DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO CODIGO API 650 TANQUES DE ACERO SOLDADOS PARA ALMACENAMIENTO DE PETROLEO 11 Edición de junio de 2007 (WELDED STEEL STORAGE TANKS) INTRODUCCION. Para tanques de almacenamiento a presiones atmosféricas o bajas presiones y de tamaños relativamente grandes se utilizan las reglas de construcción y diseño de uno de los siguientes códigos: API 12B. API 12D. API 12F. API 650. API 620. Tanques apernados para el almacenamiento de liquidos de producción Tanques desde 500 hasta 10 000 barriles, soldados en campo. Tanques desde 90 hasta 750 barriles, soldados en planta. Tanques atmosféricos y con presiones de gas internas de hasta 2.5 psi. Tanques con presiones de gas internas de hasta 15 psi. Estos tanques también son conocidos como Tanques de almacenamiento sobre la superficie (Aboveground storage tank – AST). NOTAS ESPECIALES DEL CODIGO API 650. Los códigos API son establecidos siempre para tratar problemas de naturaleza general. En general estos códigos son revisados y modificados, reafirmados o eliminados al menos cada 5 años. Los estándares API son publicados para facilitar una amplia aplicación de buenas prácticas comprobadas de ingeniería y operación. Estos estándares no tienen la intención de obviar la necesidad de la aplicación de los criterios de la buena ingeniería. PREAMBULO DEL CODIGO API 650. El código API 650 está basado en el conocimiento y la experiencia acumulado de fabricantes y usuarios de tanques de almacenamiento de petróleo soldados, de varios tamaños y capacidades, con una presión manométrica interna que no exceda de 2.5 psi. La intención del código es servir como una especificación de compra para tanques en la industria petrolera. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 1 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 El comprador o usuario deberá especificar ciertos requisitos básicos para la compra y podrá modificar, eliminar o ampliar los requerimientos del código, pero no podrá exigir certificación de que se cumplieron los requisitos del código, a menos que se hayan cumplido los requisitos mínimos o que no se hayan excedido sus limitaciones. Las reglas de diseño establecidas en el código son requerimientos mínimos. Se pueden especificar reglas más restrictivas por el cliente o ser dadas por el fabricante, cuando han sido acordadas previamente entre el comprador y el fabricante. El código no aprueba, recomienda o respalda ningún diseño en específico y tampoco limita el método de diseño o fabricación. Las ediciones, adendas o revisiones al código se pueden utilizar desde la fecha de publicación mostrada en la carátula de las mismas, pero serán obligatorios seis (6) meses después de esta misma fecha de publicación. Durante este período de seis meses, el comprador deberá especificar cual será la edición addenda o revisión aplicable para el contrato. CONTENIDO DEL CÓDIGO API 650. 1. ALCANCE. 2. REFERENCIAS. 3. DEFINICIONES. 4. MATERIALES. 5. DISEÑO. 6. FABRICACION. 7. MONTAJE Y ENSAMBLE. 8. METODOS DE INSPECCION DE LAS JUNTAS. 9. CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA Y DE SOLDADORES. 10. MARCADO FINAL. APENDICES. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 2 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 1 - ALCANCE 1.1 GENERALIDADES. 1.1.1 Este estándar cubre requerimientos para materiales, diseño, fabricación, montaje y pruebas de tanques soldados verticales cilíndricos, no enterrados con extremo superior abierto o cerrado en varios tamaños y capacidades para presiones internas aproximadas a la atmosférica (no deben exceder el peso de las láminas del techo), pero se permiten presiones internas más altas cuando se cumplen requerimientos adicionales. Este estándar aplica para tanques en los cuales la totalidad del fondo del tanque está soportado uniformemente y para tanques en servicio no refrigerado que tienen una temperatura máxima de diseño de 90 °C (200 °F) o menos. 1.1.2 Está diseñado para construir tanques con seguridad adecuada y costos razonables para almacenamiento de petróleo y sus derivados y otros productos líquidos comúnmente usados y almacenados por la industria petrolera. El código no establece tamaños específicos de tanques y por el contrario se puede escoger cualquier tamaño que sea necesario. Su intención es ayudar a los clientes y a los fabricantes a comprar, fabricar y montar los tanques y no pretende prohibir la compra o fabricación de tanques que cumplan con otras especificaciones. Nota: una marca (•) al comienzo de un parágrafo indica que se requiere la definición de una acción o decisión expresa por parte del cliente. 1.1.3 El código tiene requerimientos dados en dos sistemas alternativos de unidades. El fabricante deberá cumplir con cualquiera de los dos: 1. todos los requerimientos dados en este estándar en unidades SI (sistema internacional de medidas) 2. todos los requerimientos dados en este estándar en unidades US customary (sistema común de unidades de Estados Unidos).Los requerimientos son similares pero no idénticos. Estas diferencias menores son debidas a aspectos tales como el redondeo numérico y el suministro de materiales. La selección de cual de los dos sistemas (SI o US Customary) aplicar deberá ser materia de mutuo acuerdo entre el Fabricante y el Comprador y deberá estar indicado en la hoja de datos (Data Sheet) página 1. 1.1.4 Todos los tanques y accesorio deberán cumplir con la hoja de datos (Data Sheet) y todos sus anexos. 1.1.5 Los tanques ensamblados en campo deberán ser suministrados completamente ensamblados, probados y quedar listos para ser conectados al servicio, a menos que se especifique de otra forma. Los tanques fabricados en planta deberán ser suministrados , probados y listos para su instalación. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 3 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 1.1.6 Los apéndices dan un número de opciones de diseño que requieren decisiones del Comprador, requerimientos estándar e información que suplementa la norma básica. Los apéndices se vuelven requerimientos obligatorios solamente cuando el Cliente o el Comprador especifiquen una opción cubierta por uno ellos. El código tiene 22 apéndices que cubren diferentes aspectos del diseño y construcción de los tanques que requieren decisiones del comprador, requerimientos estándar e información que suplementa la norma básica.Excepto para el apéndice L, un apéndice se vuelve requerimiento obligatorio solamente cuando el Comprador especifique una opción cubierta por ese apéndice o especifique el apéndice completo. Veer la tabla 1 para ver el estatus de cada apéndice. 1.1.7 APENDICE A - BASES DE DISEÑO OPCIONAL PARA TANQUES PEQUEÑOS. Este apéndice tiene requerimientos para tanques montados en campo, de capacidades relativamente pequeñas (hasta aproximadamente 100.000 barriles), en los cuales los componentes sometidos a esfuerzos tienen un espesor nominal máximo de 12.5 mm (½ in) incluyendo la tolerancia de corrosión. Este apéndice es aplicable a cualquier material de la sección 2 del código, aunque los esfuerzos máximos permisible allí dados no dan ninguna ventaja a los aceros de altas resistencias. El apéndice da solamente los requerimientos que difieren de la norma básica en el código. Cuando no se establecen diferentes requerimientos en el apéndice, se deben seguir las normas básicas. Los tamaños, capacidades y espesores de las láminas del cuerpo están listados en las tablas A-1 a A-4, para diseño de acuerdo con el parágrafo A.4 (eficiencia de la junta = 0.85; gravedad específica = 1.0; y tolerancia de corrosión = 0). El máximo esfuerzo de tensión usado, antes de aplicar el factor de eficiencia de la junta es 145 MPa (21.000 psi). 1.1.8 APENDICE B – RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA FUNDACION CIVIL PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO SOBRE LA SUPERFICIE. Este apéndice tiene importantes consideraciones para el diseño y construcción de la fundación civil de tanques con fondos planos. Las recomendaciones se dan para indicar la buena práctica y para puntualizar algunas precauciones que se deben considerar en el diseño y construcción de la fundación civil. 1.1.9 APENDICE C – TECHOS FLOTANTE EXTERNOS. Este apéndice tiene requerimientos mínimos que aplican a los techos tipo plato (pan-type), los de tipo pontón (pontoon-type) y los de tipo pontón de doble cubierta (double-deck-type). La intención de este apéndice es la de limitar solamente aquellos factores que afectan la seguridad y la durabilidad de la instalación y que son considerados consistentes con los requerimientos de calidad y seguridad del código. 1.1.10 APENDICE D – CONSULTAS TECNICAS. Este apéndice da las indicaciones para hacer consultas técnicas a los comités encargados de la elaboración del código e incluye algunas respuesta seleccionadas a solicitudes de interpretación del código. La lista completa de las interpretaciones disponibles se puede encontrar en la página web de API (www.api.org) en la sección “Committees/Standards). www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 4 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 1.1.11 APENDICE E – DISEÑO SISMICO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. Este apéndice contiene requerimientos mínimos para el diseño de tanques de almacenamiento sujetos a cargas de sismo. Estos requerimientos representan la práctica aceptada para aplicación en tanques de fondo plano soldados soportados sobre el suelo. La aplicación de estas estipulaciones como han sido escritas se ha considerado que cumplen con la intención y los requerimientos de ASCE 7. 1.1.12 APENDICE F – DISEÑO DE TANQUES PARA PRESIONES INTERNAS PEQUEÑAS. Este apéndice permite el incremento de la presión interna en tanques de techo fijo hasta la máxima permitida, cuando se cumplen los requerimientos adicionales allí establecidos. Este apéndice aplica para tanques no-refrigerados. La máxima presión interna de diseño pemitida por este apéndice es de 18 kPa (2.5 psi). 1.1.13 APENDICE G – TECHOS DE TIPO DOMO DE ALUMINIO ESTRUCTURALMENTE SOPORTADOS. Este apéndice establece los criterios mínimos para el diseño, fabricación y montaje de este tipo de techos. Un techo tipo domo de aluminio es una estructura triangular completa en el espacio en la que las vigas (struts) están unidas en puntos cuyo arreglo caen en la superficie de una esfera. El techo está unido y soportado al tanque en puntos de montaje igualmente espaciados en el perímetro del tanque. 1.1.14 APENDICE H – TECHOS FLOTANTES INTERNOS. Este apéndice da los requerimientos mínimos que aplican a tanques con techos flotantes internos y techos fijos en la parte superior del tanque. 1.1.15 APENDICE I – DETECCION FUGAS POR DEBAJO DEL TANQUE Y PROTECCION DEL SUELO. Este apéndice da detalles de construcción aceptables para la detección de fugas a través del fondo de los tanques sobre la superficie y también da guías para tanques soportados en rejillas. 1.1.16 APENDICE J – TANQUES DE ALMACENAMIENTO ENSAMBLADOS EN PLANTA. Este apéndice da los requerimientos mínimos para el diseño y fabricación de tanques verticales en tamaños que permiten la fabricación completa en planta y ser enviados al sitio de instalación en una sola pieza. Los tanques diseñados con este apéndice no deben exceder de 6 m (20 ft) de diámetro. 1.1.17 APENDICE K – EJEMPLOS DE APLICACION DEL METODO DE DISEÑO DE PUNTO VARIABLE PARA DETERMINAR EL ESPESOR DE LAS LAMINAS DEL CUERPO. Desarrolla un ejemplo completo de como diseñar el cuerpo de un tanque con este método de cálculo de los espesores. 1.1.18 APENDICE L – HOJAS DE DATOS (DATA SHEETS) PARA TANQUES CODIGO API 650. Este apéndice da las hojas de datos que deben ser usadas por el Comprador cuando ordena y por el Fabricante cuando cotiza la construcción de un tanque de almacenamiento. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 5 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 1.1.19 APENDICE M – REQUERIMIENTOS PARA TANQUES QUE OPERAN A TEMPERATURAS ELEVADAS. Este apéndice especifica los requerimientos adicionales para tanques con una temperatura máxima de operación que excede de 90 °C (200 °F). 1.1.20 APENDICE N – USO DE NUEVOS MATERIALES QUE NO ESTAN IDENTIFICADOS. Este apéndice da las indicaciones necesarias para el uso de láminas o chapas nuevas o no usadas y de tubos con o sin costura que no están completamente identificados cumpliendo con una de las especificaciones permitidas por el código. 1.1.21 APENDICE O - RECOMENDADIONES PARA CONEXIONES POR DEBAJO DEL FONDO. Este apéndice contiene recomendaciones para se usadas en el diseño y construcción de estas conexiones en el tanque. Se deberá hacer referencia al apéndice B para las consideraciones que involucran la fundación civil y el suelo. 1.1.22 APENDICE P – CARGAS EXTERNAS PERMISIBLES EN CONEXIONES DEL CUERPO DEL TANQUE. Este apéndice presenta dos procedimientos diferentes para tratar con las cargas en el cuerpo de los tanques. La sección P.2 establece las cargas límites y la sección P.3 está basada en los esfuerzos permisibles. 1.1.23 APENDICE R – COMBINACION DE CARGAS. Describe la manera como se combinan las cargas para las diferentes condiciones de operación de los tanques. 1.1.24 APENDICE S – TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE. Este apéndice cubre los requerimientos de materiales, diseño, fabricación y prueba de tanquesde almacenamiento verticales, cilíndricos, sobre la superficie, con extremo superior abierto o cerrado, soldados y construidos de aceros inoxidables tipo 304, 304L, 316, 316L, 317 y 317L. El apéndice no cubre láminas clad de acero inoxidable ni construcción con recubrimiento con platinas. 1.1.25 APENDICE T – RESUMEN DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENSAYOS NODESTRUCTIVOS (NDT). Da un resumen de los requerimientos para inspección para el método de examinación y las secciones de referencia dentro del estándar. 1.1.26 APENDICE U – INSPECCION ULTRASONICA EN LUGAR DE RADIOGRAFIA. Este apéndice da las reglas detalladas para el uso del método de inspección por ultrasonido (UT) para la inspección de las juntas en los tanques, según es permitido en el parágrafo 5.3.2.1. Esta alternativa está limitada a juntas en las que el espesor de la parte más delgada de los dos miembros unidos es mayor o igual a 10 mm (3/8 in). 1.1.27 APENDICE V – DISEÑO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA PRESIONES EXTERNAS. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 6 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 En este apéndice se dan los requerimientos mínimos que pueden ser especificados para tanques que están diseñados para operar con presiones externas (vacío) como condición normal de operación. Se deberá usar para tanques para los que la presión externa normal de operación sea mayor de 0.25 kPa (0.036 psi) pero que no exceda de 6.9 kPa (1.0 psi). 1.1.28 APÉNDICE W – RECOMENDACIONES COMERCIALES Y DE DOCUMENTACIÓN. Da recomendaciones que cubren aspectos comerciales y de documentación. Requerimientos alternativos o suplementarios pueden ser acordados mutuamente entre el Fabricante y el Comprador. 1.2 LIMITACIONES DEL ALCANCE DEL CÓDIGO. Las reglas del código no son aplicables más allá de los siguientes límites en las tuberías conectadas interna o externamente al techo, cuerpo o fondo del tanque: a. La cara de la primera brida en conexiones bridadas, excepto cuando se suministren tapas o bridas ciegas. b. La primera superficie de sello en accesorios o instrumentos. c. La primera junta roscada en conexiones roscadas. d. La primera junta circunferencial en conexiones soldadas, si no están soldadas a una brida. 1.3 RESPONSABILIDADES. 1.3.1 El Fabricante es el responsable del cumplimiento de todos los requerimientos del código. La inspección por el Inspector del Comprador no le quitan al fabricante la obligación de suministrar el control de calidad y la inspección necesarias para garantizar tal cumplimiento. El Fabricante también deberá comunicar los requerimientos especificados a los subcontratistaa o suministradores relevantes que estén trabajando por solicitud del Fabricante. En los parágrafos 1.3.2 a 1.3.7 se establecen responsabilidades del Comprador y de este con el Fabricante. 1.4 REQUERIMIENTOS DE DOCUMENTACIÓN. Ver el apéndice W y la hoja de datos para los requerimientos que cubre los diferentes documentos que deben ser desarrollados para el tanque. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 7 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 2 - REFERENCIAS Los siguientes estándares, códigos, especificaciones y publicaciones son citados en el código API 650 Se deben utilizar en su última edición publicada a menos que se indique otra cosa. API STD 620 RP 651 RP 652 Std 2000 Diseño y construcción de tanques grandes, soldados, de baja presión. Protección Catódica. Recubrimientos de los fondos de tanques. Venteo de tanques de almacenamiento atmosféricos y de baja presión (Norefrigerados y refrigerados. RP 2003 Protección contra las igniciones ocasionadas por rayos, y corrientes estáticas y parásitas. Publ 2026 Ingreso/egreso seguro involucrado con techos flotantes de tanques de almacenamiento en servicio con petróleo. RP 2350 Protección de sobre-llenado para tanques de almacenamiento en instalaciones petroleras. Spec 5L Especificación para tubería de líneas. Manual de mediciones estándar del petróleo (MPMS) Capítulo 19 Medición de pérdidas por evaporación. AA Manual de diseño con aluminio. Estándares y datos del aluminio. Especificaciones para el trabajo de láminas de aluminio en la construcción de edificios. ACI 318 350 Requerimientos de construcción con concreto reforzado. Ingeniería ambiental de estructuras de concreto. AISC Manual de construcción de acero. Diseño por esfuerzos admisibles – ASD. AISI T-192 Series de datos de ingeniería de láminas de acero - Información útil - Diseño de estructuras en lámina, volúmenes I y II. ASCE ASCE Std 7 Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras. ASME B1.20.1 B16.1 Roscas en tuberías, propósito general (pulgadas). Bridas y accesorios bridados de tuberías, en fundición de hierro. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 8 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 B16.5 B16.21 B16.47 B96.1 Bridas y accesorios bridados de tuberías. Empaques planos no-metálicos para bridas de tuberías. Bridas de acero de gran diámetro: 26 NPS hasta 60 NPS. Tanques de almacenamiento soldados en aleación de aluminio. Código de calderas y recipientes a presión. Sección V Ensayos no destructivos. Sección VIII Recipientes a presión. División 1. Sección IX Calificación de soldaduras y “brazing”. ASNT CP-189 Estándar para la calificación y certificación de personal de ensayos nodestructivos. SNT- TC-1A Calificación y certificación de personal de ensayos no-destructivos. ASTM Especificaciones de materiales y pruebas y ensayos de materiales. AWS A5.1 A5.5 D1.2 Especificación de electrodos revestidos de acero al carbono para soldadura de arco. Especificación de electrodos revestidos de acero de baja aleación para soldadura de arco. Código de estructuras soldadas - Aluminio. CSA G40.21 Aceros de calidad estructural. ISO 630 Aceros estructurales. NFPA NFPA 11 NFPA 30 NFPA 780 Estándar para espuma de baja expansión. Código de líquidos inflamables y combustibles. Estándar para la instalación de sistemas de protección para rayos. Prácticas de la industria de proceso PIP STF05501 Detalles para escaleras fijas y rejas de protección (Cages). PIP STF05520 Detalles para barandas en tubería para superficies de tránsito y de trabajo. PIP STF05521 Detalles para barandas en ángulo para superficies de tránsito y de trabajo. U.S. Federal especifications Dos estándares para materiales elastoméricos, de caucho y silicona. TT-S-00230C Sealing Compound Electrometric Type, Single Component for Caulking, Sealing, and Glazing in Buildings and Other Structures ZZ-R-765C Rubber, Silicone (General Specification) www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 9 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 U.S. OSHA 29 CFR 1910 Sub-parte D: superficies de tránsito y de trabajo. 29 CFR 1910.119 Manejo de procesos de seguridad de químicos altamente peligrosos. Otros documentos gubernamentales Hershfield, D. M. 1961. “Rainfall Frequency Atlas of the United States for Durations from 30 Minutes to 24 Hours and Return Periods from 1 to 100 Years,” Technical Paper No. 40, Weather Bureau, U.S. Department of Commerce, Washington, D.C., 115 pp. WRC Boletín 297 Esfuerzos localizados en cuerpos cilíndricos debidos a cargas externas – Suplemento al boletín WRC No. 107. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 10 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 3—DEFINICIONES 3.1 Montado (apilado) sobre la línea de centros: la línea de centros de las láminas coincide en todos los anillos del cuerpo. 3.2 Recubrimiento: una capa de material protector aplicada a las superficies externas e internas de un tanque o a las superficies inaccesibles (el lado inferior del fondo del tanque). En este estándar, el término incluye materiales frecuentemente descritos como pintura y materiales de recubrimiento (lining). 3.3 Contrato: el instrumento comercial, incluyendo todos los anexos, usado para comprar un tanque. 3.4 Temperatura de diseño del metal: la temperatura más baja considerada en el diseño, la cual, a menos que por experiencia o condiciones locales especiales se justifique asumir otra cosa, deberá ser asumida como 8°C (15°F) por encima de la temperatura promedio ambiente más baja de un día de la localidad donde el tanque va a ser instalado. Líneas isotérmicas de la temperatura promedio más baja de un día están mostradas en la Figura 4-2 para los estados Unidos. Las temperaturas no están relacionadas con temperaturas de tanques refrigerados (ver 1.1.1). 3.5 Espesor de diseño: el espesor necesario para satisfacer los requerimientos de resistencia de tensión y compresión de este estándar o, en la ausencia de tales expresiones, de una buena y aceptable práctica de ingeniería para las condiciones de diseño especificadas, sin considerar las limitaciones de construcción o las tolerancias de corrosión. 3.6 Techo flotante de doble cubierta: el techo completo es construido con compartimientos de flotación cerrados superiormente. 3.7 Línea flotante de succión: ensamble de tubería interna que permite al operador extraer producto de los niveles superiores del tanque. 3.8 Montado (apilado) a ras por el interior: las superficies internas de las láminas coincide en todos los anillos del cuerpo. 3.9 Difusores internos: líneas de tubería de llenado interno con láminas de impacto, bafles, ranuras o agujeros laterales para reducir la velocidad del flujo que entra al tanque. 3.10 Inspector: la(s) persona(s) designada(s) por el Comprador para efectuar las inspecciones. 3.11 Mandatorio: secciones requeridas del estándar se vuelven mandatorias si el estándar ha sido adoptado por una Jurisdicción Legal o si el Comprador y el Fabricante escogen hacer referencia a este estándar en la placa de identificación o en la certificación del Fabricante. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 11 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 3.12 Fabricante: la parte que tiene la responsabilidad primaria para construir el tanque (ver 1.3 y 10.2). 3.13 Máxima temperatura de diseño: la temperatura más alta considerada en el diseño, igual o mayor que la más alta temperatura de operación esperada durante la vida de servicio del tanque. 3.14 Comprador: el dueño o el agente designado por el dueño, tal como un contratista de ingeniería. 3.15 Opción del Comprador: una elección para ser seleccionada por el Comprador e indicada en la hoja de datos (data sheet). Cuando el Comprador especifica una opción cubierta por un apéndice, entonces el apéndice se convierte en un requerimiento. 3.16 Recomendación: el criterio proporciona un diseño bueno y aceptable y puede ser usado a opción del Comprador y el Fabricante. 3.17 Requerimiento: el criterio debera ser usado a menos que el Comprador y el Fabricante acuerden una alternativa de diseño más rigurosa. 3.18 Techo flotante de cubierta sencilla con pontón: la periferia exterior del techo consiste de compartimientos de pontón cerrados superiormente con la sección interior del techo construida con una cubierta sencilla sin medios de flotación. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 12 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 4 - MATERIALES 4.1 Generalidades. 4.1.1 Misceláneos 4.1.1.1 Ver la hoja de datos (Data Sheet) para especificaciones de materiales. 4.1.1.2 Aceros efervescentes (rimmed) o no-calmados (capped) no son permitidos. 4.1.1.3 El uso de fundición de hierro en cualquier parte de presión o en cualquier parte unida al tanque por soldadura, esta prohibida. 4.1.1.4 Debido a la fragilización por hidrógeno y a consideraciones de toxicidad, componentes de láminada tratadas con cadmium no deberán ser usadas sin el consentimineto expreso del Comprador. 4.1.2 Los materiales utilizados para la construcción de tanques deberán estar de acuerdo con las especificaciones listadas en esta sección, sujetos a las modificaciones y limitaciones indicadas en este estándar. Se pueden utilizar materiales producidos de acuerdo con especificaciones no listadas si se certifica que el material cumple con todos los requisitos de una especificación aplicable de materiales listada en este estándar y su uso es aprobado por el Comprador. La propuesta del Fabricante deberá identificar las especificaciones de materiales a ser usados. Cuando este estándar no de indicaciones de requerimientos de materiales para items y accesorios misceláneos, el Comprador y/o el Fabricante deberán suministrar los requerimientos suplementarios adicionales, utilizando un suplemento de la hoja de datos. 4.1.3 Cuando cualquier material de lámina o tubería nuevo o no utilizado no pueda ser completamente identificado con registros que sean satisfactorios para el Comprador como un material listado en este estándar, el material o producto puede ser utilizado en la construcción de tanques cubiertos por este estándar solamente si los materiales pasan todas las pruebas establecidas en el apéndice N. Se deben cumplir los requerimientos establecidos en 4.1.4 para materiales con especificaciones múltiples y en 4.1.5 para cambios de materiales de los grupos I hasta IIIA por materiales de los grupos IV a VI. 4.2 Láminas. 4.2.1 Generalidades 4.2.1.1 Excepto como se permite en 4.1, las láminas deberán estar conformes con una de las especificaciones listadas en 4.2.2 hasta 4.2.5, sujetas a las modificaciones y limitaciones de este estándar. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 13 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 4.2.1.2 Se pueden pedir las láminas para cuerpo, techo y fondo sobre la base de espesores en el borde o sobre la base de peso por unidad de área en kg/m 2 o lb/ft2, como se especifica en 4.2.1.2.1 hasta 4.2.1.2.3. 4.2.1.2.1 El espesor ordenado no debe ser menor que el espesor calculado o el espesor mínimo permitido. 4.2.1.2.2 El peso ordenado debe ser suficientemente grande para dar un espesor que no debe ser menor que el espesor calculado o el espesor mínimo permitido. 4.2.1.2.3 En cualquiera de los dos casos, el espesor real medido no puede estar más de 0.25 mm (0.01 in) por debajo del espesor calculado o el espesor mínimo permitido. 4.2.1.3 Todas las láminas deberán ser fabricadas por los procesos de “open-hearth”, horno eléctrico u oxígeno básico. Aceros producidos por el proceso de control termo-mecánico (TMCP) pueden ser usados si cumplen con los requerimientos establecidos en este parágrafo. 4.2.1.4 El espesor máximo de lámina es de 45 mm (1.75 in) a menos que un espesor menor sea establecido en este estándar o en la especificación de lámina. Las láminas usadas como insertos o bridas pueden ser más gruesas que 45 mm (1.75 in). Láminas más gruesas de 40 mm (1.5 in) deberán ser normalizadas o templadas y revenidas (quench tempered), calmadas (killed), fabricadas con práctica de grano fino y con pruebas de impacto. 4.2.2 Especificaciones ASTM. Láminas que están conforme con las especificaciones listadas en este parágrafo son aceptables siempre y cuando que estén dentro de las limitaciones alli establecidas. Las siguientes especificaciones están listadas: a. ASTM A 36M/A 36. b. ASTM A 131M/A 131 grados A, B, CS y EH36. c. ASTM A 283M/A 283 grado C. d. ASTM A 285M/A 285 grado C. e. ASTM A 516M grados 380, 415, 450, 485/A 516 grados 55, 60, 65 y 70. f. ASTM A 537M/A 537 clases 1 y 2. g. ASTM A 573M/A 573 grados 450, 485/A 516 grados 58, 65 y 70. h. ASTM A 633M/A 633 grados C y D. i. ASTM A 662M/A 662 grados B y C. j. ASTM A 678/A 678 grados A y B. k. ASTM A 737M/A 737 grado B. l. ASTM A 841M/A 841 grado A clase 1 y grado B clase 2. 4.2.3 Especificaciones CSA Láminas de especificaciones de la Canadian Estándar Association suministradas de acuerdo con las especificaciones CSA G40.21 en grados 260W/(38W), 300W(44W) y 350W/(50W) son aceptables dentro de las limitaciones establecidas en este parágrafo. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 14 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 4.2.4 Especificaciones ISO Láminas de especificaciones de la ISO suministradas de acuerdo con ISO 630 en grados E 275 y E 355 son aceptables dentro de las limitaciones establecidas en este parágrafo. 4.2.5 Estándares Nacionales Láminas producidas y probadas de acuerdo con los requerimientos de un estándar nacional reconocido y dentro de las limitaciones mecánicas y químicas de uno de los grados listados en la Tabla 4-2, son aceptables cuando es aprobado por el comprador. Los requerimientos de este grupo no son aplicables a las especificaciones ASTM, CSA e ISO listadas en 4.2.2, 4.2.3 y 4.2.4. Para los propósitos del estándar API 650, un estándar nacional es un estándar que ha sido sancionado por el gobierno de un país del cual el estándar es originario. 4.2.6 Requerimientos generales para el despacho El material deberá ser suministrado conforme a los requerimientos aplicables de la especificación listada pero no esta restringido con respecto a la localización del lugar de fabricación. Se deben cumplir los demás requerimientos establecidos en este parágrafo. 4.2.7 Tratamiento térmico de las láminas. Cuando se requiera tratamiento térmico de las láminas, se deben cumplir los requerimientos establecidos en este parágrafo. 4.2.8 Pruebas de Impacto de las láminas. 4.2.8.1 Cuando es requerido por el comprador o por 4.2.7.4 y 4.2.9, se debe sacar un juego de probetas de impacto Charpy con entalla en V tomadas de las láminas después del tratamiento térmico (si ha sido tratada) y estas deben cumplir con los valores de energía absorbida especificados. 4.2.8.2 Cuando es necesario preparar probetas de prueba de probetas separadas o cuando las láminas son suministradas por el fabricante de las mismas en una condición de láminado en caliente con un tratamiento térmico sub-siguiente por el fabricante, el procedimiento deberá estar conforme con ASTM A 20. 4.2.8.3 La prueba consiste de tres probetas tomadas del material a ser ensayado. El valor promedio de la energía absorbida de las tres probetas (con no más de uno de los valores de las tres probetas por debajo de este valor) deberá cumplir con el valor mínimo especificado. Si más de uno de los valores está por debajo del valor mínimo especificado o si uno de ellos es menor de 2/3 de ese valor, se deberán probar tres probetas adicionales y cada uno de ellas deberá dar un valor mayor o igual que el mínimo especificado. 4.2.8.4 El método a utilizar es el ensayo Charpy con entalla en V tipo A (ver ASTM A-370), con la entalla o ranura perpendicular a la superficie de la lámina a ser ensayada. La probeta a ensayar se lleva a la temperatura de prueba, se pone en la máquina sobre soportes y es golpeada con el péndulo en el lado opuesto de la ranura. 4.2.8.5 Para una lámina cuyo espesor es insuficiente para permitir la preparación de una probeta estándar de tamaño completo (10 mm x 10 mm), se deberán hacer las pruebas en la probeta sub-estándar más grande que se pueda preparar de la lámina. Las probetas subwww.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 15 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 estándar deberán tener un ancho a lo largo de la entalla de al menos el 80% del espesor del material. 4.2.8.6 Los valores de energía de impacto obtenidos de las probetas sub-estándar no deberán ser menores que valores que son proporcionales a los valores de energía requerida para una probeta estándar de tamaño completo del mismo material. 4.2.8.7 Los aparatos de prueba, incluyendo la calibración de las máquinas de impacto, y las variaciones permisibles de la temperatura de las probetas, deberán estar de acuero con ASTM 370 o un aparato de prueba equivalente de acuerdo con estándares nacionales o estándares ISO. 4.2.9 Requerimientos de tenacidad 4.2.9.1 Los espesores y temperaturas mínimas de diseño de todas las láminas del cuerpo, láminas de refuerzo del cuerpo, láminas insertadas del cuerpo, láminas del fondo soldadas al cuerpo, láminas usadas para entradas de hombre (man-hole) y para cuellos de conexiones, láminas usadas en bridas de conexiones del cuerpo, bridas ciegas y tapas de las entradas de hombre, deben estar de acuerdo con lo mostrado en la figura 4-1. La evaluación para impacto de bridas a partir de lámina, bridas ciegas y tapas de las entradas de hombre se hace con base en el “espesor que gobierna” como se define en el parágrafo 4.5.5.3 y en la figura 4-3 del código. Adicionalmente, las láminas con espesores mayores de 40 mm (1.5 in) deberán ser de acero calmado (killed steel), fabricados con práctica de grano fino y tratados térmicamente por normalización, normalización y revenido (tempering) o temple y revenido (quenching and tempering) y cada lámina en condición tratada térmicamente deberá tener las pruebas de impacto de acuerdo con 4.2.10.2. 4.2.9.2 Las láminas con espesores menores o iguales a 40 mm (1.5 in) pueden ser utilizadas a temperaturas iguales o por encima de la indicada en la figura 4-1 para el grupo de material correspondiente, sin la necesidad de hacerles prueba de impacto. 4.2.9.3 La lámina usada para refuerzo de conexiones en el cuerpo y láminas de inserto deberán ser del mismo material que la lámina del cuerpo al cual están unidas o deberán ser de un material apropiado de los listados en la tabla 4-3 y la figura 4-1. Excepto para los cuellos de las conexiones y de las entradas de hombre, el material deberá ser de una resistencia de fluencia y de tensión igual o mayor que la del material del cuerpo adyacente y deberá ser compatible con el mismo (ver 4.2.9.1 y 5.7.2.3 item d). 4.2.9.4 Los requerimientos en 4.2.9.3 aplican solamente para conexiones y entradas de hombre del cuerpo. Los materiales usados para conexiones y entradas de hombre del techo no requieren pruebas de impacto. 4.2.10 Procedimiento de las pruebas de tenacidad 4.2.10.1 Cuando la tenacidad de los materiales deba ser determinada, esto deberá ser hecho por uno de los procedimientos descritos en 4.2.10.2 hasta 4.2.10.4, como es especificado en 4.2.9. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 16 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 4.2.10.2 Cada lámina en condición láminada o tratada térmicamente deberá ser probada al impacto de acuerdo con 4.2.8 a una temperatura igual o menor que la temperatura mínima de diseño del metal y deberá dar valores de impacto Charpy con entalla en V longitudinal (o transversal) que deberán cumplir con los requerimientos mínimos de la Tabla 4-4 (ver 4.2.8 para los valores mínimos de una probeta y para probetas sub-estándar. 4.2.10.3 La lámina más gruesa de cada colada deberá ser probada al impacto de acuerdo con 2.2.8 y deberá cumplir con los requerimientos de impacto de 4.2.10.2 a la temperatura de diseño del metal. 4.2.10.4 El fabricante deberá enviar al Comprador los datos de las pruebas de las láminas del material demostrando que con base en producciones pasadas de la misma acería, el material ha cumplido con la tenacidad requerida a la temperatura de diseño del metal. 4.3 Platinas Platinas para techos fijos o flotantes deberán estar de acuerdo con ASTM A1011M/A 1011 grado 33. Deberán ser hechas por los procesos de núcleo abierto (open-hearth) u oxígeno básico. Acero con contenido de cobre deberá ser usaod si es especificado en la orden de compra. Las platinas podrán ser ordenadas con base en peso o espesor, a opción del Fabricante del tanque. 4.4 Perfiles estructurales 4.4.1 El acero estructural deberá estar de acuerdo con uno de los siguientes: a. ASTM A 36M/A 36. b. ASTM A 131M/A 131. c. ASTM A 992M/A 992. d. Aceros estructurales listados en AISC Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design. e. CSA G40.21 en grados 260W/(38W), 300W(44W) y 350W/(50W) y 260W/T(38WT), 300WT(44WT) y 350WT/(50WT). f. ISO 630 grado E 275 calidades B, C y D. g. Estándares nacionales reconocidos. Se deben cumplir los requerimientos adicionales establecidos en este parágrafo. 4.5 Tuberías y forjas. 4.5.1 A menos que sea especificado de otra manera en el estándar API 650 las tuberías y accesorios de tubería y forjas deberán estar de acuerdo con las especificaciones listadas en 4.5.1.1 y 4.5.1.2 o con un estándar nacional equivalente a las especificaciones listadas. 4.5.1.1 Las siguientes especificaciones son aceptables para tuberías y accesorios de tubería: a. API 5L, grados A, B y X42. b. ASTM A 53, grados A y B. c. ASTM A 106, grados A y B. d. ASTM A 234M/A 234, grado WPB www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 17 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 e. ASTM A 333M/A 333, grados 1 y 6. f. ASTM A 334M/A 334, grados 1 y 6. g. ASTM A 420M/A 420, grado WPL6. h. ASTM A 524, grados I y II. i. ASTM A 671 (ver 2.5.3). 4.5.1.2 Las siguientes especificaciones son aceptables para forjas: a. ASTM A 105M/A 105. b. ASTM A 181M/A 181. c. ASTM A 350M/A 350, grados LF1 y LF2. Requerimientos adicionales se establecen en los parágrafos 4.5.2 a 4.5.4. 4.5.5 Excepto como está cubierto en 4.5.3, los requerimientos de impacto de las tuberías y forjas a ser usados como boquillas en el cuerpo y entradas de hombre deberán ser establecidos como está descrito en 4.5.5.1 hasta 4.5.5.4. 4.5.5.1 Materiales de tubería hechos de acuerdo con ASTM A 333M/A 333, A 334M/A 334, A 350M/A 350 y A 420 grado WPL6 pueden ser usados a una temperatura de diseño del metal no más baja que la temperatura de la prueba de impacto requerida por la especificación ASTM para el grado aplicable del material sin pruebas de impacto adicionales (ver 4.5.5.4). 4.5.5.2 Otros materiales de tubería y forjas deberán ser clasificados bajo el grupo de material mostrado en la figura 4-1, como sigue: a. Grupo IIA - API 5L, grados A, B y X42; ASTM A 106, grados A y B; ASTM A 53, grados A y B; ASTM A 181M/A 181; ASTM A 105M/A 105; y ASTM A 234M/A 234, grado WPB. b. Grupo VIA – ASTM A 524, grados I y II. Requerimientos adicionales se establecen en los parágrafos 4.5.5.3 y 4.5.5.4. 4.6 Bridas. 4.6.1 Pueden ser del tipo “hub”, “slip-on” y con cuello para soldar (“welding neck”) y deberán estar de acuerdo con los requerimientos de materiales de ASME B16.5 para bridas forjadas de acero al carbono. El material de lámina usado para hacer bridas de boquillas deben tener propiedades físicas iguales o mejores que aquellas requeridas por el estándar ASME B16.5. El material de bridas de boquillas del cuerpo deberá estar conforme con 4.2.9.1. 4.6.2 Para tuberías de tamaños nominales mayores de 24” NPS (nominal pipe size) se pueden usar bridas que estén de acuerdo con los requerimientos de ASME B16.47 serie B, sujeto a la aprobación del Comprador. Se debería tener atención particular para asegurar que las bridas para accesorios (appurtenances) son compatibles. 4.7 Tornillos. a. A menos que se especifique otra cosa en la hoja de datos Tabla 2, los tornillos de las bridas deberán estar conforme a ASTM A 193 B7 y a las dimensiones especificadas en ASME www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 18 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 B18.2.1. Las tuercas deberán estar conforme a ASTM A 194 grado 2H y a las dimensiones especificadas en ASME B18.2.2. Ambos deberán tener un patrón hexagonal pesado. Todos los tornillos y tuercas deberán estar roscados de acuerdo con ASME B1.13M (SI), o con ASME B1.1 (US) como sigue: 1. Tornillos hasta 1 in de diámetro incluido: 2. Tuercas para tornillos hasta 1 in de diámetro incluido: 3. Tornillos de 1.125 in de diámetro y más grandes: 4. Tuercas para tornillos de 1.125 in de diámetro y más grandes: UNC ajuste clase 2A. UNC ajuste clase 2B. 8N ajuste clase 2A. 8N ajuste clase 2B. b. A menos que se especifique otra cosa en la hoja de datos Tabla 2, todos los pernos de anclaje deberán ser de barra redonda, galvanizada, ASTM A 36 con tuercas hexagonales pesadas galvanizadas. c. Todos los otros tornillos deberán estar conforme a ASTM A 307 o A 193M/A 193. A 325M/A 325 puede ser usado para propósitos estructurales solamente. El comprador debería especificar en la orden cuales formas de cabezas de los tornillos y tuercas son deseadas y si son deseadas dimensiones regulares o pesadas (regular or heavy). 4.8 Electrodos de soldadura. 4.8.1 Para la soldadura de materiales con una resistencia mínima de tensión menor de 550 MPa (80 ksi) soldados con proceso de electrodo revestido (SMAW) se deberán utilizar electrodos de acuerdo con las series de clasificación E-60 o E-70 (apropiados para las características de corriente eléctrica, la posición de la soldadura y otras condiciones del uso esperado) de la especificación AWS A5.1 y deberá estar de acuerdo con 7.2.1.10 como sea aplicable. 4.8.2 Para la soldadura de materiales con resistencias mínima de tensión de 550 hasta 585 MPa (80 hasta 85 ksi) soldados con proceso de electrodo revestido se deberán utilizar electrodos de acuerdo con la clasificación E-80XX-CX de la especificación AWS A5.5. 4.9 EMPAQUE. 4.9.1 Generalidades. 4.9.1.1 Los materials de los empaques deberán ser especificados en la Tabla 3 en la hoja de datos. A menos que sea especificada otra cosa por el Comprador, los materiales de los empaques no deberán conterner asbesto. Se deben cumplir los requerimientos adicionales establecidos en 4.9.1.2 hasta 4.9.3.3. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 19 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 5 - DISEÑO 5.1 Juntas. 5.1.1 Definiciones. Las definiciones en 5.1.1.1 hasta 5.1.1.8 aplican al diseño de las juntas del tanque (ver 9.1 para definiciones que aplican a soldadores y procedimientos de soldadura. Ver también la sección 2 para definiciones adicionales). 5.1.1.1 Junta de soldadura a tope doble: una junta entre dos partes adyacentes que están aproximadamente en el mismo plano, que es soldada por ambos lados. 5.1.1.2 Junta de soldadura a tope sencilla: una junta entre dos partes adyacentes que están aproximadamente en el mismo plano, que es soldada por un solo lado solamente con el uso de una platina u otro material de respaldo adecuado. 5.1.1.3 Junta de soldadura de traslape doble: una junta entre dos miembros traslapados, en la cual los bordes traslapados de ambos miembros están soldados con soldadura de filete. 5.1.1.4 Junta de soldadura de traslape sencillo: una junta entre dos miembros traslapados, en la cual el borde traslapados de uno de los miembros está soldado con soldadura de filete. 5.1.1.5 Soldadura a tope: una soldadura puesta en una ranura entre dos miembros adyacentes. Las ranuras pueden ser cuadradas, en forma de V (sencilla o doble) o en forma de U (sencilla o doble) o pueden ser de bisel simple o doble. 5.1.1.6 Soldadura de filete: una soldadura de sección transversal aproximadamente triangular que une dos superficies que están en ángulo recto, tal como en juntas traslapadas, juntas en T o juntas en esquina. 5.1.1.7 Soldadura de filete completo: un filete cuyo tamaño es igual al espesor de la parte más delgada a ser unida. 5.1.1.8 Punto de soldadura de armado (tack weld): una soldadura hecha para mantener las partes de un ensamble con un alineamiento apropiado hasta que las soldaduras finales sean hechas. 5.1.2 Tamaño de las soldaduras. 5.1.2.1 El tamaño de una soldadura de ranura (biselada) deberá estar basado en la penetración de la junta (profundidad del bisel más profundidad de penetración en la raíz). No se debe considerar el tamaño del refuerzo de la soldadura a cada lado de la junta como parte de la soldadura en juntas de ranura. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 20 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.1.2.2 El tamaño de una soldadura de filete de lados (legs) iguales deberá estar basado en la longitud del lado del triángulo recto isósceles más grande que se puede inscribir en la sección transversal de la soldadura de filete. El tamaño de una soldadura de filete de lados desiguales, deberá estar basado en la longitud del lado del mayor triángulo recto que se puede inscribir en la sección transversal del filete. 5.1.3 Restricciones en las juntas. 5.1.3.1 Restricciones del tipo y tamaño de las juntas soldadas están dadas en 5.1.3.2 hasta 5.1.3.8. 5.1.3.2 Los puntos de armado (tack welds) no se deberánn considerar con ningún valor para la resistencia de la soldadura en la estructura terminada. 5.1.3.3 El tamaño mínimo de las soldaduras de filete deberá ser como sigue: Para láminas de 5 mm (3/16 in) de espesor: la soldadura deberá ser un filete completo. Para láminas mayores de 5 mm (3/16 in) de espesor: el espesor de la soldadura deberá ser no menor que un trercio del espesor de la parte más delgada en la junta y deberá ser al menos 5mm (3/16 in). 5.1.3.4 Juntas traslapadas soldadas sencillas, solamente se permiten en las láminas del fondo y del techo. 5.1.3.5 Juntas soldadas traslapadas sencillas deberán estar traslapadas al menos 5 veces el espesor nominal de la parte más delgada unida; sinembargo con juntas traslapadas soldadas por ambos lados, el traslape no necesita exceder de 50 mm (2 pulgadas) y con juntas traslapadas soldadas por un solo lado, el traslape no necesita exceder de 25 mm (1 pulgada). 5.1.3.6 Los pases de soldadura están restringidos como sigue: 5.1.3.6.1 Para soldaduras de láminas del fondo y techo para todos los materiales y para las soldaduras cuerpo-fondo para los materiales de los grupos I, II, III y IIIA, aplican los siguientes requerimientos para el tamaño de las soldaduras: a. Para procesos de soldadura manual, los lados de los filetes de soldadura o las profundidades de las ranuras más grandes que 6 mm (1/4 in) deberán ser multipases, a menos que sea especificado de otra manera en la hoja de datos, línea 15. b. Para procesos de soldadura semi-automáticos y automáticos, con la excepción para soldadura con electro-gas en 7.2.3.4, los lados de las soldaduras de filete o las profundidades de las ranuras más grandes que 10 mm (3/8 in) deberán ser multipases, a menos que sea especificado de otra manera en la hoja de datos, línea 15. 5.1.3.6.2 Para las soldaduras cuerpo-fondo de grupos IV, IVA, V, o VI para todos los procesos de soldadura, todas las soldaduras deberán ser hechas usando un mínimo de dos pases. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 21 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.1.3.7 Todas las uniones de accesorios al exterior del tanque deberán ser soldados completamente con soldadura de sello. No se permite soldadura intermitente. La sola excepción a este requerimiento son los vigas contra viento como es permitido en 5.1.5.8. 5.1.3.8 Excepto como es permitido en 5.1.5.5 y 5.1.5.6, juntas de soldadura con platinas de resplado que permanecen son permitidas solamente con la aprobación del Comprador. 5.1.4 Símbolos de soldadura. En los planos de fabricación y construcción se deben utilizar los símbolos de soldadura de la AWS. 5.1.5 Juntas típicas. 5.1.5.1 Generalidades. a. Las juntas típicas de los tanques se muestran en las figuras 5-1, 5-2, 5-3A, 5-3B y 5-3C del código. b. Las superficies superiore de las soldaduras del fondo (soldaduras a tope de las láminas anulares, soldaduras a tope de las láminas de borde (sketch) o las juntas de la Figura 5-3B) deberán ser esmeriladas a ras donde estarán en contacto con la parte inferior del cuerpo, las láminas de inserto o las láminas de refuerzo. 5.1.5.2 Juntas verticales del cuerpo. a. Las soldaduras deben ser a tope con completa penetración y completa fusión, como las obtenidas por soldadura por ambos lados o por procedimientos de soldadura que produzcan la misma calidad de metal depositado por ambos lados de la junta. Nota: ver 5.1.5.2 para requirimientos específicos para juntas verticales del cuerpo. Figura 5-1 – Juntas verticales típicas del cuerpo. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 22 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 b. Las juntas verticales en anillos adyacentes no deben quedar alineadas y deben tener un desfase entre ellas de mínimo 5t, donde t es el espesor de la lámina del anillo más grueso en el punto de desfase. 5.1.5.3 Juntas horizontales del cuerpo. a. Las soldaduras horizontales del cuerpo deben tener completa penetración y completa fusión; sin embargo, como una alternativa, los ángulos superiores pueden ser puestos en el cuerpo con juntas traslapadas soldadas por ambos lados. La adecuación de la preparación de la lámina y del procedimiento de soldadura deberá ser determinado de acuerdo con 9.2 b. A menos que se especifique otra cosa, las juntas a tope horizontales del cuerpo deben tener un eje vertical común. Nota: ver 5.1.5.3 para requirimientos específicos para juntas horizontales del cuerpo. Figura 5-2 – Juntas horizontales típicas del cuerpo. 5.1.5.4 Juntas traslapadas del fondo. Los bordes de las láminas deben ser razonablemente rectos. Adicionalmente, las láminas pueden ser cortadas a escuadra o se pueden dejar los bordes que quedan de fabricación. Los bordes que quedan de fabricación deberán estar realtivamente suaves y uniformes, libres de depósitos contaminantes y tener una forma tal que se puedan lograr filetes completos. A menos que sea especificada otra cosa por el Comprador, las láminas traslapadas soldadas en fondos con inclinación deberán ser traslapadas de manera que se reduzca la tendencia del líquido de empozarse durante el drenado del mismo. Los traslapes triples en los fondos de los tanques deberán estar al menos a una distancia de 300 mm (12 in) de cualquier otro, del www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 23 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 cuerpo del tanque, de las juntas a tope del anillo y de la junta entre las láminas del anillo y del fondo. El traslape de dos láminas del fondo sobre las láminas anulares soldadas a tope, no constituye una soldadura de traslape triple. Cuando son usadas láminas anulares o son requeridas por 5.5.1, deberán ser soldadas a tope y deberán tener un ancho radial que suministre al menos 600 mm (24 in) entre el interior del cuerpo y cualquier junta traslapada del resto del fondo. Las láminas del fondo necesitan ser soldadas por el lado superior solamente, con un filete continuo en todas las juntas. A menos que sean usadas láminas anulares del fondo, las láminas del mismo debajo del anillo inferior del cuerpo deberán tener los extremos exteriores de las juntas armados y soldados con traslape de manera que formen una superficie lisa de apoyo para las láminas del cuerpo, como se muestra en la figura 5-3B. Las láminas traslapadas soldadas del fondo deberán ser soldadas con soldadura de sello a cada una de las otras en la periferia exterior expuesta de sus bordes traslapados. Figura 5-3A – Juntas típicas del fondo. Si no se usa anillo de fondo, las láminas Figura 5-3B Método para la preparación de láminas traslapadas soldadas del fondo debajo del cuerpo (Ver 5.5.4) www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 24 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.1.5.5 Juntas a tope del fondo. Cuando se usan deben tener el bisel cuadrado o en Ve. Los detalles son los mismos que los usados para las juntas verticales. Se puede usar una platina de respaldo de al menos 3 mm (1/8 in) de espesor y si tiene bisel cuadrado la luz de la raíz debe ser de mínimo 6 mm (¼ in). Las juntas de unión de tres láminas deberán estar al menos a una distancia de 300 mm (1 ft) de cualquiera otra y del cuerpo del tanque. 5.1.5.6 Juntas del anillo del fondo. Deben tener juntas radiales a tope y deben tener completa penetración y completa fusión. Si se usa una platina de respaldo esta debe ser de material soldable compatible con el material del anillo. 5.1.5.7 Soldaduras de filete de la junta cuerpo-fondo. a. Para láminas del fondo y del anillo del fondo con espesores nominales de hasta 12.5 mm (1/2”), la unión entre el borde del anillo inferior del cuerpo y la lámina del fondo debe ser un filete de soldadura continuo a cada lado de la lámina del cuerpo. El tamaño de cada filete de soldadura no tiene que ser mayor de 12.5 mm (1/2”) y no debe ser menor que el espesor nominal de la lámina más delgada (cuerpo o fondo) o que los espesores mostrados en la tabla: Espesor nominal de la lámina del cuerpo (mm) 5 (in) 0.1875 Tamaño mínimo del filete de soldadura (mm) (in) 5 3/16 > 5 hasta 20 > 0.1875 hasta 0.75 6 1/4 > 20 hasta 32 > 0.75 hasta 1.25 8 5/16 > 32 hasta 45 > 1.25 hasta 1.75 10 3/8 Figura 5-3C - Detalle de la soldadura doble de filete-ranura para las láminas anulares de fondo con un espesor nominal mayor que 13 mm (1/2 in) (Ver 5.1.5.7, Item b) www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 25 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 b. Para láminas del anillo de fondo con un espesor mayor de 12.5 mm (1/2”) la soldadura se debe dimensionar de modo que los filetes a ambos lados o la soldadura de bisel y filetes sean de un tamaño igual al espesor del anillo (ver Figura 5-3C), pero no debe exceder el espesor nominal de las láminas del cuerpo. c. La soldadura de filete cuerpo-fondo alrededor de las láminas de refuerzo tipo bajo (low-type) mostradas en la Figura 5-8 detalles a y b o alrededor de láminas de inserto en el cuerpo que se extienden más allá de la superficie exterior del cuerpo adyacente del tanque, deberán ser dimensionadas como es requerido en los paragrafos a o b anteriores. d. Las láminas del fondo o las láminas anulares del fondo deberán ser suficientes para proporcionar un minimo de 13 mm (1/2 in) desde la línea de fusión del filete de soldadura referenciado en 5.1.5.7c hasta el borde exterior del fondo o las láminas anulares. 5.1.5.8 Juntas de la viga contra viento (wind girder). a. Se deberán usar soldaduras a tope de completa penetración para la unión de las secciones del anillo. b. Se deberá usar soldadura continua para todas las juntas horizontales del lado superior y para todas las juntas verticales. Si es especificado por el Comprador, se debe hacer soldadura de sello por el lado inferior del anillo. 5.1.5.9 Juntas de techo y ángulo superior. a. Las láminas de techo se deberán soldar por el lado superior como mínimo, con filetes completos continuos en todas las juntas. Soldaduras a tope también son permitidas. b. Para techos fusibles (frangible roofs), las láminas del techo se deberán unir al ángulo superior del tanque con un filete continuo en el lado superior solamente, como está especificado en 5.10.2.6. Para techos no-fusibles, son permitidos detalles alternativos. c. Las secciones del ángulo superior, los anillos de tensión y los anillos de compresión deberán ser unidos con soldaduras a tope que tengan completa penetración y fusión. Los factores de eficiencia de la junta no necesitan ser aplicados cuando este conforme con los requerimientos de 5.10.5 y 5.10.6. d. A opción del fabricante, para techos auto-soportados del tipo cono, domo o sombrilla, los bordes de las láminas del techo pueden ser pestañadas horizontalmente para que se ajusten planas contra el ángulo superior para mejorar las condiciones de soldadura. e. Excepto como está especificado para tanques con extremo superior abierto en 5.9, para tanques con techos fusibles por 5.10.2.6, para techos autosoportados por 5.10.5 y 5.10.6 y para tanques con el detalle de junta pestañada techo-cuerpo descrito en f a continuación, los cuerpos de los tanques deberán tener ángulos superiores con un tamaño mínimo que no deberá ser menor que los siguientes tamaños: Diámetro del tanque Tamaño mínimo del Tamaño mínimo del (D) angulo superior (in.) angulo superiora (mm) 2 × 2 × 3/16 51 × 51 × 4.8 2 × 2 × 1/4 51 × 51 × 6.4 3 × 3 × 3/8 76 × 76 × 9.5 D 11 m < D 11 m (D 35 ft) 18 m (35 ft < D D > 18 m, (D > 60 ft) a 60 ft) Un tamaño equivalente aproximado puede ser usado para acomodarse a la disponibilidad local de materiales. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 26 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Para tanques de techo fijo equipados con aislamiento o chaqueta de altura igual a la altura total del cuerpo, el lado horizontal del rigidizador superior del cuerpo se deberá proyectar hacia afuera. Para compatibilidad con el sistema del aislamiento, el Comprador deberá especificar si este lado será más grande que los especificados arriba. f. Para tanques con un diámetro menor o igual que 9 m (30 ft) y un techo cónico soportado (ver 5.10.4), el borde superior del cuerpo puede ser pestañado en lugar de instalar el ángulo superior. El radio de doblez y el ancho del borde pestañado deberá estar conforme a los detalles de la figura 5-3A. Esta construcción puede ser usada para cualquier tanque con techo auto-soportado (ver 5.10.5 y 5.10.6) si el área transversal total de la junta cumple con los requerimientos establecidos para la construcción del ángulo superior. No se deberá agregar ningún miembro adicional, tal como un ángulo o una barra, al detalle pestañado techo-cuerpo. 5.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO. 5.2.1 Cargas. Las cargas están definidas como sigue: a. Carga muerta (DL): el peso del tanque o del componente del tanque, incluyendo cualquier tolerancia de corrosión a menos que se considere otra cosa. b. Presión externa de diseño (Pe): no deberá ser menor que 0.25 kPa (1 in de agua). Este estándar no contiene consideraciones para presiones externas mayores de 0.25 kPa (1 in de agua). Requerimientos de diseño para vacío que exceda este valor y requerimientos de diseño para resistir la flotación y la presión externa de un fluído deberán ser materia de acuerdo entre el Comprador y el Fabricante (ver el Apéndice V). c. Presión interna de diseño (Pi): no deberá exceder 18 kPa (2.5 lbf/in2). d. Prueba hidrostática (Ht): la carga debida al llenado del tanque con agua hasta el nivel de diseño del líquido. e. Carga viva mínima del techo (Lr): 1.0 kPa (20 lb/ft2) en el área horizontal proyectada del techo. f. Sismo (E): las cargas sísmica determinadas de acuerdo con E.1 hasta E.6 (ver hoja de datos, línea 8). g. Nieve (S): la nieve en el suelo deberá ser determinada de ASCE-7 figura 7-1 o table 7-1, a menos que que sea especificada de otra manera por el comprador. h. Peso del líquido almacenado (F): la carga debida al llenado del tanque hasta el nivel de diseño del líquido (ver 5.6.3.2) con líquido con una una gravedad específica de diseño especificada por el comprador. i. Presión de prueba (Pt): como es requerido en F.4.4 o F.7.6. j. Viento (W): la velocidad de diseño del viento (V) deberá ser 190 km/hr (120 mph), la ráfaga de velocidad de diseño del viento de 3 segundos determinada de ASCE-7 figura 6-1, a menos que que sea especificada de otra manera por el comprador. La presión de diseño del viento deberá ser 0.86 kPa [V/190]2 , [(18 lbf/ft2)(V/120)2] en las área verticales proyectadas de las superficies cilíndricas y 1.44 kPa [V/190]2 , [(30 lbf/ft2)(V/120)2] de empuje hacia arriba (ver item 2) en las áreas horizontales proyectadas de las superficies cónicas o de doble curvatura, donde V es la ráfaga de velocidad del viento de 3 segundos. La ráfaga de velocidad del viento de 3 segundos usada deberá ser reportada al Comprador. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 27 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 1. Estas presiones de diseño de viento están de acuerdo con ASCE 7 para exposición al viento categoría C. Como una alternativa, las presiones pueden ser determinadas de acuerdo con ASCE 7 (la categoría de exposición al viento y el factor de importancia suministrados por el Comprador) o con un estándar nacional para las condiciones específicas para las cuales el tanque es diseñado. 2. La presión de diseño de levantamiento en el techo (viento más presión interna) no necesita exceder de 1.6 veces la presión de diseño determinada en F.4.1. 3. Las cargas horizontales del lado viento (windward) y del otro lado (leeward) en el techo son conservadoramente iguales y opuestas y por lo tanto no son incluídas en las presiones arriba mencionadas. 4. La velocidad de viento más rapida en millas multiplicada por 1.2 es aproximadamente igual a la ráfaga de velocidad del viento de 3 segundos. 5.2.2 Factores de diseño. El comprador deberá establecer la temperatura de diseño del metal (basada en la temperatura ambiente), la máxima temperatura de diseño, la gravedad específica de diseño, la tolerancia de corrosión (si hay alguna) y los factores sísmicos. 5.2.3 Cargas externas. a. El Comprador deberá establecer la magnitud y dirección de las cargas externas o las restricciones, si hay alguna, para las que se debe diseñar el cuerpo o las conexiones. El diseño de tales cargas deberá ser materia de acuerdo entre el Comprador y el Fabricante. b. A menos que se especifique otra cosa, el diseño sísmico deberá estar de acuerdo con el apéndice E. c. El diseño para cargas localizadas inducidad por las fuerzas del viento en los componentes del techo deberá ser materia de acuerdo entre el Comprador y el Fabricante. d. Las cargas localizadas resultantes de elementos tales como escaleras, plataformas, etc,, deberán ser consideradas. 5.2.4. Medidas de protección. El Comprador debe considerar la fundación civil, las tolerancias de corrosión, las pruebas de dureza y cualquier otra medida de protección que sea considerada necesaria. Por ejemplo, para tanques aislados, medios para prevenir la infiltración de agua dentro del aislamiento deberán ser especificados, especialmente alrededor de las penetraciones del aislameinto y de la junta techo-cuerpo. 5.2.5 Presión externa. Ver el apéndice V para las indicaciones para el diseño de tanques sujetos a vacío parcial interno mayor de 0.25 kPa (1 in de agua). Los tanques que cumplen los requerimientos de este estándar pueden ser sometidos a un vacío parcial de 0.25 kPa (1 in de agua), sin necesidad de suministrar cálculos adicionales de soporte. 5.2.6 Capacidad del tanque. 5.2.6.1 El Comprador debe especificar la máxima capacidad del tanque y los requerimientos para el nivel de protección para el sobre-llenado del mismo (o el volumen). (ver práctica recomendada API 2350). www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 28 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.2.6.2 La máxima capacidad es el volumen de producto en un tanque cuando es llenado hasta su nivel de diseño del líquido, como está definido en 5.6.3.2 (ver figura 5.4). 5.6.2.3 La capacidad neta de trabajo es el volumen de producto disponible bajo las condiciones normales de operación. La capacidad neta de trabajo es igual a la máxima capacidad (ver 5.2.6.2) menos el volumen mínimo de operación que permanece en el tanque, menos el nivel de la protección para el sobre-llenado del tanque (o el volumen) (ver figura 5.4). 5.3 Consideraciones especiales. 5.3.1 Fundación civil. La selección de la localización del tanque y el diseño y construcción de la fundación civil deben tener una consideración cuidadosa, como se sugiere en el apéndice B, para garantizar un soporte adecuado para el tanque. La adecuada fundación civil es responsabilidad del cliente. 5.3.2 Tolerancia de corrosión. Es responsabilidad del cliente determinar el sobre-espesor requerido para la tolerancia a la corrosión. Se deben cumplir los requerimientos adicionales dados en este parágrafo. 5.3.3 Condiciones de servicio. Es responsabilidad del cliente determinar si las condiciones de servicio incluyen la presencia de sulfuro de hidrógeno u otra condición que pueda ocasionar grietas inducidas por hidrógeno. Se deben cumplir los requerimientos adicionales dados en este parágrafo. 5.3.4 Dureza de las soldaduras. Cuando sea especificado por el cliente para materiales IV, IVA, V o VI la dureza de las soldaduras se debe evaluar por uno de los dos métodos establecidos en el parágrafo 5.3.4. 5.4 LAMINAS DEL FONDO 5.4.1 Todas las láminas del fondo deberán tener un espesor nominal mínimo de 6mm (¼ in) [70 kPa (10.2 lb/ft2)] sin incluir ninguna tolerancia de corrosión especificada. A menos que se acuerde otra cosa con el Comprador, todas las láminas rectangulares y del borde del fondo (“sketch plates”, aquellas láminas del fondo en las cuales descansa el cuerpo y que tienen un extremo rectangular) deben tener un ancho mínimo de 1800 mm (72 in o 6 ft). 5.4.2 Se deben ordenar láminas de fondo de tamaño suficiente para que cuando sean refiladas quede una proyección de al menos 50 mm (2 in) hacia afuera del borde exterior de la soldadura de unión del cuerpo al fondo o lo requerido por 5.1.5.7.d, lo que sea mayor. 5.4.3 Las láminas del fondo deberán ser soldadas de acuerdo con 5.1.5.4 o 5.1.5.5. 5.4.4 A menos que sea especificado de otra forma en la hoja de datos, línea 12, los fondos de los tanques que requieran inclinación deberán tener una pendiente mínima de 1:120 subiendo hacia el centro del tanque. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 29 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.4.5 Si es especificado en la hoja de datos, línea 12, un anillo de protección (drip ring) de la fundación deberá ser suministrado para prevenir el ingreso de agua entre el fondo del tanque y la fundación. A menos que el Comprador especifique otra cosa, el anillo deberá cumplir los siguientes requerimientos (ver figura 5-5): 1. El material deberá ser acero al carbono de 3 mm (1/8 in) de espesor mínimo. 2. Todas las juntas radiales entre las secciones del anillo de protección y la lámina anular o el fondo deberán ser soldadas con una soldadura continua de sello 3. El anillo de protección se deberá extender al menos 75 mm (3 in) más allá de la periferia exterior del anillo de la fundación y después ser doblado hacia abajo (hasta 90º) en su diámetro exterior. 4. La parte superior e inferior del anillo de protección y la parte superior del borde de proyección del fondo hacia afuera del cuerpo y una porción del cuerpo del tanque deberán ser recubiertas si es especificado por el Comprador. 5.5 LÁMINA ANULAR DEL FONDO. 5.5.1 Cuando el anillo inferior del cuerpo se haya diseñado usando los esfuerzos admisibles de los materiales en los grupos IV, IVA, V o VI, se debe usar una lámina anular en el fondo unida con soldadura a tope. Cuando el anillo inferior del cuerpo es de materiales de los grupos IV, IVA, V o VI y el máximo esfuerzo por producto para el primer anillo del cuerpo es menor o igual que 160 MPa (23 200 psi) o el máximo esfuerzo de prueba hidrostática para el primer anillo del cuerpo es menor o igual que 172 MPa (24 900 psi), se puede usar el fondo con soldaduras traslapadas en lugar de una platina anular en el fondo unida con soldadura a tope. 5.5.2 Las láminas anulares del fondo deben tener un ancho radial que suministre al menos 600 mm (24 in) entre el interior del cuerpo y cualquier junta traslapada del resto del fondo y al menos 50 mm (2 in) de proyección por el exterior del cuerpo. Es requerido un ancho radial mayor de la lámina anular del fondo cuando se calcula de la siguiente manera: En unidades US: wb = donde tb = H= G= 390t b ( HG) 0.5 espesor de la lámina anular del fondo (ver 5.5.3), in. nivel de líquido máximo de diseño (ver 5.6.3.2), ft. gravedad específica del líquido a ser almacenado. 5.5.3 El espesor de las láminas anulares del fondo no debe ser menor que el mayor espesor determinado usando la Tabla 5-1 para diseño por producto (más cualquier tolerancia de corrosión especificada) o para diseño por prueba hidrostática. La Tabla 5-1 es aplicable para una altura efectiva de producto de H x G 23 m (75 ft). Más allá de esta altura se deberá hacer un análisis elástico para determinar el espesor de la lámina anular del fondo. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 30 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Tabla 5-1 - Lámina anular del fondo (tbr) US Customary Espesor de láminaa del primer anillo del cuerpo (in) t 0.75 Esfuerzob en el primer anillo del cuerpo (lbf/in2) 27,000 30,000 32,000 36,000 1/4 1/4 9/32 11/32 0.75 < t 1.00 1/4 9/32 3/8 7/16 1.00 < t 1.25 1/4 11/32 15/32 9/16 1.25 < t 1.50 5/16 7/16 9/16 11/16 1.50 < t 1.75 11/32 1/2 5/8 3/4 El espesor de lámina se refiere al espesor de la lámina del cuerpo excluyendo la tolerancia de la corrosión para diseño por producto y el espesor como es construído para diseño por prueba hidrostática. b El esfuerzo a ser usado es el máximo esfuerzo en el primer anillo del cuerpo (el mayor entre el esfuerzo por producto o por prueba hidrostática). El esfuerzo puede ser determinado usando el espesor requerido dividido por el espesor de “a” y después multiplicado por el esfuerzo admisible aplicable: Esfuerzo por producto = (td/t como es construído excluyendo CA) (Sd) Esfuerzo por prueba hidrostática = (tt/t como es construído) (St) a Nota: el espesor especificado en la tabla, como también el ancho especificado en 5.5.2, están basados en una fundación que de soporte uniforme debajo del ancho total de la lámina anular. A menos que la fundación sea apropiadamente compactada, particularmente en interior del anillo de concreto, el asentamiento producirá esfuerzos adicionales en la lámina anular. 5.5.4 La lámina anular del fondo debe tener una forma exterior circunferencial, pero puede una forma poligonal por el interior del cuerpo con un número de lados igual al número de platinas anulares. Estas láminas se deben soldar según los requerimientos establecidos en los parágrafos 5.1.5.6 y 5.1.5.7, de diseño de juntas. 5.5.5 En lugar de la lámina anular del fondo se puede fabricar el fondo completo con juntas soldadas a tope, siempre y cuando que los requerimientos de espesor, materiales, soldadura e inspección se cumplan para una distancia anular que cumpla con lo establecido en el parágrafo 5.5.2 anterior. 5.6 DISEÑO DEL CUERPO. 5.6.1 Generalidades. 5.6.1.1 El espesor requerido de las láminas del cuerpo debe ser el mayor entre el espesor requerido de producto del cuerpo incluyendo la tolerancia de corrosión y el espesor requerido de prueba hidrostática del cuerpo, pero no debe ser menor que los espesores establecidos en la siguiente tabla para los diferentes diámetros: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 31 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Diámetro nominal del tanque (m) (ft) Espesor nominal de lámina (mm) (in) < 15 < 50 5 3/16 15 hasta < 36 50 hasta < 120 6 1/4 36 hasta 60 120 hasta 200 8 5/16 > 60 > 200 10 3/8 Notas: 1. A menos que se especifique otra cosa por el comprador, el diámetro nominal del tanque deberá ser el diámetro de la línea media de las láminas del anillo inferior del cuerpo. 2. El espesor nominal de la lámina se refiere al cuerpo del tanque como es construido. Los espesores especificados están basados en los requerimientos de montaje. 3. Cuando sea especificado por el Comprador, lámina con un espesor nominal mínimo de 6 mm puede substituir lámina de ¼ de pulgada. 4. Para diámetros menores de 15 m (50 ft) pero mayores de 3.2 m (10.5 ft), el espesor mínimo del anillo del anillo inferior del cuepo solo es incrementado a 6 mm (1/4 in). 5.6.1.2 A menos que se acuerde otra cosa con el comprador, las láminas del cuerpo deberán tener un ancho nominal de 1800 mm (72 in). Las láminas que van a ser soldadas a tope deberán ser cortadas apropiadamente a escuadra. 5.6.1.3 El esfuerzo calculado para cada anillo del cuerpo no debe ser mayor que el esfuerzo admisible permitido del material usado para fabricar el anillo. Ningún anillo del cuerpo debe ser más delgado que el anillo inmediatamente encima de él. 5.6.1.4 El cuerpo del tanque se debe chequear por estabilidad al pandeo generado por la velocidad de viento de diseño, según lo establecido en el parágrafo 5.9.7. Si se requiere para estabilidad al pandeo, se deberán usar anillos rigidizadores intermedios, aumentar el espesor del cuerpo o ambos. 5.6.1.5 Cargas radiales aisladas, tales como las generadas por cargas pesadas en plataformas y pasos elevados entre tanques se deberán distribuir por medio de secciones de elementos estructurales laminados, cartelas de refuerzo en lámina u otros elementos prefabricados. 5.6.2 Esfuerzos admisibles. 5.6.2.1 Los esfuerzos de diseño máximos admisibles de producto Sd son los mostrados en la Tabla 5-2 del código API 650. El espesor neto de la lámina, el espesor real menos la tolerancia a la corrosión, deberá ser usado en los cálculos. El esfuerzo de diseño máximo admisible de producto, Sd, deberá ser el menor entre los siguientes valores: Dos tercios de la resistencia a la fluencia (2*Sy/3) del material. Dos quintos de la resistencia de tensión (2*Su/5) del material. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 32 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.6.2.2 Los esfuerzos de diseño máximos admisibles de prueba hidrostática, St, son los mostrados en la Tabla 3-2. El espesor bruto de la lámina, incluyendo la tolerancia a la corrosión, deberá ser usado en los cálculos. El esfuerzo de diseño máximo admisible de prueba hidrostática, St, deberá ser el menor entre los siguientes valores: Tres cuartos de la resistencia a la fluencia (3*Sy/4) del material. Tres séptimos de la resistencia de tensión (3*Su/7) del material. 5.6.2.3 El apéndice A permite un método alternativo de cálculo con un esfuerzo admisible fijo de 145 Mpa (21,000 psi) y una eficiencia de la junta de 0.85 o 0.70. Este diseño solo se puede utilizar para tanques con espesores de cuerpo de 12.5 mm (½ in) o menores. 5.6.3 CALCULO DE ESPESOR POR EL METODO DE 1 PIE. 5.6.3.1 Este método calcula el espesor requerido en puntos de diseño localizados 0.3 m (1 ft) por encima del borde inferior de cada anillo del cuerpo. El apéndice A solo permite este método de diseño. Este método no se debe usar para calcular tanques de diámetros mayores de 60 m (200 ft) de diámetro. 5.6.3.2 El mínimo espesor requerido de cada anillo del cuerpo deberá ser el mayor valor entre los calculados por las formulas. Para condición de diseño: En unidades US td = 2.6 D ( H −1) G Sd + ca td = espesor de diseño del cuerpo, in. D= H= G= ca = Sd = diámetro nominal del tanque, ft. nivel de diseño del líquido, ft. gravedad específica de diseño del líquido almacenado, definido por el cliente. tolerancia para la corrosión, definido por el cliente. esfuerzo admisible para la condición de diseño, psi. Tabla 5-2. Para condición de prueba hidrostática: En unidades US tt = tt = 2 .6 D ( H − 1) St espesor de prueba hidrostática del cuerpo, in. D = diámetro nominal del tanque, ft. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 33 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 H = nivel de diseño del líquido, ft. St = esfuerzo admisible para condición de prueba hidrostática, psi. Tabla 3-2. 5.6.4 CALCULO DE ESPESOR POR EL METODO DE DISEÑO DE PUNTO VARIABLE. 5.6.4.1 Este método da espesores del cuerpo en puntos de diseño, lo que da que los esfuerzos calculados son más cercanos a los esfuerzos circunferenciales reales en el cuerpo. Este método se debe usar solamente cuando el cliente no haya especificado el método de 1 pie y cuando lo siguiente es verdadero: En unidades US: L H ≤2 L = (6 Dt ) 0.5 L= en in. H y D = en ft. t= espesor del anillo inferior del cuerpo, in. Se calcula según se muestra en los parágrafos 5.6.4.2 a 5.6.4.8. 5.6.4.9 Los cálculos paso a paso mostrados en el apéndice K ilustra una aplicación del método de punto variable para un tanque con un diametro de 85 m (280 ft) y una altura de 19.2 m (64 ft) para determinar los espesores de lámina del cuerpo para los tres primeros anillos para la condición de prueba hidrostática solamente. 5.6.5 Cálculo de espesores por análisis elástico. Para tanques donde L/H es mayor que 1000/6 (2 en unidades US), se deberá seguir los requerimientos de este parágrafo. 5.7 ABERTURAS EN EL CUERPO. 5.7.1 Generalidades. Las aberturas en el cuerpo deben cumplir con lo establecido para refuerzo de conexiones en el parágrafo 5.7.2. La puerta de limpieza a ras (flush type clean-out) debe cumplir con lo establecido en los parágrafos 5.7.7 y 5.7.8. Las conexiones deben ser de los tamaños y dimensiones mostrados en las tablas 5-3 a 5-14. Si hay especificados tamaños intermedios, se tomarán los detalles mostrados para la siguiente conexión más grande. Las conexiones en el tanque no deben ser más grandes que el tamaño máximo mostrado en la tabla respectiva. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 34 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.7.2 Refuerzo y soldadura de las conexiones. Las conexiones mayores a 2” NPS (nominal pipe size) bridadas o roscada deben ser reforzadas. Todas las conexiones que requieran refuerzo se deben poner con soldadura de completa penetración en la lámina del cuerpo. Las láminas de refuerzo de las conexiones deben tener un hueco roscado de 1/4” de diámetro para detección de fugas. Este agujero debe estar localizado en una línea horizontal y deberá estar abierto a la atmosféra. Excepto para las conexiones a ras (flush-type el refuerzo efectivo se debe hacer dentro de una distancia por arriba y por debajo de la línea de centro de la conexión, igual a la dimensión vertical del hueco en el cuerpo. El área de refuerzo requerida es igual al producto del diámetro vertical del hueco cortado en el cuerpo por el espesor nominal de la lámina del cuerpo o el espesor mínimo requerido. El área de la sección transversal del refuerzo deberá ser medida verticalmente, coincidente con el diámetro del hueco. El refuerzo para las conexiones se puede obtener de una combinación de lo siguiente: La pestaña de unión del accesorio. La lámina de refuerzo (ruana). La porción del cuello de la conexión o el accesorio dentro del espesor del cuerpo y la que se extiende (interior o exteriormente) hasta 4 veces el espesor del cuello. El sobre-espesor de diseño del cuerpo. El material en el cuello de la conexión. SOLDADURA DE LAS CONEXIONES. Las dimensiones y tamaños de las soldaduras de las conexiones serán de acuerdo con lo mostrado en las figuras 5-4A a 5-18. 5.7.3 Espaciamiento de las soldaduras alrededor de las conexiones. El espaciamiento mínimo de las soldaduras del cuerpo alrededor de las conexiones está indicado en la figura 5-6. Requisitos adicionales de espaciamiento se encuentran en el parágrafo 5.7.3. Por acuerdo con el cliente, se pueden colocar conexiones circulares y refuerzos en las soldaduras a tope de las juntas verticales u horizontales del cuerpo, siempre que se cumplan los requisitos de espaciamiento de la Fig. 5-9 y que se haga 100% RT en una longitud de 1.5 veces el diámetro del hueco a cada lado de su línea de centro horizontal. 5.7.4 Alivio térmico de esfuerzos. 5.7.4.1 Todas las conexiones a ras del cuerpo (flush type shell connections) y las puertas de limpieza a ras (flush type clean-out conection) deberán ser aliviadas térmicamente después de www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 35 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 fabricadas y antes de ser montadas en el cuerpo. El alivio térmico se debe hacer a una temperatura de entre 600 °C y 650 °C (1100 °F y 1200 °F) durante un período de 1 hr por 25 mm (1 in) de espesor de material del cuerpo. 5.7.4.2 Conexiones de 12” NPS o mayores en cuerpos de materiales I, II, III o IIIA con espesores mayores de 25 mm (1 in) deberán ser prefabricadas en el cuerpo y el ensamble deberá ser aliviado térmicamente antes de ser montado en el cuerpo. El alivio térmico se debe hacer a una temperatura de entre 600 °C y 650 °C (1100 °F y 1200 °F) durante un período de 1 hr por 25 mm (1 in) de espesor de material del cuerpo. 5.7.4.3 Cuando los cuerpos son de materiales IV, IVA, V o VI con espesores mayores de 12.5 mm (1/2” in) todas las conexiones que requieran refuerzo deberán ser prefabricadas en el cuerpo y el ensamble deberá ser aliviado térmicamente antes de ser montado en el cuerpo. El alivio térmico se debe hacer a una temperatura de entre 600 °C y 650 °C (1100 °F y 1200 °F) durante un período de 1 hr por 25 mm (1 in) de espesor de material del cuerpo. 5.7.4.4 La inspección después del tratamiento térmico deberá ser de acuerdo con 5.2.3.6. 5.7.4.5 Cuando no es posible o no es práctico efectuar el alivio térmico a la temperatura mínima de 600 °C (1100 °F) es permitido, sujeto a la aprobación del comprador, hacer el tratamiento térmico a temperaturas más bajas durante períodos de tiempo más largos, de acuerdo con lo establecido en la tabla del parágrafo 5.7.4.5 del código. 5.7.5 Man-hole del cuerpo. Las dimensiones y tamaños de los man-hole del cuerpo deberán ser de acuerdo con lo mostrado en la Fig. 5-7A y con lo establecido en las tablas 5-3 a 5-5. En lugar de man-hole como los anteriores se pueden usar conexiones con bridas y tapas ciegas de acuerdo con los estándares ANSI B16.5 y B16.47. 5.7.6 Conexiones y bridas del cuerpo. Las dimensiones y tamaños de las conexiones y bridas del cuerpo deberán ser de acuerdo con lo mostrado en la Fig. 5-7B, 5-8 y 5-10 y con lo establecido en las tablas 5-6 a 5-8. Las conexiones se pueden instalar a ángulos diferentes a 90° (perpendicular al cuerpo) si se cumplen con los requisitos de 5.7.6.3. 5.7.7 Puerta de limpieza flush-type. Las dimensiones y tamaños de las conexiones y bridas de la puerta de limpieza a ras (flushtype clean-out) deberán estar de acuerdo con la Fig. 5-12 y 5-13 y con lo establecido en las tablas 5-9 a 5-11. Cuando se especifica un tamaño intermedio entre los incluidos en las tablas 5.9 a 5.11 los detalles de construcción y de refuerzo deberán estar de acuerdo con los del tamaño más grande siguiente de los que están listados en la tabla. La conexión reforzada se debe pre-ensamblar completamente en una lámina del cuerpo y se debe hacer alivio térmico de esfuerzos de acuerdo con los requisitos de 5.7.4. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 36 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Las láminas del cuerpo, el cuello de la conexión, la lámina de refuerzo en el cuerpo y la lámina de refuerzo en el fondo deben cumplir con los requisitos de impacto establecidos en el parágrafo 4.2.9. Adicionalmente, los esfuerzos de fluencia y de tensión de las láminas mencionadas anteriormente deben ser iguales o mayores que los de la lámina del anillo adyacente del cuerpo. 5.7.7.4 El área de la sección transversal del refuerzo requerido se debe calcular como sigue: Acs = K1ht 2 donde: Acs = K1 = h= t= area de a sección transversal del refuerzo por encima de la parte superior del hueco, en mm2 (in2). coeficiente de la fig. 5-11. altura vertical del hueco, en mm (in). espesor calculado del anillo inferior del cuerpo, en mm (in), requerido por las fórmulas de 5.6.3, 5.6.4 o A.4.1, pero sin incluir la tolerancia de corrosión. 5.7.7.5 El espesor de lámina del cuerpo en el clean-out debe ser como mínimo igual al de la lámina del cuerpo adyacente en el anillo inferior. El refuerzo del clean-out en el plano del cuerpo debe ser suministrado dentro de una altura L arriba de la parte inferior del hueco. L no debe exceder de 1.5h, excepto que para el caso de conexiones pequeñas L-h no debe ser menor que 150 mm (6 in). Cuando esta excepción resulta en un L que es mayor que 1.5h, solamente la porción del refuerzo que está dentro de la altura 1.5h será considerada efectiva. 5.7.7.6 El ancho mínimo de la lámina de refuerzo en el fondo debe ser de 10” (250 mm) más el espesor combinado del cuerpo y el refuerzo en el clean-out. El espesor mínimo (tb) en in, de este refuerzo en el fondo se debe calcular como sigue: En unidades US: h2 b tb = + 14000 310 HG h = altura vertical del hueco, in. b = ancho horizontal del hueco, in. H = nivel de diseño del líquido, ft. G = gravedad especifica del líquido. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 37 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.7.8 Conexiones flush-type en el cuerpo. Los tanques pueden tener otras conexiones a ras (flush-type) cuyas dimensiones y tamaños deberán estar de acuerdo con la Fig. 5-11 y con lo establecido en la tabla 5-12. Se deben cumplir las condiciones y limitaciones de 5.7.8.1 con respecto a las cargas, esfuerzos y dimensiones máximas. La conexión reforzada se debe pre-ensamblar completamente en una lámina del cuerpo y se debe hacer alivio térmico de esfuerzos a una temperatura de 1100 a 1200 °F y por un período de 1 hr/in de espesor de la lámina del cuerpo. 5.8 ACCESORIOS DEL CUERPO Y EL TANQUE. 5.8.1 Accesorios unidos al cuerpo. Los accesorios unidos al cuerpo deberán ser hechos, inspeccionados y removidos de acuerdo con los requerimientos de la sección 5 de API 650. Hay unas consideraciones especiales para accesorios cuando son unidos a cuerpos de materiales de los grupos IV, IVA, V y VI. 5.8.2 Conexiones en el fondo. Se permiten conexiones en el fondo por acuerdo entre el cliente y el fabricante para definir los detalles de resistencia y de construcción aplicables. 5.8.3 Tapas planas. Se pueden poner conexiones menores o iguales que 2” NPS sin refuerzo en tapas planas sin necesidad de aumentar su espesor. Huecos reforzados puestos en tapas planas están limitados en tamaño a la mitad del diámetro del hueco del man-hole, sin exceder de 12” NPS. 5.8.4 Conexiones de entrada de hombre (man-hole) en el techo. La conexión de man-hole en el techo deberá estar de acuerdo con la Fig. 5-16 y con lo establecido en la tabla 5-13. 5.8.5 Venteo del techo. 5.8.5.1 Los tanques diseñados de acuerdo con este estándar y que tienen un techo fijo deberán ser venteados para ambas, las condiciones normales (resultantes de los requerimientos operacionales y los cambios atmosféricos) y las condiciones de emergencia (resultantes de la exposición a un incendio externo). Los tanques que tienen techos fijos y techos flotantes satisfacen estos requerimientos cuando cumplen con los requerimientos de la circulación de venteo del apéndice H. Todos los otros tanques diseñados de acuerdo con este estándar y que tienen un techo fijo deberán cumplir con los requerimientos de venteo de 5.8.5.2. y 5.8.5.3. 5..8.5.2 El venteo normal debe ser adecuado para prevenir que las presiones internas o externas excedan las presiones de diseño correspondientes del tanque y deberán cumplir los requerimientos específicos de API standard 2000 para venteo normal. 5.8.5.3 Se satisfacen los requerimientos de venteo de emergencia si el tanque esta equipado con una junta techo-cuerpo débil (frangible joint) de acuerdo con 5.10.2.6 o si el tanque está www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 38 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 equipado con dispositivos de alivio de presión que cumplen con los requerimientos especificados en API standard 2000 para venteo de emergencia. Cuando son usados dispositivos de alivio de presión para satisfacer los requerimientos de venteo de emergencia estos deberán alcanzar las ratas de flujo especificadas en API standard 2000 sin exceder los siguientes límites en la presión interna: a. Para tanques no anclados, los dispositivos de alivio de presión deberán ser adecuados para prevenir que la presión interna exceda la presión de diseño del tanque como es determinada en F.4.1 (sujeta a las limitaciones en F.4.2 y F.4.3, como sea aplicable). Al calcular las limitaciones por F.4.2, usar M = 0. b. Para tanques anclados, excepto aquellos diseñados por F.1.3, los dispositivos de alivio de presión deberán ser adecuados para prevenir que la presión interna exceda la presión de diseño del tanque como es determinada en F.4.1 (sujeta a las limitaciones en F.4.3, como sea aplicable). c. Para tanques diseñados por F.1.3 (tanques anclados), los dispositivos de alivio de presión deberán ser adecuados para prevenir que la presión interna exceda la presión de diseño especificada por el Comprador. 5.8.5.4 Las ratas de llenado y vaciado están especificadas en la hoja de datos línea 7. Ver la hoja de datos Tabla 3 para los dispositivos de venteo, los cuales deberán ser especificados por el Comprador y verificados por el Fabricante. 5.8.5.5 Mallas gruesas (coarse-mesh) contra aves, resistentes a la corrosion (13 mm [1/2 in] tamaño nominal de huecos) deberán proteger todos los venteos libres. 5.8.5.6 Las conexiones bridadas deberán estar de acuerdo con la Fig. 5-19 y la tabla 5-14. Las bridas deslizantes (slip-on) y con cuello para soldar (weld neck) deberán estar conforme a los requerimientos de ASME B16.5 para clase 150. Bridas tipo anillo en lámina (plate-ring) deberán estar conforme con todos los requerimientos dimensionales de las bridas deslizantes con la excepción de que es aceptable omitir la pestaña (hub) en la parte posterior de la brida de las bridas deslizantes o con cuello para soldar. Bridas con cara resaltada se deberán suministrar para todas las boquillas que están unidas a tubería. Bridas con cara plana se deberán suministrar para las boquillas del techo usadas para el montaje de accesorios del tanque. 5.8.5.7 Las conexiones roscadas deberán estar de acuerdo con la Fig. 5-20 y la tabla 5-15. 5.8.6 Huecos rectangulares en el techo. Huecos rectangulares en techos soportados deberán estar de acuerdo con las Fig. 5-17 o 5-18 y con los requerimientos en este parágrafo. 5.8.7 Sumideros para drenaje del agua. La conexión de sumidero para drenaje deberá estar de acuerdo con la Fig. 5-21 y con lo establecido en la tabla 5-16, a menos que se especifique otra cosa por el comprador. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 39 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Figura 5-21 – Sumidero de extracción (Ver Tabla 5-16) 5.8.8 Soporte para el cable de andamio. El soporte para el cable de andamio deberá estar de acuerdo con la figura 5-22. Cuando haya soldaduras u otros accesorios que están localizados en el centro del techo del tanque, el soporte para el cable de andamio deberá estar localizado tan cerca como sea posible al centro. 5.8.9 Conexiones roscadas. Las conexiones roscadas de tubería deberán ser hembra y cónicas. Las roscas deberán estar de acuerdo con los requerimientos de ASME B1.20.1 para roscas cónicas de tuberías. 5.8.10 Plataformas, pasarelas y escaleras. Plataformas, pasarelas y escaleras deberán estar de acuerdo con las tablas 5-17, 5-18 y 5-19 y con OSHA 29 CFR 1910, Subpart D o un estándar nacional de seguridad equivalente. 5.9 VIGAS CONTRA VIENTO SUPERIOR E INTERMEDIAS. 5.9.1 Generalidades. Los tanques de extremo superior abierto deberán tener un anillo rigidizador o viga contraviento para mantener la redondez del cuerpo cuando el tanque está sometido a cargas de viento. Estos anillos rigidizadores deberán estar localizados preferiblemente en el extremo superior o cerca de él, preferiblemente por el exterior del tanque. 5.9.2 Tipos de anillos rigidizadores. Los anillos rigidizadores pueden ser hechos de secciones o perfiles estructurales, fabricados a partir de lámina conformada por doblez o secciones fabricadas por soldadura o una combinación de tales tipos de secciones ensambladas por soldadura (ver figura 5-24). La periferia exterior de los anillos rigidizadores puede ser circular o poligonal. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 40 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Nota: el módulo de sección dado en la Tabla 5-20 para los detalles c and d está basado en que el lado más largo del elemento está localizado horizontalmente (perpendicular al cuerpo) cuando son usados ángulos de lados desiguales. Figura 5-24 – Secciones típicas de anillos rigidizadores para cuerpos de tanques (Ver tabla 5-20) 5.9.3 Restricción de los anillos rigidizadores 5.9.3.1 El tamaño mínimo de un ángulo para ser usado solo o como un componente de una sección fabricada debe ser de 64 x 64 x 6.4 mm (2-1/2 x 2-1/2 x ¼ in). El espesor nominal mínimo de lámina para ser usada en secciones conformadas o fabricadas debe ser de 6 mm (¼ in). 5.9.3.2 Cuando los anillos rigidizadores están localizados más de 0.6 m ( 2 ft) por debajo de la parte superior del cuerpo, el tanque debe tener un ángulo superior de 64 x 64 x 4.8 mm (2-1/2 x 2-1/2 x 3/16 in) para cuerpos de 5 mm (3/16 in) de espesor o un ángulo de 76 x 76 x 6.4 mm (3 x 3 x ¼ in) para cuerpos de más de 5 mm (3/16 in) de espesor, u otros elementos con módulo de sección equivalente. 5.9.3.3 Los anillos que pueden atrapar líquido deberán tener huecos de drenaje adecuados. 5.9.6 VIGA CONTRA VIENTO SUPERIOR. 5.9.6.1 El módulo de sección mínimo requerido del anillo rigidizador superior deberá ser determinado por la siguiente ecuación: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 41 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 En unidades US: V Z 0.0001 D H 2 120 2 2 donde: Z = mínimo módulo de sección requerido (in3). D = diámetro nominal del tanque (ft). H2 = altura del tanque (ft), incluyendo cualquier longitud adicional que se haya agregado como extremo libre para guía de los techos flotantes por encima de la máxima altura de llenado. V = velocidad del viento de diseño (ráfaga de 3 segundos) (mph) (ver 5.2.1f). 5.9.6.2 El módulo de sección del anillo rigidizador estará basado en las propiedades de los elementos utilizados y puede incluir porciones del cuerpo por arriba y por debajo de la unión al cuerpo hasta una distancia de 16 veces el espesor del cuerpo t. Se deben cumplir los requerimientos adicionales del parágrafo 5.9.6.3. 5.9.7 Vigas contra viento intermedias. 5.9.7.1 La máxima altura del cuerpo sin rigidizadores deberá ser calculado como sigue: En unidades US: H 1 600 000t t D 3 120 V 2 donde: H1 = distancia vertical, en ft, entre la viga contra viento intermedia y el ángulo superior o la viga superior contra viento de un tanque de extremo abierto. t = espesor nominal como se ordena, a menos que sea especificada otra cosa, del anillo superior del cuerpo (in). D = diámetro nominal del tanque (ft). V = velocidad del viento de diseño (ráfaga de 3 segundos) (mph) (ver 5.2.1f). 5.9.7.2 Después de que la máxima altura del cuerpo sin rigidizadores, H 1, ha sido determinada, la altura transformada del cuerpo deberá ser calculada como sigue: a. Con la siguiente ecuación, cambiar el ancho actual de cada anillo del cuerpo por un ancho transformado de cada anillo del cuerpo que tiene un espesor igual al del anillo superior del cuerpo: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 42 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 t uniforme t actual W tr W 5 donde: Wtr = ancho transformado de cada anillo del cuerpo, mm (in). W= ancho actual de cada anillo del cuerpo, mm (in). tuniforme = espesor como se ordena, a menos que sea especificada otra cosa, del anillo superior del cuerpo, mm (in). tactual = espesor como se ordena, a menos que sea especificada otra cosa, del anillo del cuerpo para el cual el ancho transformado esta siendo calculado, mm (in). b. Sumar los anchos transformados de los anillos. La suma de los anchos transformados de los anillos dará la altura del cuerpo transformado. 5.9.7.3 Si la altura del cuerpo transformado es mayor que la máxima altura del cuerpo, H1, se requiere una viga contra viento intermedia. 5.9.7.3.1 Para igual estabilidad por arriba y por abajo de la viga contra viento intermedia, la viga debería ser localizada en la mitad de la altura del cuerpo transformado. La localización de la viga en el cuerpo actual debería estar en el mismo anillo y en la misma posición relativa que la localización de la viga en el cuerpo transformado, usando la relación de espesor en 3.9.7.2. 5.9.7.3.2 Se pueden usar otras localizaciones para la viga, siempre y cuando que la altura del cuerpo sin rigidizadores en el cuerpo transformado no exceda de H1 (ver 3.9.7.5). 5.9.7.4 Si la mitad de la altura del cuerpo transformado excede la máxima altura H1, una segunda viga intermedia deberá ser usada para reducir la altura del cuerpo sin rigidizadores a una altura menor que la máxima. 3.9.7.5 Las vigas intermedias no deberán ser unidas al cuerpo dentro de una distancia de 150 mm (6 in) de la junta horizontal del cuerpo. Cuando la localización preliminar de la viga queda dentro de 150 mm (6 in) de la junta horizontal, la viga deberá ser localizada a 150 mm (6 in) por debajo de la junta; sinembargo, la máxima altura del cuerpo sin rigidizadores no deberá ser excedida. 5.9.7.6 El mínimo módulo de sección requerido de una viga intermedia contra viento deberá ser determinado por la siguiente ecuación: En unidades US: 2 Z D H1 V 10.000 120 2 donde: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 43 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Z = mínimo módulo de sección requerido (in3) D = diámetro nominal del tanque (ft). H1 = distancia vertical (ft), entre la viga intermedia contra viento y el ángulo superior del cuerpo o la viga superior contra viento de un tanque de extremo superior abierto. V = velocidad del viento de diseño (ráfaga de 3 segundos) (mph) (ver 5.2.1[j]). Se deben cumplir los requisitos adicionales en los parágrafos 5.9.7.6.1 hasta 5.9.7.7. 5.10 TECHOS. 5.10.1 Definiciones. Las siguientes definiciones aplican al diseño de techos pero no deberán ser consideradas como limitando el tipo de techo permitido por 5.10.2.8. a. Un techo cónico soportado es un techo formado aproximadamente a la superficie de un cono recto que está soportado principalmente por vigas (rafters) sobre estructuras (girders) y columnas o por vigas (rafters) en cerchas (trusses) con o sin columnas. b. Un techo cónico auto-soportado es un techo formado aproximadamente a la superficie de un cono recto que está soportado solamente en en su periferia. c. Un techo domo auto soportado es un techo formado aproximadamente a una superficie esférica que está soportado solamente en su periferia. d. Un techo tipo sombrilla auto soportado es un techo domo modificado formado de manera que cualquier sección horizontal es un polígono regular con tantos lados como láminas del techo y que está soportado solamente en su periferia. 5.10.2 Generalidades. 5.10.2.1 Todos los techos y su estructura de soporte deberán ser diseñados la combinación de cargas (a), (b), (c), (e) y (f) del apéndice R. 5.10.2.2 Las láminas del techo deben tener un espesor nominal mínimo de 5 mm (3/16 in) más la tolerancia de corrosión. Para techos auto soportados puede ser necesario el uso de láminas con espesores mayores (ver 5.10.5 o 5.10.6). Cualquier tolerancia a la corrosión requerida para láminas de techos auto soportados deberá ser adicionada al espesor calculado a menos que sea especificado de otra forma por el Comprador. Cualquier tolerancia a la corrosión para láminas de techos soportados deberá ser adicionada al espesor nominal mínimo. Para tanques con techos fracturables (frangible) donde haya una tolerancia a la corrosión especificada, el diseño deberá tener características fracturables en la condición como se construye no corroída (as-built uncorroded). 5.10.2.3 Las láminas de los techos cónicos soportados no se deben soldar a los elementos de su estructura de soporte, a menos que sea aprobado de otra manera por el comprador. 5.10.2.4 Todos los elementos estructurales del techo deben tener un espesor nominal mínimo de 0.17” (4.3 mm). El método para dar protección a la corrosión a estos elementos se debe acordar entre el cliente y el fabricante. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 44 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.10.2.5 Las láminas de los techos cónicos deberán ser soldadas al ángulo superior con un filete de soldadura continuo por el lado superior solamente. 5.10.2.6 Un techo es considerado fracturable (“frangible”) (ver 5.8.5 para requerimientos de venteo de emergencia) si la unión techo-cuerpo puede fallar antes de que ocurra una falla en la junta cuerpo-fondo en el evento de una presión interna excesiva. Cuando un Comprador especifíca un tanque con techo fracturable, el diseño del tanque deberá cumplr con todo lo siguiente: a. El tanque deberá ser de un diámetro de 15.25 m (50 ft) o mayor. b. La pendiente del techo en la unión con el ángulo superior no excede de 2 in en 12. c. El techo es unido al ángulo superior con un filete sencillo continuo que no excede de 5 mm (3/16 in). d. Los miembros de soporte del techo no están unidos a las láminas del techo e. El anillo de compresión techo-ángulo superior está limitado a los detalles a - e en la figura F-2. f. El ángulo superior puede ser menor que lo requerido por 5.1.5.9.e. g. Todos los miembros en la región de unión techo-cuerpo incluyendo anillos para aislamientos deben ser considerados como contribuyendo al área transversal (A). h. El área transversal A de la sección de unión techo-cuerpo es menor el límite mostrado a continuación: En unidades US Customary A D LS 201 000 tan Nota: los términos para esta ecuación están definidos en el Apéndice F. Se deben cumplir los requisitos adicionales en los parágrafos 5.10.2.7 y 5.10.2.8. 5.10.3 Esfuerzos admisibles. 5.10.3.1 Generalidades. Todas las partes de la estructura del techo (columnas y vigas) deberán ser proporcionadas (dimensionadas) de forma que la suma de los esfuerzos estáticos y dinámicos máximos no excedan las limitaciones especificadas en el código AISC “Specification for structural steel buildings” o, por acuerdo con el Comprador, un código de diseño estructural equivalente reconocido por el gobierno del país donde el tanque está localizado. La porción de la especificación “Allowable Stress Design” dberá ser usada en la determinación de los esfuerzos unitarios admisibles. El uso de la parte 5, capítulo N - “Plastic Design” es específicamente no permitida. Para los elementos estructurales de soporte del techo se deben cumplir los requisitos adicionales establecidos en los parágrafos 5.10.3.2 hasta 5.10.3.4. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 45 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.10.4 Techos cónicos soportados. 5.10.4.1 La pendiente del techo debe ser de 1:16 o mayor si así se especifica por el cliente. 5.10.4.2 Los miembros principales de soporte, incluyendo aquellos que soportan las vigas (rafters), pueden ser perfiles láminados o secciones fabricadas o cerchas (trusses). Aunque estos miembros pueden estar en contacto con las láminas del techo, el patín (flange) de compresión de un miembro o la cuerda superior de una cercha no deberá ser considerada como recibiendo soporte lateral de las láminas del techo y deberán ser rigidizadas lateralmente por otoro método aceptable si es necesario. Los esfuerzos admisibles en estos miembros deberán estar gobernados por 5.10.3. 5.10.4.3 Miembros estructurales que sirvan como vigas (rafters), pueden ser perfiles láminados o secciones fabricadas pero en todos los casos deberán estan conforme con las reglas 5.10.2, 5.10.3 y 5.10.4. Las vigas deberán ser diseñadas para la carga muerta de ellas misma y de las láminas del techo y con el patín (flange) de compresión de la viga considerando que no está recibiendo soporte lateral de las láminas del techo y deberán ser rigidizadas lateralmente si es necesario (ver 5.10.4.2). Cuando se consideran cargas muertas adicionales o cargas vivas, las vigas (rafters) en contacto directo con las láminas del techo pueden ser consideradas como recibiendo adecuado soporte lateral de la fricción entre las láminas del techo y los patínes de compresión de las vigas, con las siguientes excepciones: a. Cerchas (trusses) y juntas de alma abierta (open-web) usadas como vigas (rafters). b. Vigas con una profundidad nominal mayor que 375 mm (15 in). c. Vigas con una pendiente mayor que 1:6. 5.10.4.4 Los centros de las vigas (rafters) deben estar espaciadas en el anillo exterior a no más de 2π ft (6.28 ft o 0.6π m) medido a lo largo de la circunferencia del tanque. En el anillo interior no será mayor de 5-1/2 ft (1.7 m). 5.10.4.5 Las columnas del techo deberán ser hechas de tubos o elementos estructuralas como sea indicado en la hoja de datos línea 11. Las columnas en tubo deberán ser selladas o tener una abertura tanto en la parte superior como en la inferior de la columna. 5.10.4.6 Las cartelas (clips) de las vigas para la fila exterior de las misma deberán ser soldadas al cuerpo del tanque. 5.10.4.7 Las columnas de soporte deberán ser suministradas con detalles en sus bases que proporcionen lo siguiente: a. Distribución de la carga: las cargas en la columna deberán ser distribuidas sobre superficies de apoyo basadas en la capacidad especificada de soporte del suelo o de diseño de la fundación del tanque. Cuando una lámina horizontal no rigidizada es diseñada para dsitribuir la carga, ella deberá ser de mínimo 12 mm (1/2 in) de grueso. Alternativamente, la carga de la columna puede ser distribuida por un ensamble de vigas estructurales. La lámina o los miembros deberán ser diseñados para distribuir la carga sin exceder los esfuerzos admisibles establecidos en 5.10.3.1. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 46 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 b. Protección a la corrosión y la abrasión: en cada columna se deberá soldar al fondo del tanque una lámina de desgaste (wear plate) con un espesor mínimo de 6 mm (1/4 in) con una soldadura de filete minimo de 6 mm (1/4 in). Una sola lámina de espesor adecuado puede ser diseñada para las funciones duales de distribución de carga y de protección a la corrosión y la abrasión. c. Movimiento vertical: el diseño deberá permitir el movimiento vertical sin restricción de la columna relativo al fondo del tanque, en el evento de una sobre-presión del tanque o de asentamiento del fondo. d. Movimiento lateral: las columnas deberán estar guiadas efectivamente en sus bases para prevenir el movimiento lateral. Las guías deberán permanecer efectivas en el evento de un movimiento vertical de las columnas relativo al fondo del tanque, por un altura de hasta 75 mm (3 in). Las guías deberán estar localizadas de manera que no estén soldadas directamente a las láminas del fondo del tanque. 5.10.4.8 Tres arreglos aceptables para proporcionar las funciones requeridas por 5.10.4.7 están ilustradas en la Figura 5-26. 5.10.4.9 Para tanques por apéndice F, cuando los miembros de soporte están unidos a las láminas del techo, se deberá dar consoderación al diseño de los miembros de soporte y sus detalles de unión cuando se considere presión interna. 5.10.5 Techos cónicos auto-soportados. Se deben diseñar de acuerdo con los requerimientos de 5.10.5.1 y 5.10.5.2. 5.10.6 Techos domo y sombrilla auto-soportados. Se deben diseñar de acuerdo con los requerimientos de 5.10.6.1 y 5.10.6.2. 5.10.7 Unión de del ángulo superior para techos auto-soportados. Información y ciertos restricciones en los tipos de juntas del ángulo superior se dan en el item c de 5.1.5.9. Detalles de la soldadura se dan en 7.2. 5.11 CARGAS DE VIENTO LOS TANQUES (ESTABILIDAD AL VOLCAMIENTO). 5.11.1 Presión de viento La estabilidad al volcamiento deberá ser calculada usando las presiones de viento dadas en 5.2.1(j). 5.11.2 Tanques no anclados Los tanques no anclados deberán satisfacer los siguientes dos criterios: 1. 0.6Mw + MPi < MDL/1.5 2. Mw + 0.4MPi < (MDL + MF)/2 donde MPi = momento de la presión interna de diseño sobre la junta cuerpo-fondo. Mw = momento de volcamiento de la presión horizontal más la vertical del viento sobre la junta cuerpo-fondo. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 47 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 MDL = momento del peso del cuerpo y el techo soportado por el cuerpo sobre la junta cuerpo-fondo. MF = momento del líquido sobre la junta cuerpo-fondo, donde el peso del líquido es wL definido en E.2.1.1 usando una gravedad específica de 0.7 y una altura de la mitad de la altura de diseño del líquido H. Por lo tanto en unidades US Customary w 4.67 t F H (Ver figura 5-27). a b by Figura 5-27 Chequeo de volcamiento para tanques no anclados 5.11.3 Tanques anclados. Cuando es requerido anckaje, la carga de tensión de diseño por perno de anclaje deberá ser calculado somo sigue: tB donde tB = d= N= W= 4M w dN W N carga de tensión de diseño por perno de anclaje (N) (lbf). diámetro del círculo de pernos (m) (ft). número de pernos de anclaje. peso del cuerpo más el techo soportado por el cuerpo menos 0.4 veces el levantamiento por la presión interna. 5.11.4 Fricción de deslizamiento A menos que sea requerido de otra manera, los tanques que puedan estar sujetos a deslizamiento debido al viento, deberán usar una fricción de deslizamiento máxima admisible de 0.40 multiplicado por la fuerza contra el fondo del tanque. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 48 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.12 ANCLAJE DE LOS TANQUES. 5.12.1 Cuando se requiere que un tanque sea anclado por la sección 5.11, el apéndice E, el apéndice F o por cualquiera otra razón, se deberán cumplir los siguientes requerimientos mínimos. 5.12.2 El anclaje deberá ser suministrado para resistir cada uno de los casos de cargas de levantamiento listados en la tabla 5-21. La carga por perno de anclaje deberá ser: tB U N donde tB = U= N= carga por perno de anclaje (lbf). carga neta de levantamiento por tabla 5-21. número de pernos de anclaje (un mínimo de 4 es requerido). Tabla 5-21b – Cargas de levantamiento (unidades US Customary) 5.12.3 El espaciamiento entre pernos de anclaje no deberá exceder de 3 m (10 ft). 5.12.4 Los esfuerzos admisibles para los pernos de anclaje deberán estar de acuerdo con la tabla 5-21 para cada caso de carga. El esfuerzo admisible se deberá aplicar al área neta (raíz) del perno de anclaje. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 49 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 5.12.5 El Comprador deberá especificar cualquier tolerancia de corrosión que se deba adicionar a las dimensiones del perno de anclaje. A menos que se especifique de otra manera, la tolerancia de corrosión para los pernos de anclaje deberá ser aplicada al diámetro nominal. El diámetro minimo de los pernos de anclaje es de 1 in más cualquier tolerancia de corrosion especificada. 5.12.6 La fijación de los pernos de anclaje al cuerpo deberá ser a través de ensambles rigidizados tipo silleta o anillos de anclaje, con un tamaño y altura suficientes. Un procedimiento aceptable para el diseño de silletas de anclaje está dado en AISI E-1, Volume II, Part VII “Anchor Bolt Chairs.” Cuando sea sea aceptable para el Comprador, correas o tirantes de anclaje pueden ser usados si su fijación al cuerpo es a través de ensambles rigidizados tipo silleta o anillos de anclaje, con un tamaño y altura suficientes. Adicionalemte se deberán cumplir los requerimientos mínimos establecidos entre 5.12.7 y 5.12.13.2 del estándar API 650. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 50 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 6 - FABRICACION Cuando el material requiere enderazamiento el trabajo deberá ser hecho con prensa u otro método que no dañe el material, previo a cualquier trazado o conformado. Calentamiento o martillado no es permitido a menos que el material se amantenido a la temperatura de forjado durante el enderezamiento. Las láminas pueden ser cortadas con cizalla hasta un espesor de 3/8” (10 mm) para juntas a tope y hasta un espesor de 5/8” (16 mm) para juntas traslapadas. Espesores mayores se deben cortar por procesos de corte a gas. Las láminas se deben curvar con enrrolladora para los espesores y diámetros establecidos por el parágrafo 6.1.3, Figura 6-1. Nota: cualquier combinación de diámetro y espesor que caiga en la línea solida o por encima requiere conformado antes de la installación. Figura 6-1 – Conformado de láminas www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 51 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 7 - MONTAJE. 7.1 GENERALIDADES Se deben tener encuenta este parágrafo para la construcción de la fundación civil y el manejo de los materiales en el campo. 7.2 DETALLES DE SOLDADURA 7.2.1 Generalidades 7.2.1.1 Los tanques y sus elementos estructurales se pueden soldar con los siguientes procesos o una combinación de los mismos: SMAW. Electrodo revestido. GMAW. MIG GTAW. TIG OFW. Oxigas. FCAW. Electrodo tubular (Flux cored). SAW. Arco sumergido. ESW. Electo escoria. EGW. Electro gas. 7.2.1.2 Ninguna soldadura de ninguna clase se deberá efectuar cuando las superficies a ser soldadas están húmedas por lluvia, nieve o hielo; cuando la lluvia o la nieve están cayendo en tales superficies; o durante períodos de vientos altos, a menos que el soldador y el trabajo estén apropiadamente protegidos. También debe ser aplicado pre-calentamiento cuando la temperatura del metal esté por debajo de la temperatura requerida por la tabla 7-1. En tal caso el metal base deberá ser calentado al menos hasta la temperatura indicada en la tabla 7-1 dentro de los 75 mm (3 in) del lugar donde la soldadura va aser iniciada y mantenida 75 mm (3 in) adelante del arco. Tabla 7-1 – Temperaturas de precalentamiento mínimo Grupo de Material por Tabla 2-3 Grupos I, II, III & IIIA Grupos IV, IVA, V & VI Espesor (t) de la lámina más gruesa mm (in.) t 32 (t 32 < t 1.25) 38 (1.25 < t 0ºC (32ºF) 1.50) 10ºC (50ºF) t > 38 (t > 1.50) 93ºC (200ºF) t 10ºC (50ºF) 32 (t 32 < t 1.25) 38 (1.25 < t 1.50) t > 38 (t > 1.50) www.hidrocarburos.com.co Temperatura mínima de precalentamiento © Copyright 2008-02 por J. Restrepo 40ºC (100ºF) 93ºC (200°F) Pag.: 52 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Los puntos de armado de las juntas verticales de los cuerpos de los tanques se deben remover y no se deben incorporar en la soldadura terminada cuando se utiliza proceso manual. Cuando se utiliza proceso de arco sumergido (SAW) no se requiere remover los puntos de soldadura si estos han sido limpiados y preparados para ser involucrados en la soldadura final. Los puntos de soldadura deben ser aplicados utilizando un procedimiento calificado y si van a permanecer en la soldadura final deben ser aplicados por un soldador calificado. Cuando se utiliza el proceso de electrodo revestido (SMAW), se deben utilizar electrodos de bajo hidrógeno para lo siguiente: Todas las soldaduras del cuerpo en los anillos con espesores mayores de 12.5 mm (1/2 in), incluyendo las juntas cuerpo-fondo y del anillo perimetral del fondo. Todas las soldaduras del cuerpo en los anillos hechos con materiales de los grupos IV a VI, incluyendo las juntas cuerpo-fondo y del anillo perimetral del fondo. 7.2.2 SOLDADURA DEL FONDO. La soldadura se debe hacer con una secuencia que produzca la menor distorsión y por lo tanto una superficie tan plana como sea posible. La soldadura del cuerpo al fondo se debe hacer completamente antes de terminar cualquier junta del fondo que se haya dejado abierta para compensar las distorsiones y deformaciones de las soldaduras previamente ejecutadas. Las láminas o chapas del cuerpo pueden ser alineadas por medio de grapas metálicas soldadas a las láminas del fondo, y el cuerpo puede ser apuntado con soldadura al fondo antes de hacer la soldadura continua de las láminas del cuerpo a las láminas del fondo. 7.2.3 SOLDADURA DEL CUERPO. El desalineamiento máximo permitido para las juntas verticales deberá ser menor de 1/8” o el 10% del espesor de la lámina (el que sea menor) para láminas mayores de 5/8” y de 1/16” para láminas hasta 5/8” de espesor. El desalineamiento máximo permitido para las juntas horizontales deberá ser menor de 1/8” o el 20% del espesor de la lámina superior (el que sea menor) y de 1/16” para láminas hasta 5/16” de espesor. Las juntas circunferenciales y verticales en cuerpos de tanques fabricados con materiales de espesores mayores de 38 mm (1-1/2 in), basados en el espesor de la lámina más gruesa de la junta, se deben soldar con pases múltiples (con pases no mayores de 19 mm (3/4 in)). Para las soldaduras se requiere un precalentamiento mínimo de acuerdo con lo establecido en el parágrafo 7.2.1.2 y la Tabla 7-1. 7.2.4 SOLDADURA CUERPO-FONDO. El pase inicial de soldadura por el interior del cuerpo en la junta de unión cuerpo-fondo se debe inspeccionar visualmente y por uno de los siguientes métodos, según se acuerde con el cliente: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 53 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Partículas magnéticas. Aplicando a la soldadura líquidos penetrantes removibles con solvente y luego el revelador en la luz entre el fondo y el cuerpo por el otro lado y dejando un tiempo mínimo de penetración de 1 hora. Aplicando a la soldadura líquidos penetrantes removibles con agua, igual que el punto anterior. Aplicando a la luz entre el fondo y el cuerpo, por el otro lado de la soldadura un aceite de alto punto de ignición (flash point) tal como el diesel dejándolo actuar como mínimo cuatro horas y después inspeccionando para buscar evidencia de paso del aceite. Inspección con la caja de vacío de ángulo recto y solución jabonosa. Como una alternativa a lo anterior se puede hacer una prueba neumática de las soldaduras interior y exterior a una presión de 103 kPa (15 psi) según se indica en el parágrafo 7.2.4.2. También se puede obviar la inspección anterior si se efectúan las siguientes inspecciones a la circunferencia completa de las soldaduras, de la siguiente manera: a) Inspección visual al pase inicial de la soldadura (interior o exterior). b) Inspección visual a las superficies finales de la soldadura, tanto interior como exterior. c) Inspección por partículas magnéticas, líquidos penetrantes o con la caja de vacío de ángulo recto y solución jabonosa. 7.2.5 TECHOS. Excepto por la estipulación de que los elementos estructurales (tales como vigas) deben quedar alineados y ajustados a la superficie del techo, el código no establece reglas especiales para el montaje del techo. 7.3 INSPECCION, PRUEBAS Y REPARACIONES. El inspector del comprador deberá tener libre acceso en todo momento a todas las partes del trabajo que se están haciendo bajo el contrato. 7.3.2 INSPECCIÓN DE SOLDADURAS. 7.3.2.1 Soldaduras a tope. Es requerida completa penetración y fusión de las soldaduras de las juntas de las láminas del cuerpo entre sí. La inspección de la calidad de las soldaduras deberá ser hecha por el método radiográfico especificado en 8.1 o alternativamente, por acuerdo entre el comprador y el fabricante usando el método de ultrasonido especificado en 8.3.1. Adicionalmente a la examinación radiográfica o ultrasónica, estas soldaduras deberán ser inspeccionadas visualmente. Los criterios de aceptación para la inspección visual están especificados en 8.5. 7.3.2.2 Soldaduras de filete. Las soldaduras de filete deberán ser inspeccionadas por el método visual. La soldadura final deberá ser limpiada de escoria y otros depósitos antes de la inspección. Los criterios de aceptación para la inspección visual están especificados en 8.5. 7.3.3 Examinación y prueba del fondo del tanque. Una vez terminada la soldadura del fondo del tanque las soldaduras y las láminas del fondo se deberán inspeccionar visualmente para verificar si hay defectos o fugas potenciales. Se www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 54 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 deberá prestar atención particular a áreas tales como los sumideros, abolladuras, cavidades, traslapes triples de láminas, puntos de quiebre en las láminas del fondo, rastrilladuras del arco, áreas donde se removieron elementos temporales y quemaduras por el cable del arco de soldadura. Los criterios de aceptación para la inspección visual y reparación están especificados en 8.5. Adicionalmente, se deben probar las soldaduras finales terminadas del fondo por uno de los siguientes métodos: Inspección con la caja de vacío y solución jabonosa, de acuerdo con el parágrafo 8.6 del código API 650. Prueba con gas marcador (tracer gas) de acuerdo con parágrafo 8.6.11. Después de que al menos el primer anillo del cuerpo ha sido unido al fondo se deberá hacer una prueba hidrostática por el exterior, inundando por debajo del fondo y hasta una altura de al menos 150 mm (6 in) por encima del borde del fondo. Se deberá tener un cuidado razonable para preservar la preparación del suelo debajo del tanque. 7.3.4 Inspección de las soldaduras de las láminas de refuerzo. Después de terminar la fabricación pero antes de que el tanque sea llenado con el agua de prueba, las láminas de refuerzo deberán ser probadas aplicando una presión neumática de hasta 100 kPa (15 lb/in2) entre la lámina del cuerpo del tanque y la lámina de refuerzo en cada boquilla, usando el agujero de detección de fugas especificado en 5.5.7.1. Mientras cada espacio es sometido a dicha presión, se deberá aplicar a cada soldadura de unión alrededor del refuerzo una película de jabón, aceite de linaza u otro material adecuado para la detección de fugas, tanto por el interior como por el exterior del tanque. 7.3.5 PRUEBA DEL CUERPO. Una vez terminado el tanque completo y la estructura del techo, se deberá probar el cuerpo (excepto para el cuerpo de tanques diseñados de acuerdo con el apéndice F) por uno de los siguientes métodos, como es especificado en la hoja de datos línea 14: 1. Si hay agua disponible para probar el cuerpo, el tanque se deberá llenar con agua como sigue: (1) hasta el nivel máximo de diseño de líquido, H; (2) para un tanque con un techo hermético, hasta 50 mm (2 pulgadas) por encima de la soldadura de unión de la lámina del techo o la barra de compresión con el ángulo superior o el cuerpo; (3) hasta un nivel más bajo que el especificado en el sub-item 1 o 2 cuando esté restringido por el sobre-llenado, un techo flotante interno u otro nivel por acuerdo entre el Comprador y el Fabricante; o 4) hasta un cierto nivel con agua del mar que produzca en la parte inferior del cuerpo un esfuerzo de membrana igual al producido por una prueba de altura total con agua fresca. Se debe inspeccionar frecuentemente durante el proceso de llenado del tanque para verificar defectos y el asentamiento del tanque en la fundación civil, de la cual se deben tomar medidas antes de iniciar la prueba. Esta prueba deberá ser hecha antes de que las tuberías externas permanentes sean conectadas al tanque. 2. Si no hay disponible agua suficiente para llenar el tanque, este se puede ser probado por (1) pintando todas las juntas por el interior con un aceite altamente penetrante, tal como el de resortes de automóviles (spring oil) y examinando cuidadosamente las juntas por el exterior www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 55 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 para verificar que no hay fugas; (2) aplicando vacío a cualquiera de los dos lados de las juntas o aplicando una presión interna de aire como está especificado para la prueba del techo en 7.3.7 y examinando cuidadosamente las juntas para verificar que no hay fugas; o (3) usando una combinación de los métodos estipulados en 7.3.5.b sub-items 1 y 2. 7.3.6 Requerimientos de prueba hidrostática En este parágrafo se establecen las responsabilidades tanto del Fabricante como del Comprador durante la prueba hidrostática, la temperatura de prueba, las ratas de llenado y vaciaso del tanque cuando se ha especificado por el Comprador la medición de asentamientos, la metodología para la medición de los asentamientos tanto del cuerpo como del fondo y la duración de la prueba. 7.3.7 PRUEBA DEL TECHO. 7.3.7.1 Una vez terminado un techo diseñado para ser hermético (gas tight) (excepto para techos diseñados por 7.3.7.2, F.4.4 y F.7.6) este deberá ser probado por uno de los siguientes métodos: a. Aplicando una presión interna que no exceda del peso de las láminas del techo y aplicando a las juntas soldadas del techo una solución jabonosa u otro material adecaudo para la detección de fugas. b. Haciendo prueba de vacío a las juntas soldadas de acuerdo con 8.6, para detectar cualquier fuga. 7.3.7.2 Una vez terminado un techo no diseñado para ser hermético (gas tight), tal como un tanque con venteos de circulación periférica o un tanque con venteos libres o abiertos, deberá recibir solamente inspección visual de sus juntas soldadas, a menos que sea especificada otra coas por el comprador. 7.4 REPARACIÓN DE SOLDADURAS. Todos los defectos encontrados en las soldaduras deberán ser notificado al inspector del comprador y deberá ser obtenida su aprobación antes de que el defecto sea reparado. Todas las reparaciones una vez terminadas deberán estar sujetas a la aprobación del inspector del comprador. Los criterios de aceptación están especificados en 8.2, 8.4 y 8.5, como sea aplicabe. 7.5 TOLERANCIAS DIMENSIONALES. 7.5.1 Generalidades El propósito de las tolerancias dadas en 7.5.2 hasta 7.5.7 es la de producir un tanque de apariencia aceptable y permitir un funcionamiento apropiado de los techos flotantes. Se deberán tomar mediciones antes de la prueba hidrostática. A menos que sea eliminado o modificado por el Comprador en la hoja se datos línea 15, o establecido separadamente por acuerdo entre el Comprador y el Fabricante, se aplican las siguientes tolerancias: 7.5.2 Verticalidad. La máxima desviación de la verticalidad entre la parte superior del cuerpo y el fondo no debe exceder de 1/200 de la altura total del tanque. Para los anillos individuales se debe aplicar el criterio de planitud y ondulamiento especificado en ASTM A6, A20 o A480, según sea www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 56 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 aplicable. El criterio de desviación de la verticalidad menor de 1/200 también se debe aplicar a las columnas de soporte del techo. 7.5.3 Redondez. La redondez medida a 1 ft por encima de la soldadura en esquina del anillo inferior del cuerpo al fondo, no debe exceder las tolerancias siguientes: Diámetro del tanque m (ft) Tolerancia en el radio mm (in) ± 13 (1/2) < 12 (40) De 12 (40) a < 45 (150) ± 19 (3/4) De 45 (150) a < 75 (250) ± 25 (1) 75 (250) ± 32 (1-1/4) 7.5.4 Desviaciones locales. En este tipo de desviaciones las soldaduras de las juntas verticales y circunferenciales se mueven hacia adentro o hacia afuera de la superficie de la lámina. Son producto de armado inapropiado de las juntas, demasiada entrada de calor en la junta por la soldadura desde un lado o una inapropiada luz de prenetración entre los bordes de la lámina de la junta. Estas desviaciones pueden ocasionar los siguientes problemas: Deformación o aplanamiento de las láminas en las juntas. Incremento de los niveles de los esfuerzos residuales. Potencial de falla por fatiga si el área con la desviación trabaja durante las condiciones de carga y descarga del producto en el tanque. Las desviaciones locales de la forma teórica (por ejemplo, discontinuidades de la soldadura y áreas planas) se deberán limitar como sigue: a. Desviaciones locales – Cresta (Peaking). En este tipo de desviación la soldadura de la junta vertical se mueve hacia adentro o hacia afuera de la superficie de la lámina. La cresta en las juntas verticales no debe exceder de 1/2”. La cresta de las soldaduras verticales se debe determinar usando una regla horizontal de 36” curvada en su borde con el radio nominal del tanque. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 57 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 b.Desviaciones locales – Cintura (Banding). En estetipo de desviación la soldadura de la junta vertical se mueve hacia adentro o hacia afuera de la superficie de la lámina. La cintura en las juntas horizontales no debe exceder de 1/2”. La cintura de las soldaduras horizontales se debe determinar usando una regla vertical de borde recto de 36” de longitud. c. Áreas planas medidas en el plano vertical no deberán exceder los requirimientos apropiados de planitud y ondulamiento dados en 7.5.2. 7.5.5 Fundación civil. 7.5.5.2 Para fundaciones en un plano horizontal verdadero, se deben cumplir las siguientes tolerancias: a. Cuando existe anillo de concreto, el tope del anillo se debe nivelar dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 9 m (30 ft) de la circunferencia y dentro de ±6 mm (±1/4 in) de la circunferencia medida del promedio de elevación. b. Cuando no existe anillo de concreto, la base bajo el cuerpo se debe nivelar dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 3 m (10 ft) de circunferencia y dentro de ±13 mm (±½ in) en la circunferencia total medida del promedio de elevación. 7.5.5.3 Para la fundación que está especificada para tener una inclinación, las diferencias de elevación con respecto a la circunferencia real deberán ser calculadas desde el punto más alto especificado. La diferencia real con respecto a la circunferencia deberá ser se determinada desde la elevación real del punto más alto especificado. Las diferencias reales de elevación no deberán desviarse de las diferencias calculadas por más de las siguientes tolerancias: a. Cuando existe anillo de concreto, dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 9 m (30 ft) de la circunferencia y dentro de ±6 mm (±1/4 in)de la circunferencia total. b. Cuando no existe anillo de concreto, la base bajo el cuerpo se debe nivelar dentro de ±3 mm (±1/8 in) en cualquier 3 m (10 ft) de circunferencia y dentro de ±13 mm (±½ in) en la circunferencia total. 7.5.6 Boquillas. Las boquillas (excluyendo los accesos de hombre (manholes)) deberán ser instaladas dentro de las siguientes tolerancias: www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 58 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 a. Proyección especificada desde el exterior del cuerpo del tanque hasta el extremo de la cara de la brida: ±5 mm (3/16 in). b. Elevación de una boquilla en el cuerpo o la localización radial de una boquilla en el techo: ±6mm (¼ in). c. Inclinación de la brida en cualquier plano medido en la cara de la brida: ±1/2 grado para boquillas mayores de 12 in NPS de diámetro nominal. ±3 mm (1/8 in) en el diámtro exterior de la brida para boquillas de 12 in NPS y menores de diámetro nominal. d. Orientación de los agujeros de la brida: ±3 mm (1/8 in.) 7.5.7 Accesos de hombre (manholes) Los accesos de hombre (manholes) deberán ser instalados dentro de las siguientes tolerancias: a. Proyección especificada desde el exterior del cuerpo del tanque hasta el extremo de la cara de la brida: ±13 mm (1/2 in). b. Elevación y localización angular: ±13mm (1/2 in). c. Inclinación de la brida en cualquier plano medido a través del diámetro de la brida: ±13mm (1/2 in). www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 59 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 8 - METODOS DE INSPECCION DE LAS JUNTAS. 8.1 Inspección radiográfica - RT. Para efectos de la inspección radiográfica se considera que las láminas o planchas son del mismo espesor cuando la diferencia entre sus espesores especificados o de diseño son menores de 3 mm (1/8 in). Se requiere inspección radiográfica para las soldaduras a tope del cuerpo, las soldaduras a tope de la platina anular del fondo y las soldaduras a tope de las conexiones a ras (flush type). No se requiere RT para las soldaduras del techo, del fondo, de la junta anillo superior-cuerpo o anillo superior-techo, de la junta cuerpo-fondo, de los cuellos de las conexiones hechos de lámina y de los accesorios del tanque. Número y localización. Se debe hacer inspección por spot radiográfico en número y localización según lo requerido en el parágrafo 8.1.2 y como se indica en la Fig. 8-1 del código API 650. 1. Juntas verticales del cuerpo: a) Para soldaduras a tope en las que el espesor de lámina en la parte más delgada es menor o igual a 10 mm (3/8 in), se tomará un spot radiográfico en los primeros 3 m (10 ft) de soldadura terminada de cada tipo y espesor soldada por cada soldador u operario de soldadura. Posteriormente se tomará un spot radiográfico cada 30 m (100 ft) de soldadura. Al menos un 25% de los spot seleccionados deberán quedar en los cruces entre las juntas verticales y las horizontales. b) Para soldaduras a tope en las que el espesor de lámina en la parte más delgada es mayor a 10 mm (3/8 in) pero menor o igual a 25 mm (1 in), se tomará un spot radiográfico igual que en el punto anterior. Adicionalmente se tomará una radiografía de todos los cruces de las juntas verticales y las horizontales; cada radiografía debe mostrar al menos 75 mm (3 in) de la junta vertical y 50 mm (2 in) de la junta horizontal a cada lado de la junta vertical. En el anillo inferior se deben tomar 2 spots en cada junta vertical, una tan cerca del fondo como sea posible y la otra en un punto seleccionado al azar. c) Todas las juntas verticales en las que el espesor de lámina es mayor que 25 mm (1 in) deberán ser completamente radiografiadas. Se tomará una radiografía de todos los cruces de las juntas verticales y las horizontales; cada radiografía debe mostrar al menos 75 mm (3 in) de la junta vertical y 50 mm (2 in) de la junta horizontal a cada lado de la junta vertical. d) Las soldaduras a tope alrededor de la periferia de una conexión o de un man-hole tipo inserto, deberán ser completamente radiografiadas. 2. Juntas horizontales del cuerpo: Se tomará un spot radiográfico en los primeros 3 m (10 ft) de soldadura terminada de cada www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 60 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 tipo y espesor (basados en el espesor de la lámina más delgada de la junta), sin importar el número de soldadores u operarios de soldadura. Posteriormente se tomará un spot radiográfico cada 60 m (200 ft) de soldadura. Estas radiografías son adicionales a las tomadas en los cruces de acuerdo con los requisitos de las juntas verticales. Cada radiografía debe mostrar una longitud mínima de 150 mm (6 in) de soldadura claramente definida. La película deberá estar centrada en la soldadura y debe tener un ancho mínimo que permita la colocación de las marcas de identificación y del indicador de calidad. 3. Juntas de la platina anular del fondo. Cuando se requiere la platina anular del fondo, las juntas radiales deberán ser radiografiadas como sigue: a) Para juntas a tope soldadas por ambos lados, se debe tomar un spot radiográfico en el 10% de las juntas. b) Para juntas a tope soldadas por un solo lado con platina de respaldo que se deja o se remueve, se debe tomar un spot radiográfico en el 50% de las juntas. Los spot radiográficos anteriores deberán tener una longitud mínima de 150 mm (6 in) y se deben tomar preferiblemente en el borde exterior de la junta radial debajo de la unión cuerpofondo. A medida que el trabajo de soldadura progresa, se deben tomar las radiografías tan pronto como sea posible. La localización donde se tomarán los spots radiográficos serán determinados por el Inspector del Comprador. Técnica. La inspección radiográfica se hará según lo requerido en el artículo 2 de la sección V del código ASME. El personal que ejecuta e interpreta las radiografías deberá estar calificado y certificado por el fabricante del tanque de acuerdo con los lineamientos del estándar recomendado en ASNT SNT-TC-1A. La superficie terminada del refuerzo (sobremonta) de la soldadura a ser radiografiada debe estar a ras con la lámina del cuerpo o tener un refuerzo razonablemente uniforme cuya altura no exceda de los siguientes valores: Espesor de lámina mm (in) 13 (½) www.hidrocarburos.com.co Máximo espesor del refuerzo mm (in) 1.5 (1/16) > 13 (½) hasta 25 (1) 2.5 (3/32) > 25 (1) 3 (1/8) © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 61 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Criterios de aceptación. Los criterios de aceptación de las radiografías serán los establecidos en el código ASME sección VIII división 1 en el parágrafo UW-51(b) (radiografía total (full radiography)). Determinación de los límites de la soldadura defectuosa. Cuando una sección de soldadura se encuentra inaceptable en la radiografía o los límites de la soldadura defectuosa no están definidos por la radiografía, se deben tomar dos spots radiográficos adyacentes; sin embargo si la radiografía original muestra al menos 75 mm (3 in) de soldadura aceptable entre el defecto y cualquier borde de la radiografía, no se requiere radiografía adicional de la soldadura en ese borde. Si alguna de las dos radiografías adicionales falla en cumplir con los criterios de aceptación, se deben tomar spots adicionales hasta que se determinen los límites de la soldadura inaceptable o el Fabricante puede reemplazar toda la soldadura aplicada por el soldador u operario de soldadura en esa junta. Si se reemplaza la soldadura, el Inspector deberá tener la opción de solicitar que una radiografía sea tomada en una localización seleccionada en otra junta en la que el soldador u operario de soldadura haya soldado. 8.2 Partículas magnéticas - MT. Cuando se requiera hacer inspección por partículas magnéticas se hará según lo requerido en el artículo 7 de la sección V del código ASME. El personal que ejecuta e interpreta las radiografías deberá estar calificado y certificado por el fabricante del tanque de acuerdo con los lineamientos del estándar recomendado en ASNT SNT-TC-1A. Los criterios de aceptación serán los establecidos en el código ASME sección VIII división 1, apéndice 6, parágrafos 6-3, 6-4 y 6-5. 8.3 Inspección por ultrasonido - UT. Cuando se requiera hacer inspección por ultrasonido se hará según lo requerido en el artículo 5 de la sección V del código ASME. El personal que ejecuta e interpreta las radiografías deberá estar calificado y certificado por el fabricante del tanque de acuerdo con los lineamientos del estándar recomendado en ASNT SNT-TC-1A. Los criterios de aceptación deberán ser acordados entre el Fabricante y el Comprador. 8.4 Líquidos penetrantes - PT. Cuando se requiera hacer inspección por líquidos penetrantes se hará según lo requerido en el artículo 6 de la sección V del código ASME. El personal que ejecuta e interpreta las radiografías deberá estar calificado y certificado por el fabricante del tanque de acuerdo con los lineamientos del estándar recomendado en ASNT SNT-TC-1A. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 62 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Los criterios de aceptación serán los establecidos en el código ASME sección VIII división 1, apéndice 8, parágrafos 8-3, 8-4 y 8-5. 8.5 Inspección visual - VT. 8.5.1 Las soldaduras se considerarán aceptables en la inspección visual si muestran los siguiente: a. No hay grietas de cráter (crater cracks), otras grietas superficiales o rastrilladuras del arco (arc strikes) en la junta soldada. b. El socavado máximo permisible es de 0.4 mm (1/64 in) para las juntas verticales a tope, accesorios permanentes orientados verticalmente, las soldaduras de unión de boquillas, bocas de inspección de hombre (man-holes), bocas de limpieza a ras (flush-type clean-out) y la soldadura interior cuerpo-fondo. Para soldaduras horizontales a tope, accesorios permanentes orientados horizontalmente y las juntas a tope de la lámina anular de fondo el socavado máximo permisible es de de 0.8 mm (1/32 in). c. La frecuencia de porosidad superficial en la soldadura no debe exceder de un grupo (cluster) (uno o más poros) en 100 mm (4 in) de longitud y el diámetro de cada grupo no deberá exceder de 2.5 mm (3/32 in). d. Los refuerzos (sobremonta) de las soldaduras en todas las juntas a tope en cada lado de la lámina, no deberá exceder los siguientes espesores: Máximo espesor del refuerzo mm (in) Espesor de lámina mm (in) Juntas verticales 13 (½) Juntas horizontales 2.5 (3/32) 3 (1/8) > 13 (½) hasta 25 (1) 3 (1/8) 5 (3/16) > 25 (1) 5 (3/16) 6 (¼) 8.5.2 Si la soldadura falla en cumplir con los criterios de aceptación anteriores dados en el parágrafo 8.5.1, se deberá reparar antes de la prueba hidrostática, como sigue: a. Cualquier defecto deberá ser removido por medios mecánicos o procesos térmicos de remoción. Las rastrilladuras del arco deberán ser reparadas puliendo (esmerilando) y resoldando como sea requerido. La soldadura debe ser pulida a ras con la lámina o plancha. b. Se requiere re-soldar si el espesor resultante es menor que el mínimo requerido por condiciones de diseño o de prueba. Todos los defectos en área más gruesas que el mínimo requerido, se deberán hacer con una transición mínima de 4:1. c. Las soldaduras de reparación se deben inspeccionar visualmente para verificar que no tiene defectos. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 63 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 8.6 Prueba con caja de vacío. La inspección de soldaduras del tanque con caja de vacío se hará con una caja de prueba de aproximadamente 150 mm (6 in) de ancho por 750 mm (30 in) de largo con una ventana transparente en la parte superior. Durante la prueba la iluminación debe ser adecuada para una apropiada evaluación e interpretación de la prueba. La prueba de vacío se debe hacer de acuerdo con un procedimiento escrito preparado por el Fabricante del tanque. Para la prueba se debe utilizar una presión de vacío parcial de entre 21 kPa (3 psi, 6 in Hg) y 35 kPa (5 psi, 10 in Hg). Si es requerido por el Comprador se deberá efectuar una segunda prueba con un vacío parcial de entre 56 kPa (8 psi, 16 in Hg) y 70 kPa (10 psi, 20 in Hg) para la detección de fugas muy pequeñas. Se deben cumplir las siguientes condiciones: 1. La caja de vacío debe tener un traslape mínimo de 50 mm (2 in) de las superficies previamente inspeccionadas en cada aplicación. 2. La temperatura de la superficie del metal deberá estar entre 4 °C (40 °F) y 52 °C (125 °F) a menos que se compruebe que la solución jabonosa trabaja por fuera de estos límites, por medio de una prueba o por las recomendaciones del fabricante. 3. Se requiere una intensidad de la iluminación mínima de 1000 lux (100 fc) en el punto de prueba durante la inspección y evaluación de fugas. 4. El vacío se debe mantener como mínimo 5 segundos o el tiempo requerido para ver las áreas en prueba. La presencia de fugas a través del espesor inspeccionado indicadas por la formación continua o el crecimiento de burbujas o espuma producidas por el paso de aire a través del espesor es inaceptable. Las fugas deben ser reparadas y re-inspeccionadas. Como una alternativa de esta prueba se puede utilizar un procedimiento de gas indicador (tracer gas) y un detector compatible para probar la integridad de las soldaduras del fondo en la longitud total, de acuerdo con lo estipulado en el parágrafo 8.6.11 del código API 650. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 64 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 9 - PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA Y CALIFICACION DE SOLDADORES. 9.2 CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA. Los procedimientos de soldadura (WPS), sus calificaciones (PQR) y las calificaciones de soldadores (WPQ) se deben efectuar de acuerdo con la sección IX del código ASME y de los requerimientos adicionales establecidos en la sección 7 del código API 650. Las especificaciones de materiales listadas en la sección 4 del código API 650 pero que no están incluidas en la tabla QW-422 de la sección IX del código ASME se deberán considerar como materiales P1 con número de grupo asignado como sigue, dependiendo a la resistencia mínima de tensión especificada: a. Menor o igual a 485 MPa (70 ksi): grupo 1. b. Mayor de 485 MPa (70 ksi) pero menor o igual a 550 MPa (80 ksi): grupo 2. c. Mayor de 550 MPa (80 ksi): grupo 3. Se deben hacer procedimientos y calificaciones de los mismos separadas para el material A-841M/A-841. Cuando se requieren pruebas de impacto de la zona afectada por el calor, la condición de tratamiento térmico será una variable suplementaria esencial. 9.2.2 PRUEBAS DE IMPACTO. Las pruebas de impacto requeridas para la calificación de procedimientos de soldadura deberán cumplir con los requisitos aplicables del parágrafo 4.2.8 del código API 650 y se deben hacer a una temperatura igual o menor a la temperatura mínima de diseño del metal. Cuando se requieren pruebas de impacto del material, se deberán hacer pruebas de impacto a la zona afectada por el calor para todas las soldaduras hechas con procesos automáticos o semi-automáticos. Para todos los materiales que van a ser usados a temperaturas mínimas de diseño del metal por debajo de 10 °C (50 °F), la calificación del procedimiento de soldadura para las juntas verticales deberá incluir pruebas de impacto del metal de soldadura. Cuando la temperatura mínima de diseño del metal está por debajo de -7 °C (20 °F), se deberán hacer pruebas de impacto del metal de soldadura a todos los procedimientos de soldadura utilizados para soldar los componentes listados en el parágrafo 4.2.9.1 del código. Las pruebas de impacto deben dar valores mínimos para aceptación, de acuerdo con el parágrafo 4.2.8.3 y lo siguiente: a. Para materiales P1 grupo 1: 20 J (15 lb-ft), el promedio de las tres probetas. b. Para materiales P1 grupo 2: 27 J (20 lb-ft), el promedio de las tres probetas. c. Para materiales P1 grupo 3: 34 J (25 lb-ft), el promedio de las tres probetas. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 65 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 Para láminas o planchas del cuerpo más gruesas que 40 mm (1½ in), los valores anteriores serán incrementados en 7 J (5 lb-ft) por cada 12.5 mm (½ in) sobre 40 mm (1½ in). Se permite interpolación de los valores. Las probetas de prueba para metal de soldadura se deberán tomar a través de la soldadura y con una cara sustancialmente paralela y a 1.5 mm (1/16 in) de la superficie del material. La entalla de la probeta se deberá cortar perpendicular a la superficie del material y con el metal de soldadura enteramente dentro de la zona de fractura. Las probetas de prueba para la zona afectada por el calor se deberán tomar a través de la soldadura y tan cerca de la superficie del material como sea posible. Las probetas deberán ser macro-atacadas para localizar la zona y la entalla de la probeta se deberá cortar aproximadamente perpendicular a la superficie del material y con el metal de la zona afectada por el calor incluido dentro de la zona de fractura tanto como sea posible. Las soldadura de producción se deben hacer de acuerdo don los procedimientos calificados, pero no se necesita hacer pruebas de impacto de las soldaduras de fabricación de las láminas o planchas. 9.3 CALIFICACION DE SOLDADORES. Las calificaciones de los soldadores y los operarios de soldadura son responsabilidad del Fabricante o el Montador del tanque. Las pruebas efectuadas por un Fabricante no calificarán un soldador u operarios de soldadura para trabajar con otro Fabricante. Los soldadores y los operarios de soldadura que suelden partes de presión y partes de nopresión a partes de presión, tales como orejas o grapas permanentes o temporales, deberán estar calificados. 9.4 IDENTIFICACION DE LOS SOLDADORES. La marca de identificación de los soldadores y los operarios de soldadura se debe estampar a mano o a máquina adyacente a la soldadura y a intervalos que no deben exceder de 1 m (3 ft), a lo largo de la soldadura terminada. En lugar del estampado se puede llevar un registro que identifique los soldadores empleados para cada junta soldada. Las soldaduras del techo y de brida a cuello de las conexiones no necesitan ser identificadas con la marca del soldador. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 66 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 SECCIÓN 10 - PLACA DE IDENTIFICACION Y CERTIFICACION. La placa de identificación y el certificado del fabricante se deben hacer de acuerdo con los requerimientos establecidos en la sección 10 del código API 650. Figura 10-1 Placa de identificación del Fabricante www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 67 de: 68 DISEÑO Y CONSTRUCCION DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO Estándar API 650 BIBLIOGRAFIA 1. Welded Steel Tanks for Oil Storage. API STANDARD 650. Eleventh Edition, June 2007. American Petroleum Institute. 2. Aboveground Storage Tanks. Myers, Philip E. 1997. McGraw Hill. www.hidrocarburos.com.co © Copyright 2008-02 por J. Restrepo Pag.: 68 de: 68
