Fiscalización de tanques de

almacenamiento.

FAC-16 ING. DIEVER ARTURO ARCOS

1 PRODUCCION II

OBJETIVOS

Esta presentación se basa en los procedimientos recomendados

por la API para la medición de hidrocarburos en los tanques de

almacenamiento.

Con base en esto, se debe responder un examen teórico al

finalizar el curso.

2 PRODUCCION II

INTRODUCCION

Por medición estática de hidrocarburos se entiende la medida de

volúmenes, temperaturas y propiedades físicas del hidrocarburo

almacenado en un tanque.

Esta labor requiere de un gran compromiso por parte de quien la

efectúa, ya que estos datos deben tener total validez para evitar

problemas de tipo contable, financiero o administrativo.

La precisión con que se efectúan las mediciones es un aspecto que

influye mucho en la validez de los datos. Por ejemplo, en la medición

del volumen en un tanque de 100.000 BLS un error en el nivel de tan

solo 1 milímetro difiere la respuesta en 12 BLS.

A pesar de ser tan críticos, los procedimientos para la medición

estática son muy sencillos y eficaces si se siguen todos los pasos.

3 PRODUCCION II

CONTENIDO

Conceptos Básicos Clasificación de los tanques / Terminología / Combustibles líquidos / Seguridad en tanques / Tablas de aforo / Precisión / Precauciones generales

Medición estática de HC Aspectos importantes / Norma API 3.1 A.9.1 / Fiscalización de tanques / Medición a vacio / Medición a fondo.

Medición estática de agua Medición de agua libre / drenaje de agua libre.

Medición de temperatura

Muestras de crudo

Medición a fondo en Tanque TK-203A

4 PRODUCCION II

Conceptos Básicos

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Clasificación de los Tanques

Los tanques para almacenar crudo, gas o derivados se clasifican según su forma en:

Cerrado con membrana

Techo flotante

Techo Flotante El techo en este tipo de tanques flota sobre el producto que almacena, desplazandose verticalmente de acuerdo al nivel. Se usan para almacenar gasolinas livianas como la gasolina extra, de aviación o productos similares. La ventaja de este tanque es que disminuye las pérdidas por evaporación y no genera electricidad estática.

Membrana Es muy similar al anterior, solo que el tanque es cerrado y una membrana hace las veces de techo flotante.

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Clasificación de los Tanques

Tapas cóncavas También sirve para contener GLP. La presión interna del tanque esta dada por la presión del vapor de la sustancia. Como mecanismo de seguridad se instala un juego de válvulas de seguridad, las cuales deben dispararse a una presión inferior a la del diseño del tanque.

Tapas cóncavas

Esférico Se usan generalmente para contener productos de gases licuados de petroleo (GLP) tales como el propano, butano y otras mezclas. La presión de vapor de estos gases es bastante elevada (entre 25 y 250psi).

Esférico

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Clasificación de los Tanques

Techo cónico

Techo cónico

Se usan para almacenar crudos o productos derivados que tengan una presión de vapor relativamente baja, es decir, de aquellos que no tienen tendencia a producir vapores a temperatura ambiente. Estos son los usados en Caño Limón para almacenar crudo, por lo tanto, este módulo se centrará en ellos.

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Clasificación de los Tanques

Techo cónico

TK-703B TK-103

La presión al interior del tanque no sobrepasa la atmosférica y esto facilita el almacenamiento de combustóleos, diesel, kerosene, crudo, etc. Son construídos en láminas de acero y soldados herméticamente para resistir presiones mayores un poco mayor a la atmosférica.

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Fotografías de Tanques

Tanques de Techo cónico (204 y 205) con Fuel Oil y Diesel.

Vessel con contenido presurizado. Tanque de tapas cóncavos.

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Te

rmin

olo

gía

Escotilla de medición (Hatch) Es la abertura en la tapa del tanque por medio de la cual se efectúan las mediciones.

Escotilla

Punto de referencia (Reference gauge point) Es una marca de referencia que debe establecerse en la boquilla de medición, desde la cual se deben realizar todas las mediciones.

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Terminología

Plato de medición (Datum Plate). Plato fijo localizado en el fondo del tanque y directamente debajo del punto de referencia del líquido que va a ser medido. Corte (Cut). Es la línea de demarcación dejada por el líquido que se está midiendo sobre la escala de la pesa o cinta de medición.

Punto de medición (Measurement Point). Es un punto en o cerca al fondo del tanque hasta el cual llegará la pesa durante la medición y desde donde se tomaran las distancias.

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Terminología

Altura de referencia (Referente Gauge Height). Es la distancia desde el fondo del tanque hasta el punto de referencia. Debe estar claramente escrita sobre el techo del tanque.

La altura de referencia debe ser verificada cada vez que el tanque se repare ó se limpie. Adicionalmente, debe verificarse anualmente con el tanque en servicio. Las alturas de referencia para tanques nuevos o reconstruidos, deben verificarse mensualmente, hasta que cese la posibilidad de asentamiento o deformaciones en el fondo del tanque.

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Te

rmin

olo

gía

Cinta de medición Es una cinta de acero, graduada y usada para la medición a fondo y/o vació de un hidrocarburo en un tanque.

Pasta indicadora de hidrocarburo Es un producto químico que se aplica a la cinta o pesa y cambia de color cuando entra en contacto con un hidrocarburo específico, indicando el nivel exacto del líquido.

Plomada

Cinta

Pasta Indicadora de agua Este producto químico cambia de color cuando entra en contacto con el agua indicando el nivel o la interfase de agua en el hidrocarburo.

Plomada (Bob). Es la pesa adjunta a la cinta de medición, de suficiente peso para mantener la cinta tensa de tal forma que facilite la penetración en el líquido.

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Terminología Agua disuelta Es el agua emulsificada contenida dentro del petróleo o derivado formando una solución a una temperatura determinada. No se puede ver a simple vista.

Agua suspendida Es la cantidad de agua y sedimento dispersos como pequeñas gotas en el producto. Agua libre Es la cantidad de agua presente en un tanque que se encuentra separada del crudo. El agua libre debe ser medida por el método a fondo por recomendación del API - MPMS.

Agua disuelta

Agua suspendida

Agua libre

15 PRODUCCION II

Terminología

Sedimento suspendido Son los sólidos presentes dentro del crudo que no están en solución. Generalmente son impurezas, como la arena.

Agua Suspendida y Sedimento (BS & W) El la cantidad de agua y sedimento que se encuentra emulsificada o suspendida en el crudo. Se determina por pruebas de laboratorio, sobre una muestra representativa del contenido del tanque.

Sedimentos suspendidos

Sedimentos libres

Sedimento libre o de fondo Sólidos presentes en el fondo del tanque como capa o porción separada del crudo.

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Te

rmin

olo

gía

Volumen total observado Es el volumen de producto incluyendo agua total y sedimento total, medido a la temperatura y presión presentes en el tanque.

Volumen estándar bruto Es el volumen crudo o producto refinado incluyendo agua disuelta, agua suspendida y sedimento suspendido pero excluyendo agua libre y sedimentos de fondo, calculados a condiciones estándar (60 °F y 14.7psi). Volumen estándar neto Es el volumen de crudo o refinado excluyendo agua total, sedimento total, calculado a condiciones estándar (60 °F y 14.7psi ).

Volumen neto observado Es el volumen de producto excluyendo agua total y sedimento total, medido a la temperatura y presión presentes en el tanque.

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Combustibles Líquidos Para propósitos de protección contra el fuego se han establecido unas divisiones arbitrarias entre líquidos, gases y sólidos. Para líquidos, estos se han dividido en dos amplias categorías: inflamables y combustibles.

Clase I - Líquidos Inflamables Líquidos que tengan un punto de inflamación (flash point) inferior a 100°F (37.8°C) y una presión de vapor que no exceda 40 psia a 100°F (37.8°C) serán conocidos como Líquidos Clase I. Clase II - Líquidos Combustibles Líquidos que tienen puntos de inflamación iguales o superiores a 100°F (37.8°C). Clase III Incluye aquellos líquidos que tienen puntos de inflamación iguales o superiores a 200°F (93.4°C) Una presión de vapor de 40psi (presión absoluta) a 100°F es la línea divisoria aceptada entre líquidos y gases.

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Seguridad en Tanques A

gu

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está

tica

La electricidad estática puede causar explosiones en el peor de los casos

Al ser bombeado, el crudo se carga electrostáticamente. Por fortuna, esta carga estática no es peligrosa a menos que la velocidad del flujo sea alta. Si hay agua presente en el hidrocarburo, este generará una peligrosa acumulación de carga estática que podría originar, al llegar a los tanques de almacenamiento, el salto de chispas. Mantener los hidrocarburos libres de agua, previene esta condición de peligro.

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Seguridad en Tanques Recomendaciones para prevenir incendios y explosiones

Válvula de drenaje de agua

• Evite el llenado por la parte superior o con salpicaduras. • La velocidad de entrada debe mantenerse en 3 ft/seg hasta cuando la boquilla de entrada quede cubierta completamente por el nivel del líquido. Después de esto se puede aumentar. • El agua libre se debe drenar periódicamente.

20 PRODUCCION II

Seguridad en Tanques R

eco

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losio

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• Se debe retirar cualquier elemento flotante que no esté conectado a tierra con el tanque, cuando no esté en proceso de bombeo. • Objetos metálicos o conductores (cintas, termómetros, vasijas toma muestras) no deben ser introducidos en el tanque sino al menos 30 minutos después de haber terminado el bombeo o la recirculación. • Todos los tanques de techo cónico deben ser soldados débilmente en la costura circunferencial del techo, y tener venteos de presión y vacío.

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Tabla de Aforo

La tabla de aforo convierte el nivel medido con la cinta y la plomada en el volumen contenido. Esta tabla es única para cada tanque.

Las tablas de aforo se hacen acordes con la norma API capítulo 2: Tank Calibration Todos los tanques se deben aforar nuevamente cada cinco años o después de cualquier reparación. En sistema métrico deben tener una precisión de 1 milímetro, mientras que para el americano es 1/8 de pulgada.

En la tabla de aforo encontramos:

• Tipo y número del tanque. • Producto a almacenar. • Altura de referencia. • Altura máxima útil. • Nivel y volumen correspondiente.

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Tabla de Aforo

Suponga que en un tanque de 10.000 BLS con su propia tabla de aforo, la cinta corta en 5.364 metros, esto es 5 metros, 36 centímetros y 4 milímetros.

5.30 metros = 6056.37 BLS

6 centímetros = 68.89 BLS

4 milímetros = 4.59 BLS

5.364 metros = 6129.85 BLS

Observe que un milímetro en el nivel significa un número considerable de barriles. Es por esto que la medición debe ser lo más precisa posible. 23 PRODUCCION II

Precisión En todos los casos, la cinta de medición se debe leer con extremo cuidado. La precisión es de suma importancia.

Capacidad Tanque

(Barriles)

1,000 0.41

55,000 4.72

80,000 6.30

96,000 6.61

116,000 9.45

Barriles por 1mm

El desgaste de la punta y del ojo de la argolla de la plomada hace que se introduzcan errores en la medición; por lo tanto, se debe cambiar la plomada cuando el desgaste y la distorsión de la punta y el ojo combinados, sea mayor de 1.0 mm.

A manera de ejemplo y dependiendo del diámetro del tanque, un error de 1 mm en la lectura de la cinta podrá dar como resultado las diferencias en barriles así:

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Precauciones generales • Siempre se debe usar la misma cinta y plomada para la medición inicial y final del tanque.

El techo de los tanque debe permanecer sin cintas, trapos o botellas.

• No deje las cintas de medir en los techos de los tanques. Estas deben llevarse a su lugar de origen, lavarse en ACPM o Kerosene y luego colgarse del mango en el portacintas. Los trapos, botellas y otros objetos también deben bajarse de los techos y depositarse en un lugar seguro.

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• Cuando un tanque deja de recibir producción o bombeo debe dejarse transcurrir suficiente tiempo para que los gases disueltos se liberen y así poderlo medir con mayor precisión.

Precauciones generales • Nunca se debe medir en medio de una tormenta eléctrica, ni cuando el tanque está en servicio.

• Los agitadores deben estar apagados antes de efectuar una medición. • Se deben usar los elementos de protección personal, como la máscara para vapores ácidos.

La medición nunca se debe hacer en medio de una tormenta. 26 PRODUCCION II

Medición Estática de hidrocarburos

27 PRODUCCION II

Aspectos Importantes • Desde el punto de referencia se deben hacer todas las mediciones y allí deben estar establecidos el número del tanque, la altura de referencia y la fecha de aforo.

Válvulas en el techo de un tanque FWKO (Free Water Knock Out)

• El estado y color de la pintura en los tanques es importante para mantener al mínimo las pérdidas por evaporación. • Al menos una vez al mes deben revisarse las válvulas de presión y de vacío, pues su mal funcionamiento puede causar deformaciones y hasta roturas del tanque, así como constantes pérdidas por evaporación.

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Aspectos Importantes

• En tanques de techo cónico, debe evitarse la medición con más de dos (2) personas sobre el techo para evitar que la altura de referencia cambie con el peso de las personas. Si eso fuere inevitable, el número de personas debe ser igual tanto en la medida inicial como final.

• Se debe evitar golpear la plomada, para que la punta no se desgaste. En todo caso, se debe cambiar si su desgaste supera 1 milímetro.

Al techo deben subir menos de dos personas.

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Norma API 3.1 A.9.1

Los reportes de medición están determinados por mediciones consecutivas según la norma API 3.1 A.9.1:

• La medición manual requiere efectuar tres lecturas consecutivas las cuales no deben variar mas de 3 mm (1/8 de pulgada) entre ellas. • En tanques de crudo con capacidad nominal a 1.000 barriles o menos, el margen de discrepancia aceptado es de 5 mm (1/4 de pulgada) y deberá ser reportado lo más cerca de 5 mm (o 1/4 de pulgada).

30 PRODUCCION II

Fiscalización de Tanques Para medir los niveles de los tanques existen dos métodos:

Medición a Vacío Medición a Fondo

Medición a vacío (Outage gauge) Determina la altura de vacío entre el contenido y la tapa del tanque.

Medición a fondo (innage gauge) Determina directamente la altura del contenido del tanque.

31 PRODUCCION II

Fiscalización de Tanques Medición a vacío La cinta para la medición en vacío tiene el “cero” de la escala en el gancho de unión entre la cinta y la plomada.

La marca de referencia debe estar fija y claramente indicada sobre el techo del tanque.

Medición a fondo El “cero” de la escala está en la punta de la plomada, que debe tener una punta terminada en cono.

Medición a Vacío Medición a Fondo

Cero de la escala. Cero de la escala.

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Medición a Vacío El procedimiento empleado en la medición en vacío es el siguiente:

• Aterrice eléctricamente la cinta. • Baje la cinta hasta que toque el líquido. • Espere hasta que la plomada deje de oscilar y bájela lentamente unos 5 o 8 centímetros más haciendo coincidir una lectura entera de la cinta con el punto de referencia. • Registre la lectura de la cinta en el punto de referencia. • Recoja la cinta, lea en la plomada el corte y registre la lectura.

La medida en vacío es la medida de la cinta más la medida de la plomada.

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Medición a Fondo El procedimiento empleado en la medición en vacío es el siguiente:

• Aterrice eléctricamente la cinta. • Baje la cinta hasta casi el fondo. • Deslícela suavemente hasta que la plomada toque el plato de medición. • Tome la lectura de la cinta en el punto de referencia. Debe coincidir con la altura de referencia. • Mantenga la cinta firme, el tiempo suficiente para que el líquido produzca el corte en la cinta. • Recoja la cinta hasta la marca de corte y registre la lectura.

Use la tabla de aforo del tanque para determinar el volumen del mismo.

34 PRODUCCION II

Me

dició

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Fo

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o

Al menos una vez al mes se debe:

Medición a fondo

• Revisar la altura de referencia del tanque, para ver si ha variado. • Calibrar la cinta y la argolla que sujeta la plomada. • Revisar la plomada y cambiarla si está desgastada.

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Medición Estática de Agua

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Medición de Agua libre

Esta medición determina la altura de agua libre bajo el crudo. El procedimiento recomendado por la API es la norma 3.1 A.10.

Los tanques deben mantenerse drenados, para tener la menor cantidad de agua libre (máximo 5 cm de agua). Para medir el nivel de agua, se recomienda el uso de una plomada circular de 30 o 45 centímetros (12 o 18 pulgadas). No se deben usar plomadas cuadradas.

37 PRODUCCION II

Medición de Agua libre El procedimiento para medir el agua libre en un tanque es:

• La plomada y un poco de la cinta deben recubrirse con una capa delgada de pasta indicadora de agua. • Se baja la cinta para medición a fondo hasta que toque el plato de medición. • Se mantiene la cinta firmemente el tiempo necesario para que la pasta cambie de color. • Se recoge la cinta y se mide el nivel del agua marcado en la plomada. • Es recomendable realizar el drenaje en horas del día y que el operador permanezca cerca del tanque hasta que termine la operación.

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Drenaje de Agua libre Para drenar el tanque, se debe abrir la válvula de drenaje lentamente para evitar que se mezcle el agua nuevamente con el hidrocarburo.

Pozo recolector

Una vez abierta se espera hasta que comience a salir hidrocarburo y se cierra inmediatamente. Los tanques tienen un pozo recolector de aguas al fondo, para drenar la mayor cantidad de agua posible.

39 PRODUCCION II

Medición de Temperatura

40 PRODUCCION II

Medición de Temperatura

La precisión en los promedios de temperatura son necesarios para corregir los volúmenes de hidrocarburos a la temperatura estándar de 60°F (15°C).

Termómetro

Termómetros

La medición de la temperatura debe realizarse simultáneamente con la medición del nivel del tanque.

Los termómetros para medición de temperatura en tanques deben ser totalmente inmersibles y fabricados de acuerdo a la norma ASTM E.1. Cada termómetro debe ser tipo mercurio en vidrio. Los espacios por encima de la columna de mercurio deben estar llenos con nitrógeno u otro gas inerte adecuado y con graduaciones permanentes grabadas al pie de la columna de vidrio.

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Medición de Temperatura Procedimiento para medir temperatura en tanques:

Gravedad

API (60F)

Tiempo

Inmersión

>50 10

40-49 15

30-39 25

20-29 45

<20 80

Tiempos de inmersión en minutos

• Introduzca el termómetro hasta la mitad del líquido o haga tres mediciones en las zonas superior, media e inferior, si el nivel es mayor a 10 pies. • Deje el termómetro el tiempo necesario, según la tabla. • La medición se debe hacer dentro de la escotilla, para evitar que el aire lo enfríe.

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Muestras de crudo

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Muestreo de Crudo

Las muestras de crudo son tomadas para encontrar ciertas propiedades del hidrocarburo, como gravedad API, viscosidad, BS&W, etc.

Equipo para muestreo manual Los recipientes deben ser botellas de vidrio claro para que pueda examinarse fácilmente la limpieza del producto, la presencia de agua libre o de otras impurezas. Los tapones para estas botellas deben ser corchos que garanticen un buen ajuste. No se deben usar tapones de caucho.

Es necesario un cuidado extremo para asegurar que las muestras representen las características generales y condiciones promedio del producto muestreado.

Botella

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Muestreo de Crudo Toma de muestra corrida

Muestra Superior, media o inferior • Se baja la botella tapada hasta el nivel requerido. • Se destapa de un halonazo y se mantiene ahí.

• Se sube rápidamente y se saca un poco de crudo antes de taparlo.

• Se baja la botella tapada hasta la válvula de descarga. • Se destapa la botella halando rápidamente la pita y se sube el recipiente de tal manera que salga un 85% llena. • Si la botella sale completamente llena debe repetirse el procedimiento aumentando la velocidad de subida.

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MUCHAS GRACIAS!!!

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