El tanque de acero vertical ( RVS ) es un tanque vertical, una estructura de construcción volumétrica de suelo , diseñado para recibir, almacenar, preparar, contabilizar (cuantitativo y cualitativo) y dispensar productos líquidos.
Los tanques de acero verticales se fabrican con un volumen interno de 100-120,000 m³ [1] , si es necesario, se combinan en un grupo de tanques concentrados en un solo lugar: " tanque de tanques " [2] , que incluye: tanques, tuberías tecnológicas, equipos de bombeo, instalaciones de control de calidad de productos comercializables, unidad dosificadora de productos embarcados, equipos de extinción de incendios y protección ambiental [3] .
Un tanque de acero vertical en una plataforma alta es una torre de agua y se puede utilizar en pequeños asentamientos para el suministro de agua ( agua potable o riego en casas de verano , huertas e invernaderos ).
En 1883, V. G. Shukhov escribió un artículo "Estructuras mecánicas de la industria petrolera", que se publicó en la revista "Engineer" [4] . El artículo considera un dispositivo racional para el almacenamiento de líquidos RVS [4] . Anteriormente se utilizaban tanques cúbicos extranjeros, los cuales tienen grandes dimensiones y peso [4] .
En la década de 1880 del siglo XIX, se construyeron 130 RVS en Rusia , y en 1917 - 3,24 mil RVS, en 1939 ya había alrededor de 10 mil RVS en la URSS [4] .
En 1931, con la participación de Shukhov, se desarrolló el primer estándar de toda la Unión OST 5125 para tanques de acero remachados con una capacidad de hasta 10,55 mil m 3 , lo que llevó la construcción de tanques domésticos a un nivel completamente nuevo [5] .
Los RVS están diseñados para las siguientes condiciones de funcionamiento [ 1] [6] :
y otros procesos tecnológicos de extracción, transporte y almacenamiento.
Los RVS isotérmicos también se utilizan para el almacenamiento de gases licuados ; tanques de almacenamiento de agua caliente.
Los RVS pueden ser: tanques cilíndricos, isotérmicos y de almacenamiento; difieren: propósito, ubicación, material de fabricación.
Según los métodos de fabricación e instalación de estructuras de chapa [7]Los depósitos de la 1.ª y 2.ª clase de riesgo no pueden fabricarse ni montarse utilizando el método de montaje en rollo.
Con citaClase de peligro (teniendo en cuenta al asignar):
Según GOST 27751, los tanques para almacenar petróleo y productos derivados del petróleo pertenecen al nivel de responsabilidad I (superior).
Tipos de tanques por características de diseño [8]Un pontón o techo flotante es un revestimiento flotante ubicado dentro del tanque en la superficie del líquido, diseñado para reducir la pérdida de productos por evaporación [9] , mejorar la seguridad ambiental y contra incendios durante el almacenamiento.
El tipo de tanque depende de la clasificación del petróleo y los productos derivados del petróleo (ver GOST 1510) según el punto de inflamación y la presión de vapor saturado a la temperatura de almacenamiento [8] :
Los RVS están hechos de acero de diferentes grados, los tanques verticales también están hechos de hormigón armado .
Diseños básicos de tanques:
Los bordes del fondo del tanque están engrosados (en comparación con la parte central), láminas, que se ubican a lo largo del perímetro del fondo en la zona de soporte de la pared.
Cinturón de pared del tanque: una sección cilíndrica de la pared, que consiste en láminas del mismo espesor con una altura de cinturón igual al ancho de una lámina.
El espesor del fondo del tanque no se calcula y se asigna como constructivo para soldadura de pared, ya que la presión hidrostática del líquido es percibida por la placa de cimentación [10] .
Las paredes del tanque, constituidas por láminas de acero del mismo espesor, se denominan correas, las cuales están dispuestas en escalones, telescópicamente y de extremo a extremo [10] .
En la práctica de la construcción de tanques, los techos se fabrican de acuerdo con diferentes estándares y normas. El techo puede ser: plano, marco cónico, abovedado, esférico autoportante, con o sin pontón (RVSP), estacionario o flotante (RVSPK); el techo flotante puede ser de una sola plataforma (PC) y de dos plataformas (MPC).
Tipos de estructuras de techo estacionarias [11] :
Los techos se instalan sobre techos de cerchas (trusses), que se apoyan en el poste central dentro del tanque o en las paredes [10] , y el techo también puede apoyarse solo perimetralmente en la pared del tanque o anillo de soporte. El espesor mínimo de la cubierta, así como de cualquier componente de los elementos internos y externos del marco del techo, es de 4 mm sin tolerancia a la corrosión.
En el siglo XX, el techo del tanque generalmente estaba hecho de láminas de acero de hasta 2,5 mm de espesor [10] .
Las cargas actúan sobre el techo del tanque [10] :
Un techo de tanque cónico autoportante es una estructura de acero cuya capacidad de carga es proporcionada por una cubierta de cubierta cónica.
Techo esférico autoportante estacionarioEl techo esférico autoportante del tanque es una estructura de acero en la que la capacidad portante es proporcionada por elementos de cubierta laminados que forman la superficie de la cubierta esférica.
Techo cónico de marco fijoEl marco del techo cónico del tanque es una estructura de acero cerca de la superficie de un cono suave, que consta de elementos de marco y pisos.
Techo domo fijoEl techo del tanque abovedado es una estructura de acero cuya superficie es casi esférica y está formada por elementos de marco curvados radialmente y láminas de cubierta de acero cortadas radialmente o de otro modo.
techo flotanteLas estructuras de techo flotante se aplican si [12] :
Los techos flotantes están diseñados para que al llenar o vaciar el tanque, el techo no se hunda ni dañe sus fijaciones, unidades estructurales y elementos ubicados en la pared y fondo del tanque [12] .
En un tanque vacío, el techo está sobre rejillas apoyadas en el fondo del tanque. En posición de trabajo, el techo flotante está en pleno contacto con la superficie del producto almacenado. Techos flotantes sobre flotadores, tipo sin contacto, no aplica.
Para asegurar la resistencia y estabilidad de los tanques durante la operación, así como para obtener la forma geométrica requerida durante la instalación, se instalan anillos de refuerzo (RC) en las paredes de los tanques [13] . Tipos de calidad de vida [13] :
Los anillos de refuerzo tienen una sección continua a lo largo de todo el perímetro del muro y están unidos a tope con penetración total (penetración). Las normas no permiten la instalación de elementos anulares en secciones separadas, incluso en el área de las juntas de montaje de la pared de los tanques laminados [13] .
Se permite la conexión de anillos en las superposiciones [13] . Las juntas de montaje del KZh se hacen a partir de las costuras verticales de la pared a no más de 150 mm [13] . QOL se coloca a una distancia no inferior a 150 mm de las costuras horizontales de la pared [13] . KZh , cuyo ancho es de 16 t y más, donde t es el grosor del elemento horizontal del anillo, tienen soportes hechos en forma de costillas o puntales . La distancia entre los soportes se establece en no más de 20 h , donde h es la altura del ala vertical exterior del anillo [13] .
Si hay un sistema de riego contra incendios (dispositivo de enfriamiento) en el tanque, que está instalado fuera de la pared, la QOL se realiza mediante una estructura que no evita que la pared sea rociada por debajo del nivel de QL [13] . Los anillos de una estructura capaz de recolectar agua están provistos de orificios de drenaje [13] .
El cliente , como parte de la especificación de diseño (TOR), proporciona los datos iniciales para el diseño de las estructuras metálicas y la cimentación del tanque, y el cliente también participa en el control de su fabricación, instalación y durante las pruebas y aceptación de la tanque a través de representantes autorizados.
Datos iniciales para el diseño proporcionados por el Cliente al diseñador [8] :
Si el Cliente no proporciona una asignación completa, el Diseñador acepta las condiciones de funcionamiento, teniendo en cuenta las disposiciones y los requisitos de las normas, los códigos y las reglas de construcción, y se acuerdan con el Cliente en la especificación de diseño [8] .
Con cargas de diseño que excedan los valores dados en los documentos reglamentarios, así como con un volumen nominal del tanque de más de 120,000 m 3 , el cálculo y el diseño se realizan de acuerdo con STU [8] .
Los términos de referencia para el desarrollo de un tanque definen los requisitos en todas las etapas de la creación de un tanque (diseño, fabricación, transporte, instalación, control, prueba y aceptación). La composición de los términos de referencia para el diseño se acepta en forma de "Formulario de pedido" de conformidad con las normas [14] .
Confiabilidad del reservorio: la propiedad de las estructuras del reservorio para cumplir con el propósito de recibir, almacenar y seleccionar productos de él bajo los parámetros especificados por la documentación técnica del reservorio; criterios de confiabilidad: desempeño, operación sin fallas, durabilidad del tanque y sus elementos, mantenibilidad de los elementos del tanque [9] .
Los principales parámetros que aseguran la fiabilidad del RCS [8] :
La operatividad del tanque es un estado en el que el tanque puede cumplir sus propósitos de acuerdo con el régimen tecnológico especificado por el proyecto sin desviarse de los parámetros establecidos por la documentación técnica, realizada de acuerdo con las normas.
La operación sin fallas del tanque es la propiedad del tanque y sus elementos para permanecer operativos sin interrupciones forzadas en la operación.
La durabilidad del tanque es propiedad del diseño para mantener la operatividad hasta el estado límite con las pausas necesarias para mantenimiento y reparaciones.
La mantenibilidad de los elementos del tanque es la capacidad de los elementos para prevenir y detectar fallas, así como su reparación durante el período de mantenimiento antes de que ocurra la falla.
La vida útil de los tanques es asignada por el Cliente o determinada durante el diseño de acuerdo con indicadores técnicos y económicos acordados con el Cliente [15] . La vida útil de un tanque incluye el mantenimiento de rutina y la reparación de los tanques. Al final de la vida útil del tanque, la reparación no es posible o no es factible por razones económicas.
La vida útil general de los tanques está asegurada por la elección del material, teniendo en cuenta la temperatura, la fuerza y los efectos de la corrosión, estandarización de los defectos en las uniones soldadas , soluciones de diseño óptimas para estructuras metálicas, bases y cimientos, tolerancias para la fabricación e instalación de estructuras. , métodos de protección anticorrosión y el nombramiento de un programa de mantenimiento [15] .
La vida útil estimada de los tanques cargados estáticamente está regulada por el desgaste por corrosión de las estructuras.
En presencia de protección anticorrosión de las estructuras de soporte y cerramiento, la vida útil del tanque está asegurada por el sistema de protección anticorrosión adoptado, que tiene una vida útil garantizada de 10 años, coincidiendo con el período de diagnóstico técnico completo.
Cuando se utiliza un sistema de protección anticorrosión con una vida útil garantizada de menos de 10 años, para los elementos del tanque protegidos contra la corrosión, así como para los elementos no protegidos, se asigna un aumento en su espesor debido a la corrosión permitida .
La vida útil de diseño de los tanques cargados cíclicamente, junto con el desgaste por corrosión, está regulada por el inicio de grietas por fatiga de bajo ciclo.
En ausencia de defectos operativos similares a grietas, la vida útil calculada de los tanques está determinada por la angularidad fi ( p. 5, tabla. 12, GOST 31385-2008 ) de las soldaduras de paredes verticales.
Para tanques de clases de peligro II y III (volumen 5000 m³ - 50 000 m³), con una vida útil supuesta de 40 años y un número promedio anual de ciclos de llenado y vaciado del tanque de no más de 100 (durante un período de 10 años de operación), la vida de fatiga de la pared del tanque estará asegurada durante toda la vida útil total en las siguientes angularidades:
Con un modo de carga de más de 100 ciclos completos por año, para garantizar la resistencia a la fatiga durante la vida útil total del tanque, los valores permisibles de fi / ti se determinan por cálculo para todas las correas de la pared del tanque.
Para los tanques de las clases de peligro I y IV, la vida de fatiga de la pared se determina por cálculo, teniendo en cuenta las condiciones de carga específicas (dadas) y las desviaciones reales en la forma de la pared a lo largo de las cuerdas.
Según los resultados de las pruebas, se especifica el modo de carga operativo (niveles de carga de producto máximo y mínimo, frecuencia de carga) y la vida útil del tanque.
La vida útil del tanque se justifica por el cumplimiento de los requisitos desarrollados en los documentos reglamentarios para el reglamento de mantenimiento y reparación, que incluye el diagnóstico de estructuras metálicas, fundaciones, cimentaciones y todo tipo de equipos que aseguren su operación segura.
La categoría de las condiciones de funcionamiento depende de la temperatura, la humedad del aire, la presión del aire o del gas, teniendo en cuenta la altitud, la radiación solar, la lluvia, el viento, los cambios de temperatura, etc. [16]
La operación de los tanques se realiza de acuerdo con las instrucciones de supervisión y mantenimiento aprobadas por el jefe de la empresa operadora [15] .
La vida útil general del tanque está garantizada por diagnósticos regulares de dos niveles con una evaluación de la condición técnica y reparaciones (si es necesario) [15] . La frecuencia de los diagnósticos parciales o completos depende de las características de diseño y las condiciones específicas de operación del yacimiento [15] . El diagnóstico técnico completo de los tanques se lleva a cabo con un intervalo de no más de 10 años; las fechas específicas son asignadas por una organización experta [15] .
El diagnóstico de dos niveles de depósitos incluye [15] :
El primer diagnóstico parcial se realiza [15] :
1 - válvula de respiración mecánica combinada KDS,
2 - válvula de respiración mecánica KDM,
3 - válvula de emergencia AK,
4 - válvula de respiración mecánica combinada SMDK,
5 - válvula de respiración mecánica KDM-50,
6 - tubo de ventilación PV,
7 - trampilla de medición LZ,
8 - escotilla de montaje LM,
9 - escotilla ligera LS,
10 - generador de espuma de expansión media GPSS,
11 - muestreador de tanque flotante PP,
12 - muestreador tipo órgano de tanque estacionario PSR OT,
13 - muestreador de tanque seccional estacionario PSR,
14 - mecanismo de control de clapeta lateral MU-1,
15 - mecanismo de control de la clapeta MUV superior,
16 - claqueta HP
, 17 - dispositivo de recepción y distribución de PRU,
18 - válvula de sifón KS,
19 - boca de hombre LL,
20 - tubería de recepción y distribución de PRP.
La marca, tipo de equipo y aparato, dimensiones, integridad debe cumplir con los requisitos e instrucciones del proyecto, dependiendo del producto almacenado y la tasa de llenado y vaciado del tanque. El proyecto "Equipamiento de embalses" lo lleva a cabo una organización de diseño especializada (Diseñador general) [17] . El equipo debe garantizar la operación confiable del yacimiento y reducir la pérdida de petróleo y productos derivados del petróleo.
Los tanques, según el propósito y el grado de automatización , teniendo en cuenta los medios líquidos almacenados, están equipados [17] [3] :
Por lo general, la medición local de nivel y temperatura no se proporciona para las instalaciones que realizan despachos complejos de procesos tecnológicos en un parque de tanques con la organización del control centralizado desde un punto de control [17] .
En ausencia de dispositivos de señalización remota de nivel superior , se proporcionan dispositivos de rebose , conectados al tanque de reserva o tubería de drenaje , excluyendo el exceso del nivel de inundación del producto sobre el de diseño [17] .
La liberación de tanques de líquidos almacenados en caso de accidentes se resuelve mediante el esquema tecnológico de tuberías de acuerdo con los requisitos y normas de diseño tecnológico de las empresas relevantes [17] .
Para controlar la presión en el tanque, se instala un accesorio con un dispositivo de bloqueo en la tapa de la escotilla de medición para conectar un manómetro y un indicador de vacío , un dispositivo de señalización automática para limitar los valores de presión y vacío u otros dispositivos [16] .
Los tanques llenos en invierno con aceite y productos derivados del petróleo con temperaturas superiores a 0 °C están equipados con válvulas de respiración [16] . Está prohibida la instalación de válvulas de respiración para tanques horizontales en los verticales [16] .