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Me encuentro en el diseño de un tanque de almacenamiento para 21.000 m3 de etanoll, 0.810 densidad relativa al agua a 4 °C. Se prevee almacenar en tanques de techo flotante interno, debido a su volatilidad. Por tanto, he investigado la norma API650 para Tanques de acero soldados para almacenaje de Petroleo (Welted steel tanks for oil storage) y a través del Apendice A, se especifican tanques hasta 16.000 m3, pag. A-2 Tabla A-1a-Tamaños tipicos y capacidad nominal correspondiente para tanques con anillos de 1,8m, e igualmente para tanques con anillos de 2.4m; lo cual es insuficiente para la capacidad requerida. Asi pues, en el Apendice K, Sample Application of the variable-design-point method to determine shell-plate thickness, muestra el cálculo de los espesores de los anillos en un problema tipo aplicado, a través del método de punto de diseño variable, y alli se muestra una tabla con las capacidades, los diametros y las alturas, sin embargo, esta tabla comienza a partir de 33.000 m3 hasta 190.000m3. Por lo que se excede la capacidad requerida, asi se observa que debe existir una parte de la norma que seguramente NO he visto donde se especifique este tamaño de tanques, pese a esto debo decir que he revisado la norma y no he entcontrado tal referencia; de esta manera quisiera preguntarles como se puede hacer en este caso. ¿Existe dentro de la norma especificaciones para tanques entre 16.000 y 33.000m3?, ¿Existe un método o forma de cálculo de estos diámetros y alturas, sin tener que depender de la norma? ó mejor dicho ¿Cómo puedo determinar esos valores de diámetro y alturas que aparecen en la norma o demostrar de donde salen tales valores?.

Por otro lado, (pasando a otra pregunta), quisiera preguntar si existe una referencia (algun libro) más específica en donde se observe claramente el diseño de los tanques de techo flotante; en la norma existen algunas especificaciones, sin embargo, termino sin entender, lo específico de los gap (gap: espacio entre dos circunferencias concéntricas) requeridos, que hasta ahora he identificado que es uno, cito textual (Sección H.4.5. Sellos Perifericos; de los requerimientos de diseño de todos los tipos)... "Será diseñado un sello periférico para ajustar 100 mm (4 in) de desviación local entre el techo flotante y el cuerpo del tanque. La cárcaza del tanque estará libre de proyecciones internas que dañarían el sello o prevendrían el movimiento libre del techo flotante". Debo entender que este es el único gap requerido entre el techo y el cuerpo del tanque". ¿Es este el único gap requerido para el diseño del tanque, o debe especificarse otras distancias adicionales a las uatro pulgadas ya especificadas?.

De antemano le doy las gracias por toda la ayuda que me pueda brindar en este particular.

[talvi]

yrvingv:
He leído el contenido de tu correo, y antes de contestarte me surgen algunas preguntas- Me gustaría conocer antes que todo las condiciones de operación de tu tanque ( presión de operación, temperatura máxima y mínima,caudales de llenado y vaciado)- También es importante saber si es un tanque de almacenamiento o un tanque que hace parte de un proceso.Por otro lado y entrando al tema generalmente los tanques para almacenar derivados del petróleo son diseñados con la normas API, específicamente el API 650 o el API 620 (dependiendo de las condiciones de operación )- Con la información que debes de tener sobre lo anteriormente expuesto mencionas el Apéndice K y así mismo los Apéndices A y H .(Te estás refiriendo al API 650).
Si te parece vamos por orden. En primer lugar te sugiero que al menos que el cliente indique específicamente lo contrario, utilices el standard: Para calcular los espesores del cuerpo uses el método del pie menos uno (Item 5.6.3)- El método del punto variable (Item 5.6.4) solo debe ser usado cuando tu cliente no ha especificado que el método del pie menos uno sea usado y cuando se cumpla la relación L/H menor o igual a 2. Con estos dos métodos puedes diseñar el cuerpo cilíndrico de cualquier tanque sin limitaciones respecto a su volumen.Las únicas restricciones que vas a tener en el uso de los materiales a ser empleados en un cuerpo cilíndrico las encontarás en la Sección 4 del API 650, ya que las Especificaciones ASTM restringen el uso de los materiales especificados a determinados espesores máximos. El Apéndice K muestra la metodología de cálculo para un tanque determinado y únicamente para la condición "TEST". En cuanto al Apéndice A, éste si te limita por cuanto está basado en utilizar un esfuerzo máximo permisible de 21,000 Lbs/In.2;por lo anterior se utiliza para tanques relativamente pequeños.
En cuanto a los techos flotantes hay para dos tipos: Para tanques abiertos y para tanques cerrados.Para el caso de tanques abiertos (Apéndice C) , que son los más usados a la fecha,los encontarás de dos tipos :SINGLE DECK o DOUBLE DECK - La distancia que hay entre el cuerpocilíndrico y la pared exterior del flotador del techo flotante depende del tipo de sello a ser empleado y puede variar desde 6" hasta 10". Para tanques cerrados (como su nombre lo indica) debes preveer en primer lugar una cubierta:hoy en día se utlizan domos geodésicos en aluminio que satisfacen lo señalado en el Apéndice G, y las membranas flotantes se diseñan en base al Apéndice H.
Como te decía al principio ,si das una mayor información gustosamente te ayudaré a resolver tus dudas.
TALVI.

[talvi]

yrvingv:
Continuando con el tema, y a falta de tus noticias quiero aclarar con un ejemplo lo expuesto en mi primera respuesta.Por éso me permito darte la siguiente información:
1)- SOBRE EL PRODUCTO.
-En el NIST (National Institute of Standards and Technology) encontrarás en línea mucha información acerca del etanol-
-En "efunda" (engineering fundamentals) también encontarás en línea mucha información acerca del etanol-
Precisamente en una de las preguntas que te hacía ,(temperatura de operación) podía encontrar la gravedad específica del producto. He encontardo la siguiente información:
Temperatura ( C ) Densidad ( Kg / m3)
0 0,806
20 0,789
40 0,772
60 0,754
2)-VOLUMEN MÍNIMO DEL RECIPIENTE - DIMENSIONAMIENTO.
Voy a utilizar una temperatura de operación de 20 Grados Centígrados. Para esa temperatura el volumen mínimo del recipiente es: 0.789 x 21.000 = 16.569 m3 - Para efectos de cálculo tomaremos un valor de 16.600 m3.
Debes tener en cuenta que los tanques diseñados con la norma API STANDARD 650 (Última Edición) cumple lo siguiente, entre otras cosas:
a- Son tanques verticales de cuerpo cilíndrico.
b- Son tanques cuyos anillos que conforman el cuerpo cilíndrico, y sus demás componentes, son soldados.
c- Son tanques atmosféricos ( en algunos casos se permiten pequeñas desviaciones respecto a lo indicado).
Por otro lado , también es importante que sepas que las acerías laminan las planchas de acer en 6 Ft y 8 Ft de ancho principalmente, y así mismo en longitudes de 20 Ft , 25 Ft y 40 Ft - La afirmación anterior no significa que puedas conseguir planchas en otras dimensiones y en el sistema métrico.
Partiendo del hecho que vas a buscar la mayor economía posible en la construcción del tanque disminuyendo en lo posible la longitud soldada ( y por ende minimizando así las posibles fallas que generalmente se producen en ese rubro ) procedes a diseñar un tanque cuya altura sea un múltiplo de 8 Ft - Yo te propongo , si es que no tienes limitaciones de espacio , ni de capacidad portante del suelo ( que te obligue en la obra civil a hacer a más de una sustitución de suelos , a hacer un pilotaje , lo que significa un costo altísimo en la fundación del tanque) un dimensionamiento del tanque, como sigue:
Diámetro: 140 Ft. ( D )-

Altura Cilíndrica : 40 Ft. ( HT ).

Las dimensiones anteriores representan un volumen total de 14,436 m3 ; lo anterior no es una exageración respecto al volumen requerido si se tiene en cuenta que vas a colocar un techo interno (membrana flotante) y que además los tanques de almacenamiento no operan a su altura total.

MODULACIÓN-
Con los datos anteriores observarás fácilmente que el cuerpo cilíndrico estará constituído por 5 anillos ( o virolas), y cada virola requiere de 11 láminas de 8 Ft x 40 Ft.

ESPESORES-
En base a las medidas señaladas, te recomiendo uses el método " del pie menos uno" , para calcular los espesores de palncha requeridos para cada anillo o virola, , y además uses planchas de acero calidad ASTM A 36- Las características mecánicas de los aceros puedes encontrar en la Tabla 5-2.
Suponiendo que el tanque trabaja a condiciones atmosféricas, y que tu cliente no te exige considerar un sobrespesor de corrosión en el cuerpo cilíndrico del tanque,encontarás los siguientes espesores mínimos calculados:
Virola V1 = 0.5701".
Virola V2 = 0.4532".
Virola V3 = 0.3362".
Virola V4 = 0.2193".
Virola V5 = 0.1093".
Para efectos de cálculo he tomado H = HT , en donde H= Altura máxima de nivel de producto.

Con los datos encontardos arriba, y teniendo en cuenta que el espesor mínimo para las planchas de un cuerpo cilíndrico en un tanque cuyo diámetro es 140 Ft ( Ver Item 5.6.1.1. ) es 5/16" , los espesores propuestos son los siguientes:
Virola V1 = 5/8".
Virola V2 = 1/2".
Virola V3 = 3/8".
Virola V4 = 5/16".
Virola V5 = 5/16".
Como te mencionaba en mi correo anterior, de tener más información , podría ayudarte mejor.
Sin embargo , lo que debes tener en cuenta , más que los resultados ,es la metodología empleada para dimensionar el cuerpo cilíndrico del tanque.

TALVI.

[talvi]

yrvingv:
Quiero hacer una correción en el correo anterior.
Para un tanque Diámetro 140 Ft x 40 Ft la capacidad volumétrica es 17,436 m3 - Disculpa el error.
TALVI.

[mdteng]

Irvingv.
Yo estoy involucrado en el diseño de tanques y recipientes a presión.
Concuerdo con lo que dice Talvin.
La API 650 no tiene limitaciones en cuanto a la capacidad. En Ecuador para OCP diseñamos tanques de techo flotante de 98m de diámetro y 25m de altura por el método de H-1' para almacenamiento de petroleo
Podes calcularlo tranquilamente.

En cuanto a referencias de diseño te puedo recomendar ampliamente el libro "Process Equipment Design" de Brownell & Young.

Slds.

[talvi]

yrvingv:
Con referencia a tu inquietud acerca de información sobre techos flotantes y membranas , te recomiendo lo siguiente:
1)-Revisar nuevamente tus conocimientos sobre mecánica de fluídos-Específicamente los conceptos de "empuje" y" estabilidad de flotación". No tengo información sobre los textos usados hoy en día en universidades latinoamericanas; sin embargo en mi tiempo de estudiante en la facultad de ingeniería mecánica , utlizamos un texto llamado "Mecánica de los Fluídos" de Streeter - Editorial :Mc Graw Hill-

2)- Para el caso de los techos flotantes en tanques abiertos ,te recomiendo entre otros textos , a los siguientes:
2a)- Boletín No. 3200 de CBI "Horton Floating Roofs"- Este boletín te dará información bastante completa sobre los tipos de techos flotantes (Single Deck , Double Deck ), su funcionamiento, sus accesorios, los sellos perimetrales etc...- Posiblemente este documento puedas solicitarlo directamente a CBI-
2B)- Con respecto a la mecánica a seguir para diseñar estos techos flotantes ,te recomiendo un documento del CIED (Centro Internacional de Educación y Desarrollo), filial de Petróleos de Venezuela, S.A. , División Oriente, que en 1.995 publicaron "Ingeniería de Producción - Tanques de Almacenamiento"- En ese documento desarrollan una metodología de cálculo para diseñar techos flotantes Single-Deck.

3)- Para el caso de las membranas (techos flotantes internos), te recomiendo bajes información de Internet correspondiente a fabricantes como ULTRAFLOTE, CONSERVATEK , etc...,

[talvi]

Repito lo señalado anteriormente ,debido a un corte de energía.
yrvingv:
Con referencia a tu inquietud acerca de información sobre techos flotantes y membranas , te recomiendo lo siguiente:
1)-Revisar nuevamente tus conocimientos sobre mecánica de fluídos-Específicamente los conceptos de "empuje" y" estabilidad de flotación". No tengo información sobre los textos usados hoy en día en universidades latinoamericanas; sin embargo en mi tiempo de estudiante en la facultad de ingeniería mecánica , utlizamos un texto llamado "Mecánica de los Fluídos" de Streeter - Editorial :Mc Graw Hill-

2)- Para el caso de los techos flotantes en tanques abiertos ,te recomiendo entre otros textos , a los siguientes:
2a)- Boletín No. 3200 de CBI "Horton Floating Roofs"- Este boletín te dará información bastante completa sobre los tipos de techos flotantes (Single Deck , Double Deck ), su funcionamiento, sus accesorios, los sellos perimetrales etc...- Posiblemente este documento puedas solicitarlo directamente a CBI-
2B)- Con respecto a la mecánica a seguir para diseñar estos techos flotantes ,te recomiendo un documento del CIED (Centro Internacional de Educación y Desarrollo), filial de Petróleos de Venezuela, S.A. , División Oriente, que en 1.995 publicaron "Ingeniería de Producción - Tanques de Almacenamiento"- En ese documento desarrollan una metodología de cálculo para diseñar techos flotantes Single-Deck.

3)- Para el caso de las membranas (techos flotantes internos), te recomiendo bajes información de Internet correspondiente a fabricantes como ULTRAFLOTE, CONSERVATEK , etc..., que te darán muchja información acerca de las membranas flotantes en aluminio (asímismo sobre los domos geodésicos en aluminio)-

4)- Sin embargo,para efectos de diseño te debes remitir al API 650,ÚLTIMA EDICIÓN, Apéndice C para techos flotantes en tanques abiertos, Apéndice G para los domos geodésicos en aluminio, y Apéndice H para las membranas flotantes en tanques cerrados.

En otro orden de ideas, coincido con mdteng , cuando cita al libro "Process Euipment Design"- Lloyd E. Brownell / Edwin H. Young - Editorial John Wiley & Sons, Inc- En ese libro que tengo en una edición de 1.968, encontrarás información valiosa acerca del diseño de tanques de almacenamiento y recipientes a presión- La mentablemente no toca el tema de los techos flotantes -

Vale hacer una precisión acerca de los tanques que cita mdteng construídos en el Ecuador para OCP- Se trata de cinco tanques Cap:750MB-Diámetro: 92,30 mts, Altura cilíndrica: 21,40 mts, Techo Flotante tipo Single Deck - Además se construyeron para el mismo proyecto tres tanques Cap: 300 MB , Diámetro : 60,50 mts, Altura cilíndrica : 19,20 mts, Techo flotante tipo :Double Deck-
Todos estos tanques fueron calculados para almacenar crudo con una gravedad específica de 0,95 los primeros y 0,97 los más pequeños.Los cinco primeros tanques fueron construídos en Balao y los tres más pequeños lo fueron en Lagoagrio ( Ecuador)- La companía que diseñó los tanques fue ENTREPOSE de Francia, y tuve el honor de tarbajar con éllos como consultor independiente.

TALVI.

Amigo Talvi y Mdtend....

Espero esten bien...

MUUUUUUUUCHas Gracias por sus acotaciones... No habia respondido... debido a que estaba asignado a unas tareas en el interior del pais... Estuve leyendo muy a grosso modo sus observaciones y note que no me entendieron algunas cosas, por lo que enviaré mañana otro correo, debido a que voy a una reunion...


Gracias y estare escribiendo...

[talvi]

Hola, buenas noches.
En este momento me encuentro dimensionando un recipiente contenedor de CO2 a 20°C y 60bar como parte de una planta de extracción supercrítica para mi Tesis de grado.
Quisiera saber si me puedes ayudar para conocer cuál debe ser el parámetro que me indique si las dimensiones son las correctas, como por ejemplo un L/D adecuado....
El volumen del líquido se encuentra entre 400 m3 y 600 m3.
Gracias!

Ligia Touron:
Cuando vi el encabezado de esta consulta "Tanques API otra vez" y el contenido de tu solicitud pensé que había una confusión . Leyendo tu documento hablas de almacenar CO2 a 20ºC y a 60 Bar (alrededor de 870 psi) en un volumen de alrededor de 400m3 a 600 m3. Me parece que en base a los datos que das (y que aún no evaluo ) las Normas que debes usar son el ASME VIII (para el diseño), y el ASME II (para los materiales. En cuanto al producto ,puedes encontrar las propiedades termofísicas del CO2 ,en el NIST (la información es gratuita):<http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/>
Hace alrededor de un año tuve la ocasión de preparar un tanque para almacenar CO2, y con el objeto de ayudarte estoy buscando el archivo correspondiente y hacértelo llegar.
Saludos,
TALVI.

[Art Montemayor]

Ligia Touron:

Te pido que vuelvas a repetir tu pregunta en un "hilo" nuevo y dedicado a tu tema. El tema de un tanque para CO2 a presión es completamente diferente a un tanque atmosférico para etanol. Los dos son mundos apartes y se trata de tecnología – aunque bien conocida – muy diferente en su aplicación y diseño.

Es difícil – si no imposible – tratar de dar atención y respuesta a dos (o más) temas en el mismo hilo. Nunca se sabe con quien y con que estamos tratando bajo esas condiciones y resulta en malas comunicaciones.

Además, no cuesta nada y no es gran cosa comenzar un hilo específicamente dedicado a un tema. Esto nos simplifica la vida y nos facilita el poder darle toda la atención que el hilo merece. Ademas, el pobre Talvi hace lo mas que puede solo para balancearse entre diferentes temas y aplicaciones. No queremos abusar de su gentil servicio y sacrificio para todos.

Gracias, y espero que comiences tu hilo nuevo lo mas pronto posible para poder borrar esta parte original.

[talvi]

Dr Art Montemayor:
Estoy totalmente en acuerdo con usted, que sería mejor que Ligia Touron reinicie un nuevo "hilo" con el tema específico de informarse acerca de un tanque para almacenar CO2,en base a ciertas condicoines que élla señala como capacidad de almacenamiento entre 400 m3 / 600 m3 , temperatura de 60ºC y presión de 60 Bar.(Como le decía a Ligia aún no he evaluado la información que élla nos suministra) Yo he ofrecido enviar un archivo con un tanque para almacenar CO2 que diseñé para una empresa en el Ecuador, de manera que cuando se inicie ese "hilo" enviaré la información ofrecida.
TALVI