La decisión final

Costos del diseño de un tanque 

(la decisión final)

• TIPOS DE SOLDADURAS Y PRECIOS DE ESTAS

La compañía "Infra" proporciona un catalogo de diferentes tipos y costos de soldadura y electrodos necesarios para el diseño de un tanque a presión.

Manual general de electrodos Infra

• COSTOS DE LAMINAS

Ya una vez que se tiene las medidas de la placa, así como cuantas de estas son necesarias para la realización del tanque, es necesario revisar las medidas comerciales y obtener la mejor propuesta para llevar a cabo una buena planificación del diseño de un tanque.

La empresa "Altos Hornos de México" nos muestra una catalogó con distintos tipos de aminas y de medidas de estás, así como lo precios sobre medida y rollo de cada una

Folletos y manuales AHMSA "Laminados Calientes"



Del saber el costo y la disposición de estos materiales durante el diseño de un tanque a presión es de suma importancia, ya que de ello depende el hecho de que el proyecto sea aprobado o no.

Conclusión

Se concluye que el diseño de un recipiente a presión requiere de ciertas normas y códigos, así como, ciertos criterios para el diseño del mismo. También concluimos con respecto a la variación de la capacidad del tanque, es decir, cambian los criterios de operación y algunas variables de diseño.

Bibliografía

Manual de recipiente a presión” del libro Megyesy.

“Tesis para el titulo de Ingeniero mecánico del Instituto Politécnico Nacional”

Características del tanque a diseñar

Características del tanque a diseñar

El tanque a diseñar consta de ciertos criterios y tipos de materiales. 

A continuación se mencionaran los más importantes durante el diseño, así como una hoja de cálculo para dos tanques a diferentes volúmenes en donde se especifica cada una de las operaciones y criterios necesarios durante el diseño de estos. 

• PRESIÓN DE DISEÑO: La presión que se emplea para diseñar el recipiente.
• PRESIÓN DE OPERACIÓN: Es la presión que se requiere en el proceso del que forma parte el recipiente, a la cual trabaja normalmente este.
• PRESIÓN MÁXIMA DE TRABAJO: Máxima presión de uso para la que un sistema fue diseñado. También conocida como "presión de trabajo”. La máxima presión de trabajo del tanque que se está diseñando es de 24.6 psi.

Si Po > 300 lb/pulg2
Si Po ≤ 300 lb/pulg2
P = 1.1. Po. 
P = Po + 30 lb/pulg2
Donde
P =es la presión de diseño, y Po =es la presión de operación.

• PRESIÓN HIDROSTATICA DE PRUEBA: Se entenderá por presión hidrostatica de prueba y se cuantificará por medio de la siguiente ecuación:

Pp = P (1.5) Sta/Std
Donde:
P =Presión de diseño.
Sta = Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura ambiente.
Std =Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura de diseño

• PRESIÓN EXTERNA DE SEGURIDAD: Se refiere a la presión de el lugar en donde se va localizar el tanque diseñado. El tanque a diseñar se ubicara en el municipio de Cuautitlán Izcalli y la presión atmosférica de este sitio es de 585mmHg.

• SELECCIÓN DEL MATERIAL

La selección de este material fue de acuerdo  a

los requisitos técnicos y económicos que el

recipiente requiere  ya que cumpliendo de

forma eficiente con talles requerimientos

estaríamos asegurado el correcto

funcionamiento del equipo con el menor gasto

posible en operación y mantenimiento. Además 

de las exigencias del fluido a almacenar y a las

propiedades que lo componen.

Los aceros al carbón y de baja aleación son usualmente usados donde las condiciones de servicio lo permitan por los bajos costos y la gran utilidad de estos aceros.

Los recipientes a presión pueden ser fabricados de placas de acero conociendo las especificaciones de SA-7, SA-113 C y SA-283 A, B, C, y D, con las siguientes consideraciones:

1.- Los recipientes no contengan líquidos o gases letales.

2.- La temperatura de operación está entre -20 y 650°F.

3.- El espesor de la placa no exceda de 5/8"

4.- El acero sea manufacturado por horno eléctrico u horno abierto.

5.- El material no sea usado para calderas.

Uno de los aceros más usados en los propósitos generales en la construcción de recipientes a presión es el SA-283 C.

• TIPOS DE TAPAS

*Tapas abombadas: Son empleadas en recipientes a presión

manométrica relativamente baja, su costo puede considerarse bajo,

sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas,

será necesario analizar la concentración de esfuerzos generada, al

efectuar un cambio brusco de dirección.

*  Tapas semiesféricas: Son usadas en tanques a presión baja.

*   Tapas elípticas: Utilizadas en tanques a presión.

•       SOLDADURA  (Eficiencia de soldadura “E”)

   Tipos de unión norma UW-12

Soldadura a tope unida con soldadura por ambos lados, o bien por otro método con lo cual

se obtenga la misma calidad del metal de aporte en ambos lados  de la superficie soldada, si 

se usa la solera de respaldo, deberá quitarse después de aplicar la soldadura y antes de

radiografiar.

Tablas tomadas de un convenio de eficiencia de soldadura dependiendo del material a usar.

•      DIÁMETRO

 Para determinar el diámetro que nuestro recipiente debe tener como mínimo con respecto al volumen a  almacenar se debe emplear el siguiente calculo.

De la siguiente figura se determina el diámetro conforme el valor encontrado de (F) y un volumen

del recipiente.

•     LONGITUD DEL RECIPIENTE

Una vez obtenido el diámetro optimo se prosigue el valor de la longitud del recipiente.

•     ESPESOR

Al calcular un recipiente cilíndrico horizontal por presión interna es necesario realizar 

independientemente el calculo del cuerpo y las tapas.

Espesor requerido para la pared del cuerpo del recipiente.

Espesor de pared de las tapas semi-elípticas.

•     VÁLVULA.

Su función es permitir que escape cualquier exceso de presión

generado dentro de un recipiente.

La válvula de seguridad se caracteriza por su rápida acción de 

abertura hasta que alcanza su carrera total, es utilizada

básicamente en servicios de vapor, aire o gas.

•     MEDIDORES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA

* Manómetro: los manómetros son instrumentos para 
medir la presión de fluidos (líquidos o gases).
      * Termómetro: apropiados para tanques de cualquier
tamaño de servicio de gas Lp, HNO3. Indicador 

•     BOQUILLAS

*Boquillas para carga y descarga del producto. 
Las dimensiones serán de acuerdo a las cantidades manejadas.
       *Boquillas para el desalojo de espuma (según el tipo de fluido).

•     MÉNSULAS

Es el tipo de apoyo utilizado en recipientes verticales que deben soportarse en estructuras portantes, cuando las dimensiones y cargas no son muy grandes. El número de ménsulas utilizadas son 2, 4, 8 y raramente mayor, pero si así fuera necesario, su número deberá ser múltiplo de 4. Al igual que las patas, pueden ser soldadas directamente a la cubierta o a una placa de refuerzo soldada al recipiente. Las razones que conducen a la adopción de uno u otro sistema son las mismas a las expuestas en el caso de apoyos del tipo de patas.

• PRUEBAS DE TANQUE

Cuando algún tanque ha sufrido alguna reparación o reemplazo grande, como cambio de forro, de algunas láminas, soportes, etc., éste se prueba como si se tratara de un tanque nuevo.

La prueba consiste básicamente en llenar el tanque con líquido, generalmente agua, re-presionar con aire y ver si se presenta alguna fuga. El tanque se baña con una solución jabonosa para facilitar la identificación de la fuga.

•     SISTEMAS DE RECUPERACIÓN Y SEGURIDAD DE VAPORES

*Las pérdidas por evaporación durante el almacenamiento de hidrocarburos líquidos no sólo traen consigo la reducción en el volumen almacenado, sino que además, presentan las siguientes desventajas:

 a) Pérdidas de los vapores que se ventean a la atmósfera

b) Reduce el valor de los hidrocarburos líquidos, ya que son las fracciones ligeras, de mayor costo, las que se evaporan.

c) Contaminación ambiental.

d) Riesgos de explosión

e) Aumento de la corrosión en el área del tanque destinada a los vapores

*Por otro lado el poseer medios y dispositivos que permitan el control de estos vapores, ofrece las siguientes ventajas:

a) No disminuye el precio de los hidrocarburos

b) Se evitan los riesgos de explosión

c) Se obtienen las fracciones líquidas que pudieran ir en la corriente de vapores

*Las causas básicas por las que se origina el desprendimiento de vapores son: cambios de temperatura, agitación, llenado y descarga del tanque y el color. 

•     SERVICIOS AUXILIARES

Como servicios auxilies podría ser:

*Agua

*vapor

•     PARTES SUJETAS A ESFUERZO O PRESIÓN

•     HOJA DE ESPECIFICACIONES
• 
  
• 
  
•     DTI

•     HOJA DE CÁLCULO

• 
  

Estimar el impacto de la capacidad de un recipiente a presión sobre su diseño

Estimar el impacto de la capacidad de un recipiente a presión sobre su diseño

El proyecto que se presenta a continuación es la construcción de un tanque a presión para el almacenamiento de gas natural.

Objetivos

• Determinar como afecta la capacidad al diseño de un tanque a presión.
• Determinar el impacto de la capacidad de un recipiente a presión sobre la presión de operación y diseño.
• Comparar los diseños de distintos tanques a presión a diferentes capacidades.

Normas

Para la construcción de cualquier tanque a presión es necesario seguir ciertas normas que establece

diferentes criterios de diseño.

•     Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDG-1996, Plantas de almacenamiento para Gas L.p., Diseño y construcción.
•     NMX-CH-26-1967. Calidad y funcionamiento de manómetros para Gas L.p. y Natural.
•       NOM-021/2-SCFI-1993.Recipiente sujetos a presión no expuestos a calentamiento por medios artificiales para contener Gas L.p., tipo no portátil destinados a plantas de almacenamiento para distribución y estaciones de aprovisionamiento de vehículos.
•      NOM-021/3-SCFI-1993. Recipientes sujetos a presión no expuestos a calentamiento por medios artificiales para contener Gas L.p., tipo no portátil para instalaciones de aprovechamiento final de Gas L.p., como combustible.
•   NOM-005-STPS-1993. Almacenamiento, transporte y manejo de sustancias inflamables y combustibles.

Clasificación de tanques

TANQUES ATMOSFÉRICOS

Los recipientes atmosféricos son aquellos recipientes que no están sujetos a

presión interna o externa que vaya mas de la atmosférica.

Su aplicación puede extenderse a todos aquellos casos de almacenamiento de

grandes cantidades de fluido.

Desde el punto de vista del diseño se pueden distinguir dos tipos de recipientes:

•     Los cerrados con tapa cónica
•     Los abiertos o bien provistos de una tapa flotante. 

TANQUES A PRESIÓN

Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros son horizontales o

verticales y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la

temperatura de los fluidos según sea el caso.

•       RECIPIENTES ESFERICOS: El almacenamiento de grandes volúmenes bajo presiones materiales son normalmente de los recipientes esféricos. Las capacidades y presiones utilizadas varían grandemente. Para los recipientes mayores el rango de capacidad es de 1000 hasta 25000 Psi (70.31 - 1757.75 Kg/cm²). Y de 10 hasta 200 Psi (0.7031 - 14.06 Kg/cm²) para los recipientes menores.
•        A presiones altas de operación de almacenamiento, el volumen de gas es reducido y por lo tanto en tipo de recipientes cilíndricos es más económico.

Características del fluido

Para el diseño de un tanque es necesario conocer las característica del fluido que contendrá, ya que de ello depende las necesidades del diseño. El fluido que se utilizará en este proyecto es Gas Natural.

En el siguiente articulo proporcionado por profesores de la UNAM se muestran propiedades del Gas Natural.

Composición de Gas Natural


De acuerdo a la información del enlace anterior se sabe que el Gas Natural lo podemos encontrar licuado o en gas depende de la presión y temperatura en el que se encuentre, en este caso es necesario conocer el Diagrama de Mollier para el metano, ya que esté es el componente en mayor proporción del fluido en estudió.

Ya conociendo las características de nuestro fluido es necesario saber y tener en cuenta la zona de riesgo para este fluido, ya que es importante prevenir a la comunidad cercana a el lugar en donde puede ocurrir una tragedia.

Guía de Respuestas de Emergencia 2012