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Prueba Hidorstatica En Tanque Api


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#1 sirio

sirio

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Posted 21 June 2016 - 11:37 AM

Saludos a todos,

Estamos trabajando en la alteración de un tanque de almacenamiento de 220mBBL de acuerdo con API Std 653, con las siguientes características:

 

Fluido: crudo 16 grados api.

Diámetro nominal: 61.7m

Altura del cuerpo: 11.9m

Nivel de diseño: 11.4m

Techo tipo domo geodésico de aluminio.

 

 El trabajo consiste en lo siguiente:

- Remoción de techo tipo geodésico por un techo tipo paraguas, laminas de acero ASTM A-36.

- Incluir un sexto anillo de 600mm, con lo cual la altura del cuerpo cambia de 11.9m a 12.5m.

- Reemplazo de secciones de laminas de fondo, ninguna perteneciente a la zona critica.

- Apertura de acceso (door sheet) para ingreso de equipos y reinstalación del mismo.

 

La razón de este hilo es que se esta estudiando exonerar la prueba hidrostática del tanque y revisando el código veo que es factible, voy a discernir:

 

API 653, 12.3.1 indica que se requiere de prueba hidrostática cuando:

 

a. Un tanque es reconstruido.

 

b. Cualquier tanque que sobrepase las reparaciones mayores o alteraciones mayores (véase 3.23) a menos que sea eximido por 12.3.2 para la combinación aplicable de materiales, diseño, y construcción.

 

c.- Un tanque donde una evaluación de ingeniería indique la necesidad de la prueba hidrostática debido a un incremento en la severidad del servicio. Los ejemplos de una severidad de servicio incrementada son un incremento en la presión de operación (tal como almacenamiento de un producto con una gravedad específica mayor). Disminución de la temperatura del servicio (ver figura 5-2), y uso de tanques dañados.

 

Considerando;

El punto “a” no aplica, este tanque ha sido alterado y no reconstruido.

 

El punto “c” no aplica, pues si bien el tanque ha aumentado la altura de su cuerpo, se han mantenido todos los parámetros de operación originales (presión de diseño, presión de operación,  nivel maximo de diseño, caudales de entrada y salida, entre otros), de manera que  la severidad del servicio no ha incrementado.

 

En cuanto al punto “b”, reviso la definición de reparaciones o alteraciones mayores, cito y comento en letra negrita y cursiva:

 

3.23. …  alteración o reparación que incluye cualquiera de lo siguiente:

 

a. Instalación de una penetración en el cuerpo más grande que NPS 12 por debajo del nivel del líquido de diseño.

No aplica.

 

b. Instalación de una penetración en el fondo, a 12pulgadas del cuerpo.

No aplica.

 

c. Remover, reemplazar ó adicionar una lámina del cuerpo bajo el nivel del líquido del diseño.

El sexto anillo esta por encima del nivel de diseño, y el door sheet no cuenta. No aplica.

 

d. Remover o reemplazar material de la lámina del anillo anular donde la dimensión más larga del reemplazo de la lámina excede 12 pulg.

No aplica. No hay reemplazo de la placa anular.

 

e. Remoción completa o parcial (más de la mitad del grueso de la soldadura) y reemplazo de más de 12 pulg. de la soldadura vertical que ensamblan la láminas del cuerpo, o soldadura radial que ensambla el anillo anular de la lámina.

No aplica.

 

f. Instalación de un nuevo fondo. Esto no incluye los nuevos fondos en los tanques donde la fundación bajo ellos no es modificada y tampoco se encuentran las condiciones siguientes:

1. Para tanques con anillo anular, el anillo anular permanece intacto; o,

La placa anular no ha sido modificada.

 

2. Para tanques sin anillo anular, la alteración no incluye soldadura en el fondo existente dentro de la zona crítica. Vea 3.9 para una definición de zona crítica.

No aplica.

 

Nota: El trabajo descrito en 12.3.2.5 no es considerado como instalación de un nuevo fondo.

 

g. Quitando y substituyendo parte de la soldadura que une el cuerpo al fondo, o al anillo anular, en exceso de las cantidades enumeradas en 12.3.2.4.1a.

No aplica.

 

h. Alzar con gatos el cuerpo del tanque.

No aplica.

 

 

En base a lo anterior dicho, este tanque tampoco es considerado dentro de la opción “b” del párrafo 12.3.1 del estándar API 653 (tanque que haya sufrido una alteracion o reparacion mayor); por lo tanto, la prueba hidrostática puede ser exonerada.

 

 

A ver qué opinan acerca de este razonamiento. Espero conseguir respaldo o comentarios acerca de si esto es considerado una reparación mayor. Si hace falta mas informacion, la tendre a disposicion.

 

De ser asi, veo que hay otra manera de sustentar la exoneración y es a través de 12.3.2. Por aquí el proceso de exoneración es más trabajoso e innecesario si en efecto podemos afirmar que el tanque no ha tenido una alteración mayor.

 

Como datos:

 

- El tanque ha sido diseñado originalmente es de acuerdo con API-650.

 

- EL nuevo techo ha sido disenado de acuerdo con API-650 apendice F y API-620.

 

Luego queda el tema de las consideraciones para una prueba neumatica.

 

Saludos.



#2 talvi

talvi

    Gold Member

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Posted 21 June 2016 - 04:29 PM

SIRIO :

Las consideraciones que haces , extraídas del API 653 , no dan lugar a discusión lo mismo que tu razonamiento respecto a los términos "alterado" y/o "reconstruído".

1. No logro entender la razón por la cual se aumenta la altura del tanque de 11,9 m a 12,6 m (600 mm , aprox 2 ft). Cual es la razón (es por efectos del "freeboard") ?

2. Vas a cambiar un techo en aluminio (Domo Geodésico) por un Techo con Perfil Esférico (acero al Carbono ) . Éste último es autoportante ?

3. Tenía el Tanque una Membrana Flotante ?

Ahora bien , si no se aumenta el nivel máximo del producto (11,4 m) se puede afirmar lo siguiente :

1. La carga sobre la fundación permanece igual (no varía) y desde ese punto de vista no se requiere una nueva prueba hidrostática , siempre y cuando se hayan verificado que el asenmtamiento diferencial sea inexistente o dentro de parámetros aceptables .

2. El momento al volteo por efectos del viento aumenta pero la relación D/H sigue siendo favorable .

3. Respecto  al punto 1 arriba , si al verificar la base  se ha producido asentamiento diferencial , la prueba hidrostática si debe realizarse.

Por lo contario , si se aumenta el nivel de diseño del producto , o se usa un producto de mayor peso que el usado anteriormente habría que :

1. Verificar los espesores de todos los anillos .

2. Para chequear el posible asentamiento diferencial en la base habría que hacer una Prueba Hidrostática (las cargas sobre la fundación) es diferente .

TALVI.



#3 sirio

sirio

    Junior Member

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Posted 21 June 2016 - 08:07 PM

Talvi, Gracias nuevamente.

 

Respondo:

 

1. No logro entender la razón por la cual se aumenta la altura del tanque de 11,9 m a 12,6 m (600 mm , aprox 2 ft). Cual es la razón (es por efectos del "freeboard") ?

 

R= El propósito de instalar este sexto anillo facilitar la instalación del anillo de compresión del nuevo techo tipo paraguas, puesto que el anillo contraviento del tanque esta a 1in del borde superior del anillo 5. Como se ve en la figura.

 

No pude pegar la imagen, lo voy a seguir intentando.

 

 

2. Vas a cambiar un techo en aluminio (Domo Geodésico) por un Techo con Perfil Esférico (acero al Carbono ) . Éste último es autoportante ?

 

R= Si, el techo es autoportante.

 

3. Tenía el Tanque una Membrana Flotante ?

 

R= No. El tanque trabajaba y trabajara con gas de manto

 

1. La carga sobre la fundación permanece igual (no varía) y desde ese punto de vista no se requiere una nueva prueba hidrostática , siempre y cuando se hayan verificado que el asentamiento diferencial sea inexistente o dentro de parámetros aceptables .

 

R= Se chequeo la fundación de este tanque al inicio de la obra y presento un asentamiento diferencial aceptable. Consideramos chequear el asentamiento después de instalado el sexto anillo y el nuevo techo.

 

3. Respecto  al punto 1 arriba , si al verificar la base  se ha producido asentamiento diferencial , la prueba hidrostática si debe realizarse.

 

R= ¿Se refiere a la probabilidad de que se haya producido un asentamiento diferencial durante el servicio y antes de iniciar la alteración o durante los trabajos de reparacion / alteracion?



#4 sirio

sirio

    Junior Member

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Posted 21 June 2016 - 09:13 PM

Ahora bien, hay un par de cosas por definir: probar la estanqueidad del techo y probar la calibración de las válvulas presión – vacío y de gas de manto. Estos dos puntos están pendientes para definir la necesidad – o no -  de una prueba neumática.

 

En API-653 no leo nada al respecto.

 

Para la estanqueidad, Leyendo API 650 consigo lo siguiente:

 

7.3.7 Testing of the Roof

 

7.3.7.1 Upon completion, the roof of a tank designed to be gas-tight (except for roofs designed under 7.3.7.2, F.4.4, and F.7.6) shall be tested by one of the following methods:

 

a. Applying internal air pressure not exceeding the weight of the roof plates and applying to the weld joints a bubble solution or other material suitable for the detection of leaks.

 

b. Vacuum testing the weld joints in accordance with 8.6 to detect any leaks.

 

Con más detalles, veo los preliminares a las pruebas hidrostáticas y/o neumáticas de API 620 y me parece que podemos tener como referencia a la sección 7.18.2.6 para garantizar estanqueidad, solo esto.

 

"After all the welding has been examined and tested and all defective welding disclosed by such examination and testing has been repaired and retested, the tank shall be filled with air to a pressure of 2 lbf/in.2 gauge or one-half the pressure Pg for which the vapor space at the top of the tank is designed, whichever pressure is smaller. A solution film shall be applied to all joints in the tank wall above the high liquid (capacity) design level. If any leaks appear, the defects shall be removed and rewelded, and the applicable preliminary tightness tests specified shall be repeated. When anchors are not provided near the boundary of contact to hold down a dished tank bottom resting directly on the tank grade, the bottom at this boundary may be rise slightly off the foundation during the tightness test when air pressure is in the tank. In this case, sand shall be tamped firmly under the bottom to fill the gap formed while the tank is under pressure (see 7.18.8)".

 

En cuanto a la prueba de las valvulas. Estas serán calibradas en laboratorio. ¿deben ser instaladas y probadas en sitio?

 

En fin, se esta evaluando proponer los siguiente:

 

Se va a liberar la estanqueidad del techo y del anillo 6, considerando en primer lugar que la estanqueidad de las juntas a solape de las láminas del techo ya esta garantizada con las prueba de vacio del 100% de las juntas.

 

Se probara la estanqueidad de la unión de las boquillas del techo y el techo, de las juntas a tope del anillo seis y de las juntas de filete de unión anillo seis con el anillo de compresión. Esto se hará bloqueando los venteos y aplicando una  presión interna de 66mm H2O (0.5 veces la presión de diseño). Posteriormente se aplicara solución jabonosa sobre las juntas a tope del anillo 6, la unión anillo 6 – anillo de compresión y la unión de boquillas y techo. De aparecer fugas, los defectos se removerán y se volverán a soldar y se aplicaran de nuevo a estas nueva las preliminares que correspondan.



#5 talvi

talvi

    Gold Member

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Posted 22 June 2016 - 11:13 AM

SIRIO :

Tengo la impresión estás solicitando te resolvamos un problema cotidiano de trabajo y no unas consultas técnicas sobre la norma API 653.

También creo que hay conceptos erróneos (o no suspiste exprezarte) en tus respuestas seguramente por la premura con que has contestado.

 

1. Vas a colocar un Techo Fijo Autoportante de Perfil Hemisférico (a  éso se asemeja un Techo tipo Paraguas) . El Tanque por lo tanto deja de ser un Tanque Abierto (Apéndices G y H para el caso éste último que tuviera una Membrana Flotante) ; y el nuevo Tanque pasa a trabajar como un Tanque cerrado . En este último caso el Wind Girder pasa a dejar de ser un elemento estructural , y se convierte en una Pasarela Circular . Generalmente en los Tanques cerrados no se coloca Viga de Rigidez .

Te refieres a una presión de diseño de : 66 mm de H20 /0,5 = 132 mm de H2O o sea  5,1969 in H2O o 0,1876 psi (recogiendo los datos arriba expuestos en tu respuesta ).

El cálculo de este techo autoportante de perfil hemisférico conformados con sectores soldados a tope entre sí , está bien definido en la Sección 5 del API 650 .

También puedes considerar el diseño de un Techo autoportante con ese perfil , pero asentado sobre una estructura autoportante .

Es impresionante un Techo Autoportante de ese Diámetro por lo que hay que ver la solución más económica .

 

2. En otra de tus aclaraciones indicas lo siguiente :

Tenía el Tanque una Membrana Flotante ?

R= No. El tanque trabajaba y trabajara con gas de manto.

Que es éso de gas de manto ?

Será acaso que el espacio vapor era y es ocupado con un gas inerte a fin de controlar entre otras cosas la presión interna ?

 

3. En otra de tus aclaraciones indicas lo siguiente :

Se chequeo la fundación de este tanque al inicio de la obra y presento un asentamiento diferencial aceptable. Consideramos chequear el asentamiento después de instalado el sexto anillo y el nuevo techo.

Respecto de tu respuesta quiero recordarte que el chequeo del asentamiento diferencial se hace no solamente teniendo en cuenta el peso propio del tanque sino de su contenido . Recuerda siempre que el peso del Tanque es un valor pequeño comparado con el peso del producto que contiene.

 

4. En otra de tus preocupaciones  indicas lo siguiente :

En cuanto a la prueba de las válvulas. Estas serán calibradas en laboratorio. ¿deben ser instaladas y probadas en sitio?

Seguramente te refieres a las Válvulas PV con o sin arrestallamas , Válvulas de Emergencia , etc…. Estas válvulas se deben dimensionar en base al API 2000 , conociendo el producto almacenado (sus carácterísticas como el Flash Point, etc…..) , las condiciones de Diseño del Tanque (P y T) , las condiciones Operativas (P , T , Caudales máximos de ingreso/salida del producto) , Zona geográfica respecto al Ecuador hemisférico , y Tipo de Aislamiento del Tanque si lo tuviera.

Estas Válvulas vienen calibradas de fábrica y se instalan en el Tanque , una vez realizadas todas las pruebas , y de requerirse , todas las reparaciones .

 

No quiero entrar a hacer ningún tipo de evaluación sobre la reparación de este Tanque en base al API 653 y su ajuste a los requerimientos de diseño de esta norma ya que en primer lugar no hay la información , y además tu conoces el tema . Sin embargo y respecto al manto (cuerpo cilíndrico del tanque) aunque no cambies ningún dato (producto , nivel máximo del mismo dentro del tanque, etc...) y tampoco sustituyas  ningún anillo , el espesor requerido es diferente al solicitado por el API 650 como bien sabes .

TALVI.



#6 sirio

sirio

    Junior Member

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Posted 10 July 2016 - 10:16 AM


 

 

Buen dia. Disculpas por no responder pronto.

 

1.- Correcto, no es un tanque abierto, ni tiene membrana flotante. Ciertamente, con este nuevo techo es un tanque cerrado y el viejo wind girder pasa a ser una pasarela.

Confirmo que la presión de diseño es 132mm H2O.

 

2.- Correcto, cuando hablo de gas de manto me refiero al blanketing.

 

3.- Respecto de tu respuesta quiero recordarte que el chequeo del asentamiento diferencial se hace no solamente teniendo en cuenta el peso propio del tanque sino de su contenido . Recuerda siempre que el peso del Tanque es un valor pequeño comparado con el peso del producto que contiene.

 

Importantisima acotacion Sr. Talvi, Gracias.

 

 

4.- Las preguntas acerca de la calibración de las válvulas del tanque eran mas de índole operativo que de diseño.

 

 

Gracias sinceras. He conseguido orientacion para proponer al usuario del tanque la exoneracion de la prueba hidrostatica. Continuo con este tema. Ahora mismo estamos trabajando sobre todo con aspectos operativos de la obra. En cuanto tenga información concreta (y por supuesto mis inquietudes) asociada al diseño, lo hare saber en este hilo.



#7 talvi

talvi

    Gold Member

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Posted 28 July 2016 - 12:25 PM

SIRIO :

He adjuntado como ayuda memoria el archivo adjunto esperando sea útil para los interesados en el tema ya que , como tú sabes ,  el manejo del API 653 esta ligado a definiciones como "reparaciones" o "reconstrucciones" algunas veces pudiendo crear confusiones sobre el camino a seguir cuando se usa la norma citada .

 

TALVI.



#8 talvi

talvi

    Gold Member

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  • 224 posts

Posted 28 July 2016 - 12:41 PM

SIRIO :

ADJUNTO EL ARCHIVO . MIL DISCULPAS .

TALVI .

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