferente dependiendo del tipo detanque, pero siempre cumple con la ecuación:

Dónde:

: Pérdidas totales, en .: Pérdidas por almacenamiento, en .: Pérdidas por trabajo para tanques de techo fijo o para tanques de techo flotante, en

.

7.2.1. Pérdidas para Tanques de Techo Fijo

Las siguientes condiciones son asumidas en los cálculos de pérdidas descritos en este parágrafo:

a. El tanque es un cilindro vertical (para tanques cilíndricos horizontales véase 7.2.2.1).b. El producto almacenado posee un TVP no mayor que 0,1 (para productos con alta volatilidad

véase el parágrafo 7.2.2.2).

c. Los venteos siempre están abiertos o tienen un punto de ajuste cercano a ±0,03 psi (0,5 ).Para puntos de venteo con valores de ajuste mayores ver 7.2.2.3.

7.2.1.1.

Pérdidas por almacenamiento ( )La siguiente información mínima es necesaria para calcular las pérdidas por almacenamiento :

a. El diámetro del tanque (D).b. La altura de la lámina del tanque.c. El tipo de techo del tanque (techo cónico o tipo domo).d. El color de la superficie externa del tanque.e. Localización.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


18/34

f. El tipo de producto almacenado.g. La temperatura de almacenamiento del producto.h. La presión de vapor del producto o la presión de vapor Reid (RVP) de este.i. El nivel del líquido almacenado.

j. La pendiente del techo cónico o el radio del domo.k. Los valores de los puntos de ajuste de las válvulas de presión y vacío.l. La temperatura ambiente promedio.m. El rango (valores máximos y mínimos) de la temperatura ambiente.n. La radiación solar diaria total en una superficie horizontal.o. La presión atmosférica.p. El peso molecular del vapor del producto almacenado.q. La temperatura en la superficie del líquido almacenado.

Las pérdidas por almacenamiento para un período d (en días) pueden estimarse a partir de laecuación:

Dónde:

: Es el factor de expansión del espacio del vapor típicamente igual a 0,04 pero que puede estimarsede forma más precisa sí se conocen el factor de absorbancia ( ), la máxima y mínima temperaturapromedio diaria ( y ) y la radiación solar (I ) mediante la ecuación:

Dónde:

, la ecuación usa variables con valores en grados Rankine (°R) yBTU.

: Altura del espacio de vapor, calculada a partir de la ecuación:

Dónde:

: Altura sección vertical del tanque.: Altura del líquido almacenado, [ ].: Altura equivalente del volumen del vapor contenido debajo del techo, [ ].

El cálculo de depende de la forma del techo así:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


19/34

Dónde:

: Altura máxima del techo [ ].: Radio del tanque [ ].: Pendiente del techo [ ].

D : Diámetro del tanque.

Nota: Si no se conoce se asume 0,0625.

Figura 5. Techo Cónico.Extraída API MPMS 19.1

Dónde:

Altura máxima del techo [ ].Radio de la circunferencia del domo deltecho [ ]. Radio del tanque [ ]. Pendiente del techo [ ].

D Diámetro del tanque.

Nota: Si no se conoce se asume igual a D.

Figura 6. Techo Tipo Domo. Extraída API MPMS 19.2

: Factor de saturación del espacio de vapor: utilizado para representar el grado de saturación del

vapor del producto almacenado en las emisiones de vapor. Puede estimarse usando la ecuación:

Dónde:

: Es la presión de vapor debido a la temperatura promedio diaria en la superficie del líquido.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


20/34

: Densidad del vapor del producto almacenado.

7.2.1.2. Pérdidas por trabajo ( )

Las pérdidas por trabajo se relacionan con las pérdidas de vapor asociadas al movimiento (llenado yvaciado) del tanque. Estas se calculan a partir de la siguiente información:

a. El peso molecular del vapor del producto almacenado.b. La presión de vapor del producto o la presión de vapor Reid (RVP) de este.c.

El diámetro del tanque (D).d.

La máxima altura de almacenamiento del líquido.e.

El movimiento anual neto del tanque (anual net throughput) (Q) (asociado con el incremento delnivel de líquido almacenado).

f. La tasa de renovación del inventario.g. El tipo de producto almacenado.h. Los valores de los puntos de ajuste de las válvulas de presión.i. La temperatura en la superficie del líquido almacenado.

Las pérdidas por trabajo se calculan mediante la ecuación:

Las pérdidas de trabajo se encuentran asociadas las siguientes variables:

a. El volumen de los vapores desplazados, Q (expresado en términos de N , y D).

b. El factor de renovación del producto, .c.

El factor del producto, .d. El factor de corrección por venteo, .e. La densidad del vapor del producto almacenado, .

El movimiento anual neto del tanque (anual net throughput)Q, puede expresarse como una función delvolumen del tanque y el número de renovaciones del producto. El volumen del tanque es expresadoen términos del diámetro del tanque y la máxima altura de almacenamiento del producto . Si

el movimiento anual neto del tanque , es conocido, los términos N, y pueden reemplazarse

por la ecuación:

El número de renovaciones del tanque por año (N ) puede calcularse como:

Para tanques donde el movimiento anual neto del tanque , es grande, resultando en frecuentesdespachos y llenados del tanque (mayor que 36 veces por año), la mezcla aire venteado/vapor deproducto es no-saturada con el vapor del producto.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


21/34

El factor de renovación por pérdidas de trabajo ( ) es utilizado para representar la condición deno saturación del vapor venteado.

El cálculo de se realiza mediante las ecuaciones:

El factor de producto para pérdidas por trabajo ( ) del producto representa los efectos de losdiferentes tipos de productos almacenados durante el trabajo del tanque. El uso de este factor aplicaúnicamente para pérdidas por trabajo y no debe utilizarse para estimar pérdidas de evaporación por

almacenamiento. Típicamente se usan los siguientes valores:

= 0,75 para crudos. = 1,00 para refinados. = 1,00 para petroquímicos.

El factor de corrección por venteo ( ) represente el efecto de la presión previa al venteo sobre elvapor del producto almacenado. Este valor es igual a 1,0 para un rango de ajuste de la válvula deventeo ( ) no mayor que el típico rango de ±0,03 (±0,5 ).

Dónde:

: Rango de ajuste de la válvula de venteo, en psi.: Valor de ajuste por presión de la válvula de venteo (un valor positivo), en psig.: Valor de ajuste por vacío de la válvula de venteo (un valor negativo), en psig.

Si estos valores no están disponibles se asume un valor de +0,03 para y -0,03 para .

Sí el tanque de techo fijo es de construcción atornillada o con remaches y el techo o las placas de lasparedes no presentan fuga de gas, se asume que es 0 , sin importar si se utiliza una válvula deventeo.

Cuando:

Entonces:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


22/34

Dónde:

: El factor de renovación por pérdidas de trabajo.: Valor de ajuste por presión de la válvula de venteo (un valor positivo), en .: Presión atmosférica en .: Presión del espacio de vapor a las condiciones iníciales durante la operación normal, en

.: El factor de corrección por venteo.: Presión del vapor debido a la temperatura diaria promedio en la superficie del producto,

en .

7.2.2. Casos especiales

7.2.2.1. Tanques horizontales

En este caso la longitud y el diámetro del tanque horizontal deben transformarse a un diámetro y unaaltura de un tanque vertical equivalente. Para ello, se asume que el tanque horizontal es un cilindro,luego se asume que el tanque se encuentra lleno hasta la mitad, con lo que la superficie del líquidotiene la forma de un rectángulo con una longitud igual a la longitud del tanque y un ancho igual aldiámetro de la sección circular de este. La superficie del rectángulo del tanque horizontal puedeconvertirse en un área circular equivalente en un tanque vertical. El diámetro de un tanqueequivalente se calcula a partir de la ecuación:

Dónde:

: Longitud del tanque horizontal (para tanques con casquetes en sus extremos se usa lalongitud total).

: Diámetro de una sección vertical del tanque horizontal.

La altura de un tanque vertical equivalente se determina calculando la altura del tanque vertical quepodría resultar en un volumen encerrado aproximadamente igual al del tanque horizontal. Sí se asumeque el volumen del tanque horizontal es igual al área de la sección circular del tanque multiplicada porla longitud del tanque, la altura del tanque equivalente puede ser calculado como:

Las pérdidas por almacenamiento para un período d (en días) pueden calcularse sustituyendo D pory por ( ) en la ecuación general de pérdidas por almacenamiento mostrada en la sección

7.2.1.1.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


24/34

Temperatura mínima en la superficie del líquido en °R y se calcula:

También puede calcularse mediante un método alternativo y simplificado que requiere conocerúnicamente la presión de vapor a la temperatura diaria promedia de la superficie del líquido ( )mediante la ecuación:

Dónde:

: Es la presión de vapor debido a la temperatura promedio diaria en la superficie dellíquido, en . Se puede calcular a partir de la ecuación:

: Rango de ajuste de la válvula de venteo, en: Presión atmosférica.: Es el punto de ajuste de la válvula de venteo. Se asume un valor de 0 para techo con

venteo libre y 0,06 para techo con válvula de venteo.

El valor obtenido para se reemplaza en la ecuación general de pérdidas por almacenamientosiempre y cuando su valor sea mayor o igual a cero. Sí el valor obtenido es negativo, se usa un valor decero para . Esto resultará en un estimado de pérdidas por almacenamiento de cero bajo el supuestoque el rango de ajuste de la válvula de venteo ( ) es suficientemente alto para prevenir pérdidas porrespiración que ocurran durante las condiciones promedias asumidas.

Las pérdidas por trabajo se calculan utilizando la ecuación general sin ninguna modificación.

7.2.2.3. Productos con altos valores de ajuste del venteo

Cuando el valor de ajuste del venteo es significativamente más alto que el típico rango de ± 0,5 oz/in2 el valor de deberá calcularse utilizando la ecuación del parágrafo 7.2.2.2. Si se obtiene un valor para

se utiliza un valor de 0 en la expresión general de pérdidas por almacenamiento .

Altos puntos de ajuste también garantizan que el factor de corrección por venteo de las pérdidas portrabajo será menor que 1. Cuando la condición:

Se cumple, el factor de corrección utilizado en la ecuación general de pérdidas por trabajo sedetermina usando la ecuación:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


25/34

En caso contrario (el condicional es menor o igual que 1,0) se usa un valor de .

Valores de representan la reducción de las emisiones debido a la condensación de los vaporesalmacenados antes que ocurra la apertura de la válvula de venteo.

7.2.3. Pérdidas para Tanques de Techo Flotante

7.2.3.1. Consideraciones generales

El método aplica para calcular las pérdidas totales por evaporación desde tanques con techo flotanteexterno (EFRTs), tanques de techo flotante interno con venteo libre (IFRTs), así también como paratanques con techo flotante con domo o externo que tienen un techo fijo con venteo libre.

La metodología descrita aquí no aplica para determinar las perdidas en los siguientes casos:

a. Para determinar las pérdidas de hidrocarburos o petroquímicos no estabilizados, o en estado deebullición o de aquellos en los cuales no se conoce su presión de vapor o esta no puededeterminarse.

b. Para estimar pérdidas desde tanques que poseen deterioro del material de los sellos de lasmembranas y/o del techo flotante.

c.

Para estimar pérdidas en tanques en sistemas cerrados o de techo flotante cubierto (esto es,tanques venteados únicamente a través de sistemas de relevo por presión/vacío), con gas inerte decobertura, venteado a unidad de recuperación de vapor u otro sistema que genere restricción dellibre venteo.

7.2.3.2. Pérdidas por almacenamiento ( )

La siguiente información mínima es necesaria para calcular las pérdidas por almacenamiento :

a. La presión de vapor real (TVP) o la presión de vapor Reid (RVP) y la temperatura promedio delproducto almacenado.

b. El tipo de producto almacenado.c. El peso molecular del vapor del producto almacenado.d. El diámetro del tanque (D).e. El tipo de techo flotante tipo externo (EFRT) o interno (IFRT).f. El tipo de construcción del techo (soportado por columnas o auto-soportado (IFRT); o techo flotante

externo (EFRT).g. Para tanques que no tienen un techo fijo (EFRTs) la velocidad promedio del viento en el sitio.h. El tipo de construcción de la lámina del tanque (soldada o remachado) (EFRTs).i. El tipo de sistema que posee el sello del borde.

j. El tipo y el número de accesorios del techo.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


26/34

k. El tipo de construcción de la cubierta del techo flotante (pontón o doble cubierta si es del tipo APISTD 650 Apéndice C (EFRTs); y si es del tipo API STD 650, Apéndice H (IFRTs) si la cubierta essoldada o atornillada, y la longitud de las costuras atornilladas.

Las pérdidas por almacenamiento , incluyen las pérdidas por el sello del borde y los accesorios deltecho y por las costuras de éste si son de construcción atornillada (IFRTs). Estas pérdidas debenestimarse como sigue:

Dónde:

: Pérdidas por almacenamiento, en lbs/año. : Factor de pérdidas totales por el sello el borde, en lbs/año. : Factor de pérdidas totales por los accesorios del techo, en lbs/año. : Factor de pérdidas totales por las costuras del techo, en lbs/año.: Función de presión de vapor (adimensional).: Peso molecular promedio del vapor del producto almacenado, en lbs/lbs-mol. : Factor producto, (adimensional).

Las pérdidas por almacenamiento , es convertida de libras por año a barriles por año así:

Dónde:: Densidad del vapor condensado, en lbs/gl

Factor de pérdidas por el sello del borde ( ): puede estimarse como sigue:

Dónde:

: Es el factor de pérdidas totales por el sello del borde, en lbs-mol/año.: Es el factor de pérdidas por el sello del borde, en lbs-mol /pie-año, y se calcula así:

Dónde:

: Es el factor de pérdidas por el sello del borde con una velocidad del viento de cero,en lbs-mol/pie-año.

: Es el factor de pérdidas por el sello del borde dependiente del viento, en libras-mol/(mph)n-pie-año.

: Velocidad promedio del viento en el sitio donde se encuentran los tanques, en mph.






Elaborado16/05/2014

Versión:1


27/34

: Exponente dependiente del viento de las pérdidas por el sello del borde(adimensional).

Para tanques con techos fijos IFRTs, la velocidad del viento no es un parámetro significativo y el valorde es igual a cero, y la ecuación anterior se transforma en:

Los factores de pérdidas por el sello del borde , y son mostrados en el API MPMS Capítulo 19.2Table 1—Rim-seal Loss Factors, , , and n; and Rim-seal Loss Factors, ,at Selected AverageAmbient Wind Speeds , como una función del tipo de sello del borde y la construcción del tanque.

Sí no se posee información específica del tipo de construcción del tanque y del sello del borde, untanque soldado con un sello primario mechanical-shoe puede asumirse para techos API STD 650,Apéndice C (EFRTs). Para techos API STD 650, Apéndice H (IFRTs) asuma sello primario vapor-mounted . Sin embargo, estimaciones basadas en datos asumidos son utilizadas únicamente como unaindicación preliminar de las pérdidas por evaporación. Las pérdidas específicas de un tanque siempredeben basarse en las características reales del tanque.

Factor de pérdidas por los accesorios de la cubierta ( ): Puede estimarse como sigue:

Dónde:

: Factor de pérdidas totales por los accesorios de la cubierta, en lbs-mol/año.: Número de accesorios de cada tipo.: Factor de pérdidas para un tipo particular de accesorio de la cubierta, en lbs-

mol/año.: Consecutivo para cada tipo de accesorio, 1, 2,…, k (adimensional).

k : Número total de los tipos diferentes de accesorios (adimensional).

El factor de pérdidas para un tipo particular de accesorio de la cubierta puede estimarse como sigue:

Dónde:

: Factor de pérdida un tipo particular de accesorio, en lbs-mol/año. : Factor de pérdida para un tipo particular de accesorio con velocidad de viento

igual a cero, en lbs-mol/año.: Factor de pérdida dependiente del viento para un tipo particular de accesorio de

la cubierta, en lbs-mol/(mph)m año. : Exponente de pérdida dependiente del viento para cada tipo de accesorio de la

cubierta (adimensional).






Elaborado16/05/2014

Versión:1


28/34

: Número de accesorio, 1, 2,…, k (adimensional).k : Número total de los tipos diferentes de accesorios (adimensional).

: Factor de corrección por la velocidad del viento para cada accesorio(adimensional).

: Velocidad promedio del viento en el sitio del tanque, en mph.

Para tanques sin techo fijo (EFRTs), el factor de corrección por la velocidad del viento para cadaaccesorio .

Para tanques con techo fijo IFRTs y EFRTs con domo, la velocidad del viento no es un parámetrosignificativo, y el valor de , con lo que:

En el API MPMS Capítulo 19.2 Table 2 Deck-fitting Loss Factors , , , and m; Typical Number ofDeck Fittings, ; and Deck-fitting Loss Factors , , at Selected Average Ambient Wind Speeds, selistan los más comunes tipos de accesorios de la cubierta con los factores de pérdidas , , y m

asociados, para varios tipos de detalles constructivos, salvo que no se dé ninguna configuración comúnpara los postes-guía (guidepoles) en cubiertas diseñadas de acuerdo con el API STD 650, Apéndice C(EFRTs). Las estimaciones de las pérdidas por evaporación para estos tanques deben basarse en lascaracterísticas reales de los postes-guía.

Los factores de pérdidas para configuraciones de accesorios de la cubierta no listados en la Table 2, delAPI MPMS 19.2 para condiciones de velocidad del viento de cero mph IFRTs y EFRTs con domo, puedenestimarse con la ecuación:

Dónde:

: Factor de pérdida para un tipo particular de accesorio de la cubierta con velocidad deviento igual a cero, en lbs-mol/año.

: Área de la superficie del líquido dentro de un tipo particular de accesorio de la cubierta,en pulgadas cuadradas. El área de la superficie del líquido es el área dentro de la pareddel accesorio de la cubierta, menos cualquier área ocupada por una obstrucción (talescomo columnas de soportes de un techo fijo).

El coeficiente 0,27 tiene unidades de libras-mol por (pulgada cuadrada)0,86-año, y el exponente 0,86 esadimensional. La ecuación es aplicable únicamente cuando la distancia de la superficie del líquido a la

pared del accesorio de la cubierta es de 12 pulgadas o mayor.

No existe algoritmo para estimar factores de pérdida con velocidades del viento diferentes de cero(EFRTs).

Puesto que el número de cada tipo de accesorio de la cubierta puede variar significativamente paracada tanque, el valor para cada tipo de accesorio deberá considerarse. Cuando esta información noestá disponible, el API MPMS Capítulo 19.2 Table 3 typical number of columns, , for Tanks with






Elaborado16/05/2014

Versión:1


29/34

Column-supported Fixed Roofs, Table 4 Typical Number of Vacuum Breakers , , and Deck Drains ,for API STD 650 , Appendix C Decks (EFRTs) y Table—5 Typical Number of Deck Legs , , for API

STD 650, Appendix C Decks (EFRTs) muestra valores típicos de los accesorios de los tanquesdependiendo del diámetro del mismo.

Factor de pérdidas por las costuras de la cubierta ( ): Aplica únicamente para cubiertas tipo APISTD 650, Apéndice H (IFRTs) que son de construcción atornillada. El factor puede estimarsemediante la ecuación:

Dónde:

: Factor de pérdidas total por la costura de la cubierta, en lbs-mol/año.: Factor de pérdidas por la costura de la cubierta por unidad de longitud (en Lb-mol/Pie-

año).: Factor de longitud de la costura de la cubierta, en pies/pie2. Puesto que varía

significativamente para diferentes tipos de diseño de las cubiertas su valor se calculapreferiblemente a partir de la siguiente ecuación, o estimado a partir del API MPMSCapítulo 19.2 Table 6 Deck-seam Length Factors , , for Typical Deck Constructions.

Dónde:

: Longitud total de la costura de la cubierta, en pies.: Área de la cubierta, en pies2.: Diámetro del tanque, en pies.

La ecuación está basada en que las pérdidas a través de las costura de la cubierta ocurrencontinuamente o discretamente desde puntos localizados que están distribuidos en toda la longitud dela costura. Esta asunción potencialmente sobre-estima las pérdidas para algunos tipos de diseños. Sí seposeen factores certificados API de pérdidas por las costuras se deben utilizar estos.

El valor del factor de pérdidas por la costura de la cubierta por unidad de longitud corresponde a=0,00 si la cubierta es soldada y =0,34 si la cubierta flotante es atornillada. No existe información

para otro tipo de cubiertas (por ejemplo costuras adhesivas).

Sí el tipo de cubierta no se conoce, se puede asumir que una cubierta con costuras atornilladas es máscomún en tanques con techo fijo soportado por columnas, y una cubierta soldada es más común entanques de techo fijo auto-soportado.

Factores relacionados con el almacenamiento: Los factores dependientes de las características dellíquido almacenado presentes en la ecuación de pérdidas por almacenamiento son:

La función presión de vapor ( ). el peso molecular del vapor ( ).






Elaborado16/05/2014

Versión:1


30/34

Y el factor del producto ( ).

La presión de vapor depende adicionalmente de la temperatura promedio del producto almacenado.

i. Función presión de vapor ( ): se determina a partir de la ecuación:

Dónde:

: Es el promedio de la presión de vapor real a la temperatura promedio dealmacenamiento, en psia.

: Es la presión atmosférica promedio en sitio, en psia.

Sí la presión de vapor real P del producto almacenado no se conoce:

Para productos refinados (gasolinas y naftas) use el API MPMS 19.4 Table 2 True Vapor Pressure (P)of Refined Petroleum Stocks with a Reid Vapor Pressure of 1 – 20 Pounds per Square Inch; paracrudos use el API MPMS 19.4 Table 2—True Vapor Pressure (P) of Crude Oil Stocks with a Reid VaporPressure of 2 – 15 Pounds per Square Inch.

Calcule el valor de P mediante la ecuación:

Dónde:

: Es el promedio de la presión de vapor real a la temperatura promedio dealmacenamiento, en psia.

: Promedio de temperatura del remanente del tanque en °F, en el sitio y es funcióndel color de la pintura del tanque Tabla 1.

: Constante en la ecuación de la presión de vapor (adimensional).: Constante en la ecuación de la presión de vapor (°R).

La constante 459,6 convierte grados Fahrenheit (°F) en grados Rankine (°R).

Las constantes A y B son diferentes para crudo y refinados y se calculan así:

En productos refinados:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


31/34

Dónde:

: Presión de vapor Reid, en psi.: Pendiente @ 10% volumen evaporado por destilación del producto almacenado

según el ASTM D86 Standard Test Method for Distillation of Petroleum Products atAtmospheric Pressure, en °F/volumen%. La pendiente puede ser estimada de losdatos de la destilación utilizando la ecuación:

Dónde:

: Temperatura a la cual el 5% del volumen es evaporado, en °F.: Temperatura a la cual el 15% del volumen es evaporado, en °F.

En ausencia de datos relacionados con el ASTM D86 para el producto almacenado se puede utilizarvalores extraídos de la tabla 1.

En crudos:

Dónde:

: Presión de vapor Reid, en psi.

No existen ecuaciones para determinar las constantes A y B para crudos pesados tales como aceitesdestilados y residuales o para componentes petroquímicos sencillos; para determinar sus valores use elAPI MPMS 19.4 Table 2—Properties ( ) of Selected Petroleum Liquids y Table 14—Properties( ) of Selected Petrochemicals.

Tabla 1. Promedio de Temperatura del Remanente del Tanque en como Función del Color dela Pintura del Tanque.

(Fuente Table 16 API 19.2 edición 2003).

Color deltanque

Promedio de temperatura del

remanente del tanque Ts (ºF)

Blanco

Aluminio

Gris

Negro






Elaborado16/05/2014

Versión:1


32/34

i. Factor del producto ( ):

Este factor considera el efecto sobre las pérdidas por evaporación de los diferentes tipos de productos.

= 1,0 para refinados.= 0,4 para crudos.= 1,0 para componentes sencillos.

ii. Densidad del vapor condensado ( ):

Para productos refinados y crudos, la densidad del vapor condensado ( ) es menor que la densidad dellíquido almacenado. Sí la densidad del vapor condensado no se conoce, esta puede aproximarse a partirde la siguiente ecuación desarrollada para gasolinas

Dónde:

: Densidad del vapor condensado del producto, en .: Peso molecular del vapor, en lbs/lbs-mol .

La constante 0,08 tiene unidades de lbs-mol/galón.

Para algunos hidrocarburos multi-componente la densidad del vapor condensado ( ) a 60°F se puedeextraer del API MPMS Capítulo 19.4 Table 2 Properties ( ) of Selected Petroleum Liquids.Para hidrocarburos de un solo componente, la densidad del vapor condensado, se puede extraer del API

MPMS Capítulo 19.4 Table 3 Properties ( ) of Selected Petrochemicals.

7.2.3.3. Pérdidas por trabajo ( )

Las pérdidas por trabajo , se relacionan con las pérdidas por evaporación del líquido que se adhiere alas paredes del tanque (y columnas de soportes del techo fijo, sí existe) cuando el tanque está siendodesocupado. Estas pérdidas se calculan a partir de la siguiente información:a.

El movimiento anual neto del tanque (anual net throughput) Q, (asociado con la disminución delnivel de líquido almacenado).

b. El tipo de producto almacenado.c. La densidad promedio del líquido almacenado.d. El diámetro del tanque (D).e. La condición de la pared del tanque y de las columnas de soporte del techo fijo, si aplica (IFRTs).

Si se conoce el tipo, condición y número de columnas del tanque, se puede obtener una mejora en elestimado de las pérdidas para tanques con columnas de soporte de techo fijo.

Las pérdidas por trabajo se calculan mediante la ecuación:






Elaborado16/05/2014

Versión:1


33/34

Dónde:

: Pérdidas por trabajo, en lbs/año. : Movimiento anual neto del tanque (asociado con la disminución del nivel del

líquido en el tanque), en bls/año.C : Factor de rugosidad (incrustación) de la lámina del tanque en barriles por 1000

pie2 y se obtiene del API MPMS Capítulo 19.2 Table 7 Clingage Factors CL forSteel Tanks.

: Promedio de densidad del producto a la temperatura promedio del productoalmacenado, en lbs/galón.

: Número de columnas que soportan el techo, adimensional (IFRTs).: Diámetro efectivo de la columna, en pies (IFRTs).

La constante 0,943 tiene dimensiones de (1000 pies3)*(gls/bls2).

Las pérdidas por trabajo , es convertida de libras por año a barriles por año así:

Dónde:

: Densidad de líquido almacenado a 60 °F, en lbs/galón.

El número de columnas que soportan el techo del tanque , debe ser específico. Sí esta informaciónno está disponible pero se conoce el diámetro del tanque (D), refiérase al API MPMS Capítulo 19.2 Table3 Typical Number of Columns Nfc for Tanks with Column-Supported Roofs para determinar su valoraproximado. Únicamente los tanques con techo fijo soportado por columnas (típico de IFRTs) tienencolumnas. Los tanques con techo flotante externo con domo sin columnas y los tanques sin techo fijo(EFRTs) no poseen columnas de soporte del techo.

El diámetro efectivo de la columna , se determina por la ecuación:

Valores típicos de según el API MPMS 19.2 Table 8 Effective column Diameter DC for Typical ColumnConstruction, son los siguientes:

1,1 pies para columnas estructurales de 9”x7”.

0,7 pies para columnas diseñadas con tubería de 8 pulgadas.

1,0 pies aproximadamente para utilizar cuando no se conocen detalles constructivos de la columna.






Elaborado16/05/2014

Versión:1

8. CONTINGENCIAS

No aplica.

9. REGISTROS

ECP-VIN-P-MBC-FT-38 Formato para cálculo de Emisiones en Tanques de almacenamiento. Otros registros del cálculo de pérdidas por evaporación para cada tanque, según aplique.

10. BIBLIOGRAFÍA

No aplica.

11. ANEXOS

No aplica.

Para mayor información sobre este documento dirigirse a:

[email protected] Dependencia: DCT- VIN

Se reconoce la participación y aportes en la elaboración del documento a las siguientes personas:

Jairo Silvera - VCM.Edwin Vásquez - VRP-GRB.Carlos Arturo Salazar - VRP-GRB.Fredy Álzate - VPR

mailto:[email protected]



ECP-VIN-P-MBC-MT-019 MMH Cap 19 Perdidas por Evap Tanques de Almacenam.pdf

Documents

Transcript of ECP-VIN-P-MBC-MT-019 MMH Cap 19 Perdidas por Evap Tanques de Almacenam.pdf