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7/28/2019 Tuberias API

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Tipos de tanques de almacenamiento

Los tanques de almacenamiento se usan como depsitos para contener una reserva suficiente dealgn producto para su uso posterior y/o comercializacin. Los tanques de almacenamiento, seclasifican en:

1.- Cilndricos Horizontales.2.- Cilndricos Verticales de Fondo Plano.

Los Tanques Cilndricos Horizontales, generalmente son de volmenes relativamente bajos, debidoa que presentan problemas por fallas de corte y flexin.Por lo general, se usan para almacenar volmenes pequeos. Los Tanques Cilndricos

Verticales de Fondo Plano nos permiten almacenar grandes cantidades volumtricas con un costobajo. Con la limitante que solo se pueden usar a presin atmosfrica o presiones internasrelativamente pequeas.

Estos tipos de tanques se clasifican en:

- De techo fijo.- De techo flotante.- Sin techo.

Tipos de techos

De acuerdo al estndar A.P.I. 650, clasificaremos los tanques de acuerdo al tipo de techo, lo quenos proporcionar el servicio recomendable para stos.

1.- Techo Fijo.- Se emplean para contener productos no voltiles o de bajo contenido de ligeros(no inflamables) como son: agua, diesel, asfalto, petrleo crudo, etc. Debido a que al disminuir lacolumna del fludo, se va generando una cmara de aire que facilita la evaporacin del fludo, loque es altamente peligroso.

Los techos fijos se clasifican en:- Techos autosoportados.- Techos soportados.

2.- Techo Flotante.- Se emplea para almacenar productos con alto contenido de voltiles comoson: alcohol, gasolinas y combustibles en general.Este tipo de techo fue desarrollado para reducir o anular la cmara de aire, o espacio libre entre el

espejo del lquido y el techo, adems de proporcionar un medio aislante para la superficie dellquido, reducir la velocidad de transferencia de calor al producto almacenado durante losperiodos en que la temperatura ambiental es alta, evitando as la formacin de gases (suevaporacin), y consecuentemente, la contaminacin del ambiente y, al mismo tiempo se reducenlos riesgos al almacenar productos inflamables.

3.- Los Tanques sin Techo.- Se usan para almacenar productos en los cuales no es importante queste se contamine o que se evapore a la atmsfera como el caso del agua cruda, residual, contra


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incendios, etc. El diseo de este tipo de tanques requiere de un clculo especial del anillo decoronamiento.

Materiales a emplear en tanques de almacenamiento

Para el mejor diseo, clculo y manufactura de tanques de almacenamiento es importanteseleccionar el material adecuado dentro de la variedad de aceros que existen en el mercado, porlo que a continuacin listamos los materiales ms usados con su aplicacin y la tabla 1.2. muestrala agrupacin de los mismos.

A-36.- acero estructural.

Slo para espesores iguales o menores de 38 mm. (1 1/2 pulg.). Este material es aceptable y usadoen los perfiles, ya sean comerciales o ensamblados de los elementos estructurales del tanque.

A-131.- acero estructural.

GRADO A para espesor menor o igual a 12.7 mm (1/2 pulg.)GRADO B para espesor menor o igual a 25.4 mm. (1 pulg.)GRADO C para espesores iguales o menores a 38 mm. (1-1/2 pulg.)GRADO EH36 para espesores iguales o menores a 44.5 mm. (1-3/4 pulg.)

A-283.- placas de acero al carbn con medio y bajo esfuerzo a la tensin.

GRADO C Para espesores iguales o menores a 25 mm. (1 pulg.). Este material es el ms socorrido,porque se puede emplear tanto para perfiles estructurales como para la pared, techo, fondo yaccesorios del tanque.

A-285.- placa de acero al carbn con medio y bajo esfuerzo a la tensin.

GRADO C Para espesores iguales o menores de 25.4 mm. (1 pulg.). Es el material recomendablepara la construccin del tanque (cuerpo, fondo, techo y accesorios principales), el cual no esrecomendable para elementos estructurales debido a que tiene un costo relativamente altocomparado con los anteriores.

A-516.- placa de acero al carbn para temperaturas de servicio moderado.

GRADOS 55, 60, 65 y 70. Para espesores iguales o menores a 38mm. (1-1/2 pulg.). Este material esde alta calidad y, consecuentemente, de un costo elevado, por lo que se recomienda su uso encasos en que se requiera de un esfuerzo a la tensin alta, que justifique el costo.

A-53.- grados a y b.

Para tubera en general.


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A-106.-grados a y b.

Tubos de acero al carbn sin costura para servicios de alta temperatura. En el mercado nacional,es fcil la adquisicin de cualquiera de estos dos materiales, por lo que puede usarseindistintamente, ya que ambos cumplen satisfactoriamente con los requerimientos exigidos por elestndar y la diferencia no es significativa en sus propiedades y costos.

A-105.- forja de acero al carbn para accesorios de acoplamiento de tuberas.

A-181.- forja de acero al carbn para usos en general.

A-193.- grado b7.

Material para tornillos sometidos a alta temperatura y de alta resistencia, menores a 64mm. (2-1/2 (pulg.), de dimetro.

A-194.- grado 2h.

Material para tuercas a alta temperatura y de alta resistencia.

A-307.- grado b.

Material de tornillos y tuercas para usos generales.

La Norma API-650 se aplica en tanques verticales, cilndricos, construidos sobre el nivel de piso,con techo cerrado o cielo abierto. Presin no mayor que 2.5 lbs/plg2

La Norma API-650 considerar en el futuro tanques sometidos a presin negativa (vaco),

adicionalmente todava hay partes por definir respecto a fuerzas externas combinadas con cargasvivas y cargas de viento.

Esta Norma se aplica slo a tanques cuyo fondo es totalmente soportado uniformemente y atanques de servicio no refrigerado con una temperatura mxima de operacin de 90C (200F)

Esta Norma pretende suministrar los parmetros de construccin de tanques para petrleo, uotros productos, para que sean construidos con una seguridad y un costo razonable.No limita el tamao de los Tanques

Todas las planchas debern ser fabricadas por un proceso de corazn abierto, horno elctrico, ode oxgeno bsico.

Aceros producidos por un proceso de control termo mecnico pueden ser utilizados si cumplencon las especificaciones qumicas, de resistencia mecnica y espesores.El espesor mximo ser de 45 mm (1.75 in.)

Las planchas utilizadas en insertos o bridas pueden ser de mayor espesor. Las planchas msgruesas de 40 mm (1.5 in.) debern ser normalizadas o templadas, reducidas a grano fino, yprobadas al impacto.


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

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

ASTM A 131M/A 131, Grado A, para planchas de un espesor mximo de 12.5 mm (0.5 in.);Grado B para un espesor mximo hasta 25 mm (1 in.); Grado CS para espesores de un mximo de40 mm (1.5 in.); y Grado EH36 para planchas de mximo espesor de 45 mm (1.75 in).

ASTM A 283M/A 283, Grado C, para planchas de mximo espesor de 25 mm (1 in.)ASTM A 285M/A 285, Grado C, para planchas de mximo espesor de 25 mm (1 in.)

ASTM A 516M Grados 380, 415, 450, 485/A 516, Grados 55, 60, 65, y 70, para un espesor mximode 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 mximo.

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

ASTM A 633M/A 633, Grados C y D para planchas de un espesor mximo de 45 mm (1.75 in)ASTM A 662M/A 662, Grados B y C para planchas de un espesor mximo de 40 mm (1.5 in.).

ASTM A 678M/A 678 Grado A, para planchas de un mximo espesor de 40 mm (1.5 in.).ASTM A 737M/A 737, Grado B, para planchas de un espesor mximo de 40 mm (1.5 in.).

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

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

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

Grado E en calidades C y D para planchas hasta un espesor mximo de 40 mm (1.5 in.). Y uncontenido mximo de manganeso de 1.5%Grado E 355 en Calidades C y D para planchas de un espesor mximo de 45 mm (1.75 in.)(insertos hasta un espesor mximo de 50 mm (2 in.)).

Las lminas para los techos fijos y flotantes deben cumplir con las Normas ASTM A 570M/A 570,

Grado 33.

Deben ser fabricadas en aceras por hornos de corazn abierto o proceso de oxgeno bsico.Se pueden pedir en base a peso o espesores.

Los perfiles estructurales deben ser del siguiente tipo:a. ASTM A 36M/A 36.b. ASTM A 131M/A 131


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c. Aceros Estructurales de AISC Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design.d.CSA G40.21-M, Grados 260W, 300W, 350W, 260WT, 300WT, y 350WT.e. ISO 630, Grados Fe 42 y Fe 44, Calidades B,C, y D.f. Fabricados por algn Estndar Nacional reconocido y aceptado por el comprador.


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NS = Sin Especificacin CA = Corrosin Permisible RT = Temperatura Ambiente

a) La temperatura puede ser elevada hasta 260o C cuando se cumplen ciertas especificaciones delmaterial y requerimientos de diseo adicionales.b) Este espesor aplica para tanques con dimetros menores a 6.096 m.c) Este espesor aplica para tanques con dimetros entre 6.096 m. y 36.57 m.d) El espesor mnimo de cualquier placa es 4.76 mm. + corrrosin.e) Para espesores mayores de 50.8 mm. se deben cumplir algunos requerimientos especialesf) Para techos cnicos, el espesor de placa puede ser calibre No. 7.

Diseo y clculo de tanques de almacenamiento

Para el diseo y clculo de tanques de almacenamiento, el usuario deber proporcionar los datos yla informacin necesaria para llevar a cabo el proyecto.

La informacin mnima requerida (condiciones de operacin y de diseo) es: volumen,temperatura, peso especfico del lquido, corrosin permisible, velocidad del viento, coeficientesssmicos de la zona, etc. Dado que es el que conoce con exactitud las caractersticas tanto delfluido que desea almacenar y el lugar donde se ha de instalar dicho tanque, por lo que elfabricante no deber suponer estas condiciones, y si as fuera, el fabricante tiene la obligacin deinformar al usuario, quien tiene la responsabilidad de autorizar o no las condiciones expuestas porla compaa constructora.

As tambin el usuario establecer la magnitud y direccin de las cargas externas que pudieranocasionar deformaciones en el tanque, con el fin de disear los elementos involucrados con este.

El sobre espesor por corrosin que especificar el usuario se incluir en cuerpo, fondo, techo yestructura, y slo se agrega al final del clculo de cada uno de los elementos del tanque, debido aque la agresividad qumica no es lo mismo para el fluido en estado lquido o gaseoso y en algunoscasos hasta para los lodos.


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El usuario podr especificar el material a utilizar en el tanque, as como el de sus componentes. Elfabricante y/o diseador podr sugerir los materiales recomendables en cada caso para que elusuario los apruebe.

El fabricante tiene la obligacin de cumplir con todas las especificaciones y Normas que marca elestndar y que acuerde con el usuario, las cuales sern supervisadas y evaluadas por el personalque designe el usuario.

Diseo del fondo

El diseo del fondo de los tanques de almacenamiento depende de las siguientes consideraciones:

Los cimientos usados para soportar el tanque, el mtodo que se utilizar para desalojar elproducto almacenado, el grado de sedimentacin de slidos en suspensin, la corrosin del fondoy el tamao del tanque. Lo que nos conduce al uso de un fondo plano, donde la resistenciapermisible del suelo deber ser por lo menos de 1,465 Kg / cm2 (3,000lb /pie2 ).

Los fondos de tanques de almacenamiento cilndricos verticales son generalmente fabricados deplacas de acero con un espesor menor al usado en el cuerpo. Esto es posible para el fondo, porquese encuentra soportado por una base de concreto, arena o asfalto, los cuales soportarn el pesode la columna del producto; adems, la funcin del fondo es lograr la hermeticidad para que elproducto no se filtre por la base.

Tericamente, una placa delgada de metal calibre 16. (1.52) o menor es capaz de soportar laflexin y la carga de compresin que se genera en la periferia del fondo por el peso del cuerpo quedescansa sobre esta seccin, pero para prevenir deformaciones al soldar, se usarn placas quetengan un espesor mnimo nominal de 6.3mm. (1/4 pulg.), 49.8 Kg /m2 (10.2lb /pie2 ) excluyendo

cualquier corrosin permisible especificada por el usuario.

El fondo tendr que ser de un dimetro mayor que el dimetro exterior del tanque, por lo menos,51mm. (2 pulg.) ms en el ancho del filete de soldadura de la unin entre cuerpo y el fondo. Lasplacas con las que se habilite el fondo debern tener preferentemente un ancho de 1,829mm. (72pulg.) con una longitud comercial que el fabricante obtenga en el mercado, la cual pueda manejaren su taller o en campo sin problemas.

El cuerpo del tanque puede estar soportado directamente por el fondo o por una placa anular.

Generalmente los fondos se forman con placas traslapadas, esto se hace con el fin de absorber lasdeformaciones sufridas por el fondo si las placas fueran soldadas al tope. Cuando se requiere el

uso de la placa anular, sta deber tener un ancho radial (en cm.) de acuerdo a lo que indique lafrmula siguiente, pero no menor de 610mm. (24 pulg.) entre el interior del tanque y cualquiercordn de soldadura, dejando de proyeccin exterior 51mm. (2 pulg.).


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Donde:

tb = Espesor de la placa anular (cm.).H = Nivel mximo de diseo del lquido (cm.).G = Densidad relativa del lquido a almacenar (en ningn caso menor de

El espesor de la placa anular no ser menor al listado en la tabla 1.2 ms la corrosin permisibleespecificada.

La forma exterior de la placa anular debe ser circular y por el interior tendr la forma de unpolgono regular con el nmero de lados igual a la cantidad de segmentos que conforman el anillo.

Diseo y clculo del cuerpo

El espesor de la pared del cuerpo requerido para resistir la carga hidrosttica ser mayor que elcalculado por condiciones de diseo o por condiciones de prueba hidrosttica, pero en ningncaso ser menor a lo que se muestra en la tabla 2.2

El espesor de la pared por condicin de diseo, se calcula con base al nivel del lquido, tomando ladensidad relativa del fludo establecido por el usuario.

El espesor por condiciones de prueba hidrosttica se obtiene considerando el mismo nivel de

diseo, pero ahora utilizando la densidad relativa del agua. Cuando sea posible, el tanque podrser llenado con agua para la prueba hidrosttica, pero si esto no es posible y el clculo del espesorpor condiciones de prueba hidrosttica es mayor que el calculado por condiciones de diseo,deber usarse el obtenido por condiciones de prueba hidrosttica.

El esfuerzo calculado de la carga hidrosttica para cada anillo no deber ser mayor que elpermitido por el material y su espesor no ser menor que el de los anillos subsecuentes.


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El esfuerzo mximo permisible de diseo (Sd) y de prueba hidrosttica (St), se muestra en la tabla2.3, recomendado por el estndar API 650 en el diseo de tanques de almacenamiento.

Clculo de espesores del cuerpo por el mtodo de un pie

Con este mtodo se calcula el espesor requerido de la pared del tanque, por condiciones dediseo y de prueba hidrosttica, considerando una seccin transversal ubicada a 304.8 mm. (1 pie)por debajo de la unin de cada anillo.Este mtodo slo es aplicable en tanques con un dimetro igual o menor a 60,960mm. (200pies).

Donde:

td = Espesores por condiciones de diseo (mm.).tt = Espesor por prueba hidrosttica (mm.).D = Dimetro nominal del tanque (cm.)*. (El dimetro nominal del tanque se mide en la fibramedia del cuerpo)


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H = Altura de diseo del nivel del lquido (cm.). (altura desde la parte de baja del anilloconsiderado al perfil de coronamiento, o cualquier nivel indicado por el usuario, restringido portechos flotantes o clculos por sismo.)G = Densidad relativa del lquido a almacenar o del agua para clculo por prueba hidrosttica.CA = Corrosin permisible (mm.).Sd = Esfuerzo permisible por condiciones de diseo ( Kg / cm2 ).St = Esfuerzo permisible por condiciones de prueba hidrosttica ( Kg / cm2 ).

Diseo y clculo de techos

Como se mencion anteriormente, los tanques de almacenamiento pueden clasificarse por el tipode cubierta en:

De techos fijos, de techos flotantes y sin techo. Dentro de los techos fijos tenemos tres tipos:cnicos, de domo y de sombrilla, los cuales pueden ser autosoportados o soportados porestructura (para el caso de techos cnicos de tanques de gran dimetro).

El techo cnico es una cubierta con la forma y superficie de un cono recto. El tipo domo es uncasquete esfrico, y el de tipo sombrilla, es un polgono regular curvado por el eje vertical.

Los techos autosoportados ya sean tipo cnico, domo, o sombrilla, tiene la caracterstica de estarapoyados nicamente en su periferia, calculados y diseados para que su forma geomtrica, encombinacin con el espesor mnimo requerido, absorban la carga generada por su propio pesoms las cargas vivas, a diferencia de los techos soportados que contarn con una estructura queadmita dichas cargas.

Independientemente de la forma o el mtodo de soporte, los techos son diseados para soportaruna carga viva de por lo menos, 1.76 Kg / cm2 (25lb /pie2 ), ms la carga muerta ocasionada por el

mismo.

Las placas del techo tendrn un espesor mnimo nominal de 4.7 mm. (3/16 pulg.) o lmina calibre7. Un espesor mayor puede ser requerido para el caso de techos autosoportados; la corrosinpermisible puede ser incluida al espesor calculado a menos que el usuario especifique suexclusin, lo que es vlido tambin a los techos soportados.

Todos los miembros estructurales internos y externos de techos soportados tendrn un espesormnimo nominal de 4.32 mm. (0.17 pulg) en cualquier componente de estos. La inclusin decorrosin de la corrosin permisible ser acordada entre el usuario y el fabricante.

Las placas del techo se sujetarn al ngulo superior del tanque (anillo de coronamiento), con un

cordn de soldadura continuo slo por la parte superior, aunque ste sea soportado.

Diseo y clculo de techos cnicos autosoportados

Los techos cnicos, autosoportados son empleados en tanques relativamente pequeos. Esteconsiste en un cono formado de placas soldadas a tope, el cual por su forma fsica, adems deconfirmar mediante un anlisis de flexin basado en la teora de placas, es capaz de sostenerse sin


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ningn elemento estructural y nicamente soportado en su periferia por el perfil decoronamiento.

Estos techos son diseados y calculados para tanques que no exceden de un dimetro de18,288mm. (60 pies), pero es recomendable fabricar estos en un dimetro mximo de 12,192mm(40 pies), y cualquier dimensin mayor de las mostradas requiere el uso de una estructura capazde soportar al techo.

Los techos cnicos autosoportados tendrn como mximo una pendiente de 9:12 (37), y comomnimo 2:12 (9.5), con respecto a la horizontal. El espesor estar determinado por la siguienteexpresin, pero no deber ser menor de 4.76 mm. (3/16 pulg.), y no mayor de 12.7 mm. (1/2pulg.).

Tt = Espesor mnimo requerido (cm.).D = Dimetro medio del tanque (cm.). = ngulo con respecto a la horizontal (grados).

Este espesor ser incrementado en la siguiente relacin cuando la suma de las cargas muertas mslas cargas vivas excedan 220 Kg /m(45lb /pie ), ms cualquier corrosin permisible.

Cm = Carga muerta ( Kg /m2 ).

Cv = Carga viva ( Kg /m2 ).

Para este tipo de techos, se recomienda un espesor de 4.76 mm. (3/16 pulg.) a 9.52 mm. (3/8pulg.), y en base a estos espesores se obtiene la pendiente ms conveniente, dentro de laslimitantes especificadas con anterioridad, estos con la finalidad de que el techo no sea demasiadopesado y a su vez presente dificultad para su fabricacin.

El armado del techo sigue los mismos requerimientos y procedimientos que el fondo; estos songeneralmente fabricados por placas rectangulares soldadas a tope, partiendo de un disco cuyoradio es la hipotenusa del cono en el cual se distribuirn las placas. A dicho disco se le practicarun corte para que el techo, al ser izado, cierre y tome forma de cono, de acuerdo con lo siguiente:

= 360 360r/ R

Donde:

D = Dimetro de asientos del cono (cm.).r = D/2R = Radio del disco o hipotenusa del cono (cm.). = Angulo del cono con respecto a la horizontal (grados). = Angulo de corte del disco


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Estos techos por sus dimensiones son armados al nivel del piso, para posteriormente serlevantados y colocados sobre el tanque, lo cual puede ser por sectores por totalmente armado.

Diseo y clculo de techos tipo domo y sombrilla autosoportados

Los techos tipo domo se caracterizan por ser un casquete esfrico el cual est formado por placassoldadas a traslape o a tope. Este tipo de tapas son poco usuales debido a que tienen un procesode fabricacin muy laborioso ya que cada placa y segmento tienen que formarse con el radio deabombado, incrementado de esta manera su costo y complejidad. Los techos de tipo sombrilla sonuna variedad del tipo domo el cual solo conserva el abombado sobre el eje vertical ya que sobre eleje circunferencial tiene semejanza con el tipo cnico. Las tapas por lo general se fabrican a partirde gajos para facilitar el abombado de las placas.Este tipo de tapas debern estar diseadas bajo los siguientes requerimientos:

Donde:

tt = Espesor mnimo requerido (cm.) no menor de 4.76 mm. (3/16 pulg.), no mayor de 12.7 mm.(1/2 pulg.).D = Dimetro nominal del cuerpo del tanque (cm.).Cuando la suma de las cargas muertas ms las cargas vivas exceda 220 Kg / cm2 (45lb /pie2 ), elespesor mnimo deber ser incrementado en la relacin mencionada ms cualquier corrosinpermisible, usando el mismo procedimiento que para techos cnicos autosoportados.

Diseo y clculo de techos cnicos soportados

Los techos cnicos soportados se usan generalmente para tanques de gran dimetro, los cualesconsisten en un cono formado a partir de placas soldadas a traslape, soportadas por una

estructura, compuesta de columnas, trabes y largueros. Las trabes formarn polgonos regularesmltiplos de cinco y en cada arista de estos se colocar una columna. Los polgonos compuestospor trabes se encargarn de soportar los largueros.

Las juntas de las placas del techo estarn soldadas a traslape por la parte superior con un filetecontinuo a lo largo de la unin, la cual tendr un ancho igual al espesor de las placas. La soldaduradel techo, con el perfil de coronamiento, se efectuar mediante un filete continuo de 4.76mm.(3/16 pulg.) o menor si la especifica el usuario.

La pendiente del techo deber ser de 6.35 en 304.8mm. (1/4 en 12 pulg.) o mayor si lo especificael usuario, pero lo recomendable es una pendiente de 19 en 305mm. (3/4 en 12 pulg.) menor sila especifica el usuario.

El diseo y clculo de la estructura involucra los esfuerzos de flexin y corte, producidos por unacarga uniformemente repartida ocasionada por el peso de las placas del techo, trabes y largueros,debido a lo cual las placas del techo se consideran vigas articuladas.

Las columnas para soportar la estructura del techo se seleccionan a partir de perfiles estructurales,o puede usarse tubera de acero. Cuando se usa tubera de acero, debe proveerse sta de drenes y


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venteos; la base de la misma ser provista de topes soldados al fondo para prevenirdesplazamientos laterales.

Las uniones de la estructura deben estar debidamente ensambladas mediante tornillos, remacheso soldadura, para evitar que las uniones puedan tener movimientos no deseados.

Esfuerzos permisibles

Todas las partes de la estructura sern dimensionadas con base a los clculos hechos de acuerdo ala suma de los esfuerzos estticos mximos, los cuales no debern exceder los lmitesespecificados:

Esfuerzo Mximo de Tensin.

a) Para placas roladas en su seccin neta, 1,406 Kg / cm2 (20,000lb /pu lg2 ).b) Para soldadura con penetracin completa en reas de placa delgada, 1266 Kg / cm2 (18000lb /pu lg2 ).

Esfuerzo Mximo de Compresin.

a) Para acero rolado, donde se previene la flexin lateral, 1,406 Kg / cm2 (20,000lb /pu lg2 ).b) Para soldadura con penetracin completa en reas de placa delgada 1,406 Kg / cm2 (20,000lb /pu lg2 ).c) Para columnas en su rea de seccin transversal, cuando L/r < 120 (segn AISC).

Cuando Cc L/r < 200

Donde:Cma = Compresin mxima permisible ( Kg / cm2 ).Cd = Esfuerzo de cedencia ( Kg / cm2 ).Cc = Relacin de esbeltez limite = ( ) d19,739E/C.E = Mdulo de seccin ( Kg / cm2 )L = Longitud sin apoyo de la columna (cm.). = Menor radio de giro de la columna mnimo (cm.).

CS = Coeficiente de seguridad =

Para miembros principales de compresin L/r no deber exceder 180, y para otros miembrossecundarios L/r no debe exceder 200.


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EsfuerzoMximo Producido por Flexin

a) Para tensin y compresin en las fibras externas de placas roladas y miembros estructurales coneje de simetra en el plano de cargas, donde la longitud lateral no soportada de la viga compuestade compresin no es mayor de 13 veces el ancho, la viga compuesta de compresin no debeexceder de 17 en su relacin ancho-espesor, y la relacin de alma altura-espesor no debe excederde 70, y no sobrepasar un esfuerzo de 1,547 Kg / cm2 (22,000lb /pu lg2 ).

b) Para tensin y compresin en fibras extremas de miembros asimtricos, donde el miembro essoportado lateralmente en intervalos no mayores de 13 veces el ancho de la viga compuesta decompresin, no deber exceder un esfuerzo de 1,406 Kg / cm2 (20,000lb /pu lg2 ).

c) Para tensin en fibras extremas de otros miembros rolados, miembros estructurales y trabes, noexcedern de un esfuerzo de 1,406 Kg / cm2.d) Para compresin en fibras extremas de otros miembros rolados, trabes o miembrosestructurales que tienen un eje de simetra en el plano de cargas, el mayor valor calculado del

esfuerzo que no ha de ser excedido ser como sigue en Kg / cm2 .

Seleccin de trabes y largueros

Cada larguero se considera que soporta las placas del techo ms la carga viva; dichas cargas seextienden a ambos lados del larguero respecto a la lnea de centro del mismo, por lo que seconsidera que cada larguero soportar un rea tributaria igual a la longitud del larguero por elpromedio de la separacin entre dos largueros consecutivos. Sabiendo que el momentoflexionante mximo en una viga con carga uniformemente repartida ocurre en el centro de sta y,como consecuencia de esto, el esfuerzo mximo que se produce es directamente proporcional alcuadrado de la longitud de la viga, se debe evitar el uso de largueros muy pesados limitando su

longitud de 6,096 a 7,315 mm. (20 a 24 pies).

Una vez determinada la carga que absorbern los diferentes largueros as como sus longitudes, secalcular el momento mximo, para que con este valor se proceda a determinar el mdulo deseccin ptimo para posteriormente recalcular, pero ahora considerando el peso propio dellarguero, haciendo esto repetidamente hasta lograr el equilibrio y poder determinar el mdulo deseccin a emplear.

Siempre de deber calcular el larguero ms crtico (generalmente el exterior), para que todos loslargueros, ya sean exteriores y/o interiores, tengan el mismo peralte.

Para recipientes de gran dimetro, el claro del larguero es reducido mediante trabes soportadas

en sus extremos por columnas, formando polgonos regulares. Estas trabes concurren en el centroy limitan su longitud por:

(L/b > 13, L/b


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w= (w'ln)/ L

Donde:

w = Carga uniformemente repartida sobre la trabe ( Kg /m o lb /pie ).w = Carga mxima sobre un larguero incluyendo el peso propio del larguero ms pesado ( Kg /m olb /pie ).l = La mitad de la longitud del larguero (m o pie).n = Nmero de largueros que se apoyarn sobre la trabe.L = Longitud de la trabe (m. o pie).Las trabes siguen la misma secuencia de clculo que los largueros para obtener el mdulo deseccin requerido, las cuales pueden no ser del mismo peralte entre polgonos, por lo que cadapolgono debe ser calculado independientemente.

En tanques localizados en zonas ssmicas, se debern proveer de redondos de 19 mm. (3/4 pulg.)de dimetro ubicados entre largueros (como tensores), los cuales sern colocados en el anillo

exterior. Dichos redondos pueden ser omitidos si se usan secciones I o H

como largueros.

Seleccin de las columnas

Una vez que se han calculado y seleccionado los largueros y trabes, se procede al clculo de lascolumnas. Teniendo el nmero de columnas y la carga axial que soportar cada columna, que es lasuma de las reacciones que generan las trabes o largueros que estarn apoyados sobre lacolumna.

Sabiendo que la relacin de esbeltez para una columna larga aceptada por API (miembro principalsometido a compresin) es de 180, y conociendo la longitud de la columna podremos obtener el

radio de giro que cumpla con esta relacin.

r= l/180

Se busca un perfil que cumpla con el radio de giro mayor tanto en x x como en y y, y se obtieneel rea de la seccin transversal. Posteriormente se calcula el esfuerzo de compresin permisiblepara la columna de Rankine.

fp = 1265 /(1+ (l2 /18000r2 ))

Teniendo el esfuerzo de compresin permisible y sabiendo que el esfuerzo actuante es P/a,igualamos las ecuaciones obteniendo el rea de la seccin transversal la cual tendr que ser menor

o igual a la de los perfiles combinados que se seleccionar con anterioridad. Si esto no se cumple,se tendr que seleccionar otro perfil que tenga por, lo menos, el rea transversal requerida yrecalcular la columna con esta nueva relacin de esbeltez, hasta que el rea de la columnasatisfaga la igualdad, cuidando que la relacin de esbeltez sea menor de 40 y mayor de 180.

Una vez definida la seccin transversal de la columna que cumpla con lo anterior, se calcula elesfuerzo de compresin mximo permisible (Cma) especificados (ver 2.4.3.1.), el cual tendr que


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ser mayor o igual que el calculado por el procedimiento anterior. Si esto no es logrado, se tomareste esfuerzo mximo de compresin y se igualar a P/a.

Despejando obtendremos el rea de la seccin transversal, empezando de nuevo la rutina hastaque esto se haya cumplido.


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Diseo de techos flotantes


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Los techos flotantes tienen como objeto la finalidad de eliminar la cmara de aire comprendidaentre el espejo de lquido y el techo, con la finalidad de que el fluido no se evapore, causandoriesgos tanto para la seguridad del tanque como para el medio ambiente, as como un decrementoconsiderable en el volumen almacenado en el tanque.

Se pueden construir dos tipos de techos flotantes, los cubiertos que son aquellos que no estn encontacto directo con la radiacin solar y precipitaciones pluviales, debido a que el tanque cuentacon un techo fijo, que protege al flotante; y los techos flotantes externos, los cuales se denominanas porque no cuentan con un techo fijo, por lo que este se encontrar en contacto con el medioambiente.

Diseo de techos flotantes cubiertos

Los requerimientos de techos flotantes son limitados slo por factores que afectan la seguridad,durabilidad y que estn involucrados dentro de la calidad y la seguridad.

Los tipos de techos flotantes son clasificados y descritos a continuacin:

a) Techos metlicos tipo charola, los cuales estn en contacto con el lquido y tienen un anilloperimetral.b) Techos metlicos de contencin, los cuales estn en contacto con el lquido y tiene abierta laparte superior de contencin.c) Techos metlicos de pontn, los cuales estn en contacto con el lquido y tienen cerrado elpontn.d) Techos metlicos de doble cubierta, los cuales estn en contacto con el l quido.e) Techos metlicos en flotacin, los cuales tienen la cubierta sobre el l quidof) Techos metlicos tipo sndwich, los cuales tienen una superficie revestida de malla tipo panal y

estn en contacto con el lquido.g) Techo plstico tipo sandwich, los cuales tienen una superficie revestida con un panel lquido yestn en contacto con el lquido.

Los materiales considerados podrn ser

Acero al carbn, aluminio conforme a los requerimientos de la seccin dos del ANSI/ASME B96.1,acero inoxidable (ASTM A-240 acero austentico); el impermeabilizante y cubierta plstica debentener un espesor no mayor de 0.100 pulgadas de acuerdo con ASTM E84.

En el caso de plsticos este debe ser rgido, de celda cerrada de poliuretano de acuerdo a ASTMD2341 con las siguientes propiedades mnimas.

a) Una densidad por ASTM D 1,622 de 1.7 lb /pie3 .b) Un esfuerzo de cedencia a la compresin por ASTM D1621 de 22 lb /pu lg2 .c) Un esfuerzo por corte de ASTM C273, de 20 lb /pu lg2 .d) Transmisin de vapor de agua por ASTM E96 igual a 2 pulg. De permeabilidad.e) Una porosidad de ASTM D2856 de 95%.


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Se pueden usar otros materiales para alma, similares, cuando exista un acuerdo entre el fabricantey el usuario.

Los materiales de revestimiento pueden ser fibra de vidrio reforzada de polister o resina epxicausando una buena calidad de fibra de vidrio aplicado con un mnimo de relacin de 1.5 onza defibra por 4.5 onzas de resina. La fibra debe estar completamente seca, compactada y libre deimpurezas.

El espacio entre la periferia exterior del techo y el tanque, as como columnas, escaleras, niveles,ser sellado por un dispositivo flexible que logre el cierre en la superficie mencionada.

Antes de seleccionar el material del sello, debe considerarse la temperatura ambiente, latemperatura de diseo la permeabilidad, la resistencia a la abrasin, decoloracin,endurecimiento, desquebrajamiento y otros factores de compatibilidad. El sello podr ser deespuma flexible contenida en un envolvente, como poliuretano cubierto con uretano, o el tipoelstico, como goma extruda o sinttica.

En el caso de que el sello sea una zapata metlica en contacto con el cuerpo del tanque, tendrque estar galvanizada si sta es de acero al carbn con un espesor mnimo nominal del calibre 16 yG90 de revestimiento.

Requerimientos de diseo

Los techos flotantes internos y los accesorios deben estar diseados y construidos para permitirque el techo opere normalmente sin atencin manual y fuera de daos para cualquier parteconstruida del techo, del techo flotante, de tanque y accesorios.

Los techos flotantes sern diseados y construidos para flotar es un posicin horizontal, capaces

de soportar una carga viva de hombres. Todos los clculos sern basados en un peso especfico de0.7. Estos criterios pueden ser modificados de mutuo acuerdo entre fabricantes y usuario.

Diseo de juntas

Todas las costuras o juntas, ya sea por medio de soldadura, atornillado, remachado o adherenciadel techo flotante expuestas directamente al vapor del producto o lquido, deben ser revisadaspara prevenir fugas de vapor por medio de prueba de caja de vaco, lquidos penetrantes u otrosmtodos acordados entre usuarios y fabricantes.

La corrosin permisible ser adicionada a los espesores mnimos a continuacin listados:

a) Acero al carbn en contacto con vapor o lquido, debe estar dentro del calibre 7 (4.5 mm). Otroselementos que no estn en contacto con el fludo tendrn un espesor mnimo de 2.38 mm. (0.094pulg.).b) Recubrimiento de aceros inoxidables 0.457 mm. (0.018 pulg.) de espesor. Aceros inoxidables enflotacin 1.21 mm. (0.048 pulg.).c) Recubrimiento de aluminio 0.45 mm. (0.018pulg.). de espesor, aluminio en flotacin 1.27mm.(0.05pulg.).d) Recubrimiento plstico de 0.762 mm. (0.030 pulg.).


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e) Para paredes tipo sandwich el interior debe ser de 25.4mm. (1 pulg.) de espesor, elrecubrimiento metlico de 0.35mm. (0.014 pulg.) y el recubrimiento plstico de 7.62mm. (0.30pulg.) de espesor mnimo.

Los sellos perifricos deben estar diseados con una desviacin de ( ) 102mm. (4 pulg.) entre eltecho flotante y el cuerpo. El tanque estar libre de proyecciones interiores que puedan daar elsello u obstaculizar el movimiento del techo.

Las juntas circunferenciales en la envolvente del sello deben estar a prueba de fugas y cuando lajunta esta hecha, debe ser hermtica. El espesor del envolvente del sello ser determinadodespus de considerar todos los factores implicados.

Si los dispositivos de sello empleados son de acero galvanizado o zapatas de acero inoxidable encontacto con el cuerpo, las zapatas deben ser como mnimo de calibre 16 para acero galvanizado ycalibre 18 para acero inoxidable.

Las columnas, escaleras y otros accesorios rgidos verticales que penetran la cubierta deben

proveerse de un sello con una desviacin de ( ) 127mm. (5 pulg.).

Los techos flotantes contarn con soportes ajustables por lo que el nivel ms bajo de operacindebe ser especificado por el usuario.

Los soportes y empotramientos sern diseados para soportar una carga viva uniforme de 60 kg/m2 (12.3lb /pie2 ) sobre el techo flotante y este debe equiparse con drenes u otros medios queeviten la acumulacin de liquido. En el fondo de la soldadura de las placas cubiertas donde laflexin es adyacente a los soportes u otros miembros rgidos relativos, un filete completo desoldadura no menor de 51mm. (2 pulg.) de longitud y 254mm. (10 pulg.) entre centros debe usarsesobre cualquier placa traslapada en 305mm. (12 pulg.) para cualquier soporte.

Aberturas y accesorios

Los techos flotantes que cuenten con escaleras, deben disearse para recorridos completos deltecho flotante, sin hacer caso de cualquier localizacin de los soportes del techo. La escalera serinstalada en el registro del techo fijo, y no ser empotrada en el fondo para prevenir movimientosverticales en las conexiones superiores.

Los techos tambin contarn con venteos para prevenir los sobre esfuerzos de la cubierta deltecho, estos venteos deben ser adecuados para dar salida al aire y a los gases bajo el techo cuandoeste es soportado en la accin de llenado bajo el techo en la operacin de vaciado. Estos venteossern diseados con la informacin que el usuario proporcione sobre el llenado y vaciado del

tanque.Las aberturas para la circulacin de venteos deben localizarse en el cuerpo o techo fijo inclusosobre el sello del techo flotante, cuando el tanque est lleno, el mximo espacio entre venteosser de 9,753mm. (32 pies), pero en ningn caso sern menos de cuatro venteos igualmenteespaciados. El total del rea de los venteos ser mayor o igual a 185 cm2 (0.2pies2) del dimetrodel tanque, los venteos sern resistentes a la corrosin y provistos de una malla 12.7mm (1/2pulg.) de paso, para evitar la introduccin de objetos. En el caso de contar con un venteo en un


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rea mnima de 323 cm2 (50pu lg2) ser colocado en el centro del tanque en la mxima elevacindel techo fijo.

Techos flotantes externos

A menos que el usuario indique alguna modificacin, se presentan los requerimientos mnimosque aplicarn a techos tipo plano, de pontn y de doble cubierta.Los lineamientos que presentamos a continuacin slo delimitan aquellos factores que afectan laseguridad y durabilidad de la instalacin.

Requerimientos de diseo

El diseo del techo y de sus accesorios, debern permitir al primero llegar al lmite superior delnivel del lquido y bajar hasta el nivel inferior del lquido sin daar el cuerpo del tanque, la tapa ocualquier otro accesorio. El techo debe operar con manejo manual, utilizando el borde del faldn yla pared del cuerpo del tanque para soportar los empaques del techo en el punto ms alto delnivel.

Debe proveerse el tanque de dispositivos de alarma que indique al personal que se hasobrepasado el nivel superior de llenado de lquido, a menos que el tanque est diseado paracontener una altura de columna de fludo igual al lmite superior del tanque. El usuario debeindicar un arreglo apropiado a sus necesidades con el fin de proveer salidas de emergencia dellquido para evitar daos en el tanque.

Diseo del pontn

Los techos flotantes debern permanecer en flotacin sobre un lquido con una densidad relativamnima de 0.7 y bajo las siguientes condiciones:

a) 25.4 cm. de agua de lluvia por un periodo de 24 horas sin drenar el techo, excepto para techosde doble cubierta, los cuales deben estar provistos de drenes de emergencia para mantener elagua a un volumen menor que el indicado.b) Sin agua y sin carga viva en techos de cubierta sencilla o doble pontn.Los pontones no debern deformarse en presencia de carga por agua de lluvia, por lo que elusuario y el fabricante podrn acordar una prueba simulando las condiciones y poniendo el techoen flotacin sobre agua.

El fabricante debe proveer al pontn de acceso para la inspeccin de cubiertas atornilladasprovistas de pescante para abertura rpida, adems de llevar venteos para protegerlos contrapresiones internas y externas. Los compartimientos del pontn debern soldarse con filetes

continuos de soldadura en sus orillas. Al pontn debern practicrsele pruebas de lquidospenetrantes para comprobar su hermeticidad.

Este tipo de techos debe contar con una escalera que se ajuste al movimiento del techo parafacilitar el acceso a ste. La escalera debe cubrir toda la carrera del techo.


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Columnas y soporte

Estas columnas tienen la misin de soportar al techo cuando este se encuentre en su nivel msbajo, y debern estar provistas de drenes. Estos soportes debern estar diseados para soportar eltecho ms una carga viva de 122 kg /m2 (25lb /pie2 ). La placa base de las columnas debern estarunidas al fondo mediante un cordn de soldadura continuo.

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