Date post: | 24-Jan-2016 |
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PRODUCCION II
ALMACENAJE DE FLUIDOS-TANQUES
Ing. Mario Sánchez
PRODUCCION II
• TEMA 5 : Almacenaje de fluidos
• Distintos tipos de tanques. Tanques de almacenaje, control. Tanque cortador y tanque lavador. Diseño y cálculo. Protección térmica y anticorrosiva. Baterías y Playas de tanques. Protección contra contingencias ambientales. Muros de contención. Red contra incendios. Diseño, cálculo, construcción y mantenimiento de acuerdo a las normativas legales.
TANQUES
• Los tanques cumplen la función primaria de almacenar los fluidos.
• El diseño esta en función de la función secundaria:
• Control• Almacenamiento• Tratamiento • Entrega
BATERIA
• Los tanques se ubican en zonas llamadas baterías o plantas de tratamiento.
• Las baterías son instalaciones adecuadas para recibir el fluido de un grupo de pozos, calentarlo, separar el gas y el agua separada, medir el fluido por pozo, medir el fluido total y bombearlo a las plantas de tratamiento.
• Desde los tanques de almacenaje se impulsa el fluido semitratado hasta playa de tanques ( planta de tratamiento ).
TK control
TK Almacenaje
separador
de control
GENERAL
CON
TROL
Separador 1
separador
de control
gas
Separador 3
TK F.W.K.O.
bombas triplex
a playa de tanques
retorno
Separador 2
liquido
separadorgas liquido
a gasoducto
ESQUEMA DE LA BATERIA
Adición de productos
químicos desemulsionantes
separador
de control
TK control
TK Agua dulce
TK LPG
A pileta API
TK Almacenaje
químico
s A gasoducto
Adición de productos
químicos desemulsionantes
en manyfold
TK 1 Almacenaje
TK 2 Almacenajey Lavador
RECINTO
Agua
dulce
A Unidad LACT
ESQUEMA DE LA PLAYA DE TANQUES
TK 3 Lavador
De Batería
retorno
A pileta API
TIPOS DE TANQUE
• TANQUES DE TECHO FIJO
• TANQUES DE TECHO FLOTANTE
• TANQUES DE PRESION
TANQUES DE TECHO FIJO• Totalmente soldados, aunque se utilizan remachados o
abulonados.
• Costura: totalmente hermética; mantenimiento adicional.
• Virolas curvadas antes de soldarse.
• Norma API 12-F p/ cap. Nominal 90-500 bbl.
• Norma API 12-D p/ cap. Nominal 500-10000 bbl.
• Norma API estándar 650 p/ cap. 150000 bbl. ó +
• Normas: material, diseño, fabricación, armado y pruebas requeridas p/ tanques de acero soldados.
TANQUES DE TECHO FIJO• Fácil transporte a la locación.• Pueden desmantelarse y rearmarse.• Fácil recambio de placas de ser necesario.• Disponibles con pintura, galvanizado y
recubrimientos especiales.• Amplia variedad de tamaños.• Adecuada seguridad y costos razonables.• Provistos de aberturas p/medir, muestrear, ventear,
limpiar hermeticidad (perdida de livianos).• Tapas con ajuste de goma, o abulonadas con junta.• Válvula de presión y vacío.
TANQUES DE TECHO FIJO
• Se pueden proveer con accesorios: mezcladores, calentadores, plataformas, escaleras, caudalímetros, medidores de temperatura y una variedad de conexiones.
TANQUES DE TECHO FLOTANTE
• Se anula la cámara de gases menor posibilidad de incendio y corrosión.
• Usado p/ líq. Volátiles almacenados a PPatm .
• Cubierta móvil espacio mínimo y cte.
• Diseñados p/ proveer sello entre techo y casco del tanque, en los 3 casos cierre de anillo de caucho que la da hermeticidad.
Tipos de diseño:• tipo Bandeja• tipo Pontón
• tipo Doble Cubierta
TANQUES DE TECHO FLOTANTE• TB: cubierta simple c/ pendiente al centro descubierto a
la atmósfera, (calor, peso)
• TP: cubierta simple con pontones no se hunde y da una cámara de gas.
• TDC: techo flotante interior y fijo exterior; ambas reducen la pérdida de vapores y minimizan el calentamiento.
TANQUES DE PRESION• Herméticos no permiten pérdida de volátiles.
• Baja presión 2,5 psi - 15 psi (pequeño vacío)
techo fijo y abovedado-fondo plano-reforzados c/ largueros
hemesferoidal: techo y fondo curvos
• Alta presión hasta 250 psi (vacío total)
cilíndricos esféricos
Dispositivos de seguridad: válvulas de presión, indicadores de nivel y de temperatura.
TANQUES CORTADORES DE AGUA (FREE WATER KNOW OUT- F.W.K.O)
• Función: Separadores bifásicos o trifásicos.
• Agua fondo Petróleo lateral superior
• interfase a 1/3 de altura util del tanque.
• Optimo rendimiento caudal cte., interfase estable, tpo. de residencia, aporte de temp., dosificación de desemulsif.
• Sin válvulas de presión y vacío gas a Patm.
• Difusores y válvulas c/ 50 cm.
Principio de funcionamiento: vasos comunicantes y tubos en U
P1 = 1 . h1 y P2 = 2 . H2
P1 = P2
P1P2
FWKOEstimación de la altura de la fase petróleo o de la fase agua.
H1
Hp
d1
Oil
Water
H2
Rebalse fase mayor (agua-H2)
Rebalse fase menor (pet.-Hp)
Hp = H1 + H2
Hp . p = H2 . a
ρpρaH1ρpH1Hp
ρa
HpρpHpH1
FWKO
• Calidad de la fase petróleo: según tipo de emulsión.
Factores de diseño del tanque:
– tiempo de residencia
– período de lavado
– aporte de temperatura– inyección de desemulsificantes (en el pto. más
alejado del tanque bombas)
• Calidad de la fase agua: relacionada con la ausencia de HC en la misma corrección de factor o falla de diseño.
FWKO
Diseño del Tanque Cortador
Vascencional (máx) = 1 m/h
datos necesarios:
• Qbruto = Qb
• Qdiseño = Qd
• volumen asumido = V
• altura asumida = h
4
dhV
2
d
Capacidad del tanque C [m3/m] = 1[m] . . d2 . / 4
V ascen. = Q d/C
TANQUE LAVADOR
• Similar a los FWKO.
• Ingresa crudo deshidratado a través de un colchón lavador de agua dulce desala
• Ingreso de agua por el fondo con purga contínua.
• Ingreso de crudo a través de difusor.
• Colchón caliente serpentines de calefacción.
PROTECCION ANTICORROSIVA DE LOS TANQUES
• Fondo con ánodos de sacrificio f(sup.) y pintura anticorrosiva: prótex o epoxi.
• Purgas o salidas de agua 30 cm por encima de la altura del ánodo.
• Techo y paredes con epoxi.
• Exterior con epoxi o latex según uso del tanque.
Revestimiento interno corrosión - contaminación
Especificación: tipos de revestimiento disponible, tipos de superficie a ser recubiertas, compatibilidad de revestimiento, número de revestimientos requeridos.
PROTECCION ANTICORROSIVA
Factores a tener en cuenta para un revestimiento de calidad:
• Compatibilidad: problemas heredados de fabricación
(formulación de los materiales usados) y medioambientales.
• Espesor de la película: será variable dependiendo del
revestimiento, la superf. y la severidad ambiental.
• Preparación de la superficie: inadecuada o no preparada es
el factor que más influye en el “fracaso del revestimiento”.
Tipo de preparación según la naturaleza de la superficie, las
condiciones de operación y el tipo de revestimiento.
TIPOS DE REVESTIMIENTO• ALQUITRAN DE HULLA: más antiguo y más usado;
permeabilidad baja;exclusión mecánica de humedad y aire. Es resistente al agua, ácidos minerales débiles, álcalis, sales, soluciones ácidas y otros agentes químicos agresivos.
• RESINA EPOXI: excelente adherencia, resistencia a la abrasión, alta durabilidad, buena resistencia a químicos y humedad.
• FORROS DE CAUCHO: recubrimiento interior para sustancias altamente corrosivas (cloruros concentrados, ácidos).
• GALVANIZADO: revestimiento de zc. Mediante un proceso de inmersión caliente. Apropiado para tanques abulonados y remachados. Recomendado para producciones con sulfuros, y en áreas marinas.
• REVESTIMIENTOS EXTERNOS: proteger de la
exposición ambiental, y aspecto.
• PRTECCION CATODICA: para controlar la corrosión de
naturaleza electroquímica, forzando a fluir una corriente,
haciendo un cátodo estado NO corrosivo. Anodos de
sacrificio para fondos.
TIPOS DE REVESTIMIENTO
CALCULO DE LA PROTECCION CATODICA PARA FONDO DE TANQUE
a) superficie expuesta a la corrosión (St):
.L.d π dhπ4
dπS e
2
t
d = diámetro interno del tanque de = diámetro externo del serpentínL = longitud del serpentính = altura del colchón de agua en el tanque Luego :St =superficie expuesta a la corrosión
b) corriente necesaria de protección: se considera 50 mA/m2 y -0,6 V de diferencia de potencial.
c) adopción del tipo de ánodo de sacrificio:
para Mg fijamos que cubra una superf, efectiva de 2m de radio, superf. Cubierta = 12,56 m2 = ( . d2 / 4)
corriente total de gasto 628 mA = 50 mA/m2 . 12.56 m2
Para un vida de V años del ánodo, el peso de cada uno será:
D
8760dVP
P = peso del ánodo en lbsD = drenaje real del Mg por lbs (500 A . h/lb)V = vida del ánodo en añosd = drenaje del ánodo en Amp, para la superficie a cubrir8760 hs que tiene el año
se adoptan ánodos comerciales que tengan un peso aproximado al calculado (por ejemplo 23 kg). estos se colocan en el fondo del tanque a una distancia entre si de 2 m en el sentido del radio del tanque.
La cantidad de ánodos necesaria (n) se calcula como:
ánodo por superficie
Stn
RED CONTRA INCENDIOSEl riesgo mayor es el posible incendio del tanque de mayor diámetro refrigeración de tanques adyacentes.
•Cálculo del caudal de agua total– Agua para la generación de espuma del tanque
incendiado– Agua para refrigerar los tanques adyacentes– Agua para hidrantes
a) agua para la generación de espuma
ley 13.660 establece que la cantidad de espuma a enviar es de 30 lts / min / m2
RED CONTRA INCENDIOS
4
2d . horizontal Sup.
Vol de agua para espuma = superficie horizontal . 30
a) agua para refrigeración de los tanques
se realiza mediante rociadores, para enfriar tanques vecinos.
Superf. Techo = . d2 4
Superf. Envolvente = . D . H
Superf. Exterior = superf. Techo + superf. Envolvente
ley 13.660, art. 302-b: régimen de refrigeración debe ser de 30 lts / h / m2
RED CONTRA INCENDIOS• Vol de agua para refrigeración = Superf. Exterior . 30
[m3 / h ]
c) agua para hidrantes
la ley 13.660, art. 302 a, establece que toda red contra
incendio para una playa de tanques deberá tener
hidrantes estratégicamente ubicados de modo de poder
conectar 6 líneas de mangueras de 2 ½“ de diámetro a
tomas independientes capaces de aportar 30 m3 / h,
con longitudes que no superen los 120 m.
Volumen de agua para hidrantes = 6 . 30 [ m3 / h]
RED CONTRA INCENDIOS
De acuerdo a lo calculado en los apartados a), b), y c) se obtiene volumen de agua total requerido para la red contra incendios.
Vol total agua = vol p/espuma + vol p/ refrigeración + vol p/ hidrantes
TK 3 Lavador
TK 1 TK 2
Lanza
Manguera
PLAYA DE TANQUES - RED CONTRA INCENDIOS
Tanque espumíjeno
De batería
TANQUES METALICOS
• Se fabrican usualmente con aceros al C de calidad media. Los más usados son acero estructural A-36 y A-283 de grado C.
• Las virolas deben resistir como mínimo una tensión de 52000 psi.
• Para almacenar sulfuros se utilizan gralmente. tanques de aluminio, o recubiertos con el.
• Las normas API dan los procedimientos de soldado, inspección y prueba.
TANQUES NO METALICOS• Construidos normalmente a partir de materiales plásticos.
• No son corrosivos, son durables, de bajo costo y livianos.
• Materiales más usados: cloruro de polivinilo, polietileno, polipropileno, fibras de poliéster reforzado (FRP).
• Limitados por temperatura.
• Deben pintarse para protección de la radiación UV del sol.
• Protección contra abusos mecánicos de ser necesario.
• No deben localizarse próximos a fuentes de calor o inflamables.
• Extrema seguridad: material inflamable almacenado en recipiente inflamable.
• Deben equiparse con válvulas de alivio de presión y vacío.
Protección ambiental contra derrames
• Alrededor de todo recipiente que contenga fluidos deben hacerse muros de contención para contener posibles rupturas o derrames de los tanques, Estos deben estar construidos de hormigón impermeabilizado y tener un volumen capaz de contener una vez y media la capacidad del tanque , como mínimo. Cuando los muros contienen en su interior mas de un tanque, el volumen debe ser una vez y media el volumen del tanque mayor.