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MEMORIA DE CÁLCULO DE ESTANQUE ACUMULADOR DE COMBUSTIBLE DIESEL Según Norma BS 2594:1975 Carbon Steel Welded Horizontal Cylindrical Storage Tank British Standards Institution
Autor Cliente Revisión Fecha
: Amaro Guaico Romero : Maestranza JIMETAL :1 : Abril de 2015
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Introducción La presente memoria fue solicitada por el Sr. Fernando Herrera con el fin de verificar un estanque de 3000 Lt. para almacenamiento de combustible, el cual se posicionara horizontalmente y en cota bajo el nivel de terreno. El estanque está fabricado en acero al carbono y ha sido soldado bajo la normativa BS 2594 de 1975 y el objetivo es revisar que este cumpla con el diseño de esta norma.
Alcance de la Norma La normativa presentada cubre el diseño para equipos enterrados y sobre piso con silletas de suportación. Este estándar es aplicable para operación normal de temperaturas desde - 10 a 150º C fuera de esto los materiales podrían necesitar consideraciones especiales. La máxima presión interna de trabajo permisible por esta normativa es de 0.40 bar (5.8 PSI), Las dimensiones del equipo deben ser consideradas de acuerdo a la Tabla 1A. Dimensions and capacities of horizontal underground and above-grounds storage tanks with dished and flanged ends.
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Tolerancias de Fabricación. Las tolerancias en cualquier punto del diámetro del equipo no debe exceder el 0.25% del diámetro del equipo. Las tolerancias de circularidad o cilíndricas no excederán del 1% del diámetro nominal. Las tolerancias en la longitud del equipo no deben de exceder del 0.5% de la dimensión nominal del equipo (largo)
Cabezales Los cabezales deben ser realizados (conformados) de acuerdo a la siguiente tabla:
Materiales Todos los materiales para la confección de mantos y cabezales serán de acuerdo a los requerimientos de BS 4360: 1972 Grado 40A para estanques enterrados y grado 43A para equipos sobre silletas. Todos los elementos de piping utilizados deben cumplir con los requerimientos de BS 1387 o BS 3601 Los pernos estructurales utilizados en el equipo (Manhole, internos, etc.) deben cumplir con los requerimientos de BS 4190
Diseño Se recomienda que siempre que sea necesaria una costura longitudinal no debe estar situado en el tercio inferior de un tanque o en la línea de centro de la parte superior.
Manholes A menos que otra cosa sea especificada el manhole debe estar posicionado a 450 mm de un final de manto y debe realizarse según indica en la tabla 3 y figura 7 de la normativa. Se utilizarán manholes de diámetro interior de 460 mm en tanques de hasta 2000 mm de diámetro interior, para tanques sobre 2 metros de DI, se recomienda utilizar manholes de 600 mm de diámetro interior.
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Los pernos para manholes deben incluir arandelas y tuercas en su respectivo diámetro. La proyección del cuello de las conexiones no serán menores a 75 mm Orejetas de izaje deben de ser provistas de acuerdo a la figura 8 de esta norma, estas serán utilizadas solo para levantar equipos vacios. Silletas de suporte: serán construidas de acuerdo a la figura 9 y tabla 4 de esta normativa:
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Conexiones: Una conexión roscada de 4” (combined dip and fill socket (doublé teraped)) que cumpla con el requerimiento de BS 1387 y BS 21. Una cañería de succión flangeada de 50 mm Una conexión roscada de venteo de 2” que cumpla con el requerimiento de BS 1387 y BS 21.
Fabricación en Taller: Todas las soldaduras a tope deben de tener una garganta no menor al espesor de la placa que está siendo unida al manto a ambos lados o un lado con backing. El examen de soldaduras será por medios visuales. E ND como x-rays o ultrasonido no conforma un criterio de aceptación para soldaduras en este estándar.
Pruebas 1.- Prueba de Presión: Todo tanque después de ser limpiado internamente debe ser probado a una presión de 0.7 bar (10.15 PSI) medidos en la parte más alta del tanque. Se recomienda que los tanques sean probados hidráulicamente, pero la prueba neumática puede sustituirla a menos que el comprador se oponga.
2.- Prueba Hidráulica: La presión se elevará lenta y constantemente hasta que la presión de prueba se alcance, este valor se mantendrá mientras se realice la inspección, después de la prueba el estanque debe de ser secado.
3.- Prueba Neumática: Se deben de tomar todas las precauciones que permitan salvaguardar al personal, basado en la presunción que el tanque puede fallar, se deben de seguir los siguientes pasos: Elevar la presión lentamente hasta 0.7 bar y mantenerla por 5 minutos. Reducir la presión a 0.4 bar y llevar a cabo la inspección asegurándose que en el tanque no se presenten distorsiones, el tanque no debe de ser abordado hasta no reducir la presión a 0.4 bar.
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Desarrollo de los Cálculos. Normativa BS2594/1975. Estanque Horizontal Enterrado. Volumen Estanque: 10m3 Diámetro Interior: 1.815 mm Largo de Manto: 4.000 mm Largo Total: 4.460 mm Presión de Diseño: 10.15 PSI Temperatura de operación: 100º C Material: Acero al Carbono A-36 Corrosión: 1.6 mm Fabricación en Taller.
Desarrollo según Normativa BS2594/1975. Según tabla 1A para un volumen de 10m3, se validan las dimensiones de diámetro interior 1815 mm creciendo con el manto a 4000 entre tangentes. El espesor del manto y cabezales corresponden a los mínimos valores aceptables de 6.5 mm (aunque se aceptan planchas de 6 mm (nota 2 Protocolo de Análisis y/o ensayos de productos de g as PC Nº 103/1 del 5 de agosto de 1994)
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Para el diseño de los cabezales la normativa nos indica cumplir con la tabla 2A y para el diámetro elegido de 2000 mm nos solicita la siguiente geometría.
Lo que dependerá de los radios de conformación posibles de encontrar en el mercado. Las dimensiones principales del tanque corresponden a: El manhole se debe instalar como mínimo a 450 mm del final del manto Siendo: D (diámetro interno) = 1815 mm Shell Length = 4000 – 2*25 = 3950 mm A (tangent length) = 4000 mm L (overall length) = 4460 mm H (external end depth) = 230 mm
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Cabezales: Siendo: D (diámetro interno) = 1815 mm R (crown radius) = 2700 mm r (knuckle radius) = 50 mm H (Outside depth of end) = 230 mm Capacity of end = 0.399 m3 (399 litres)
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Para DI=1815 mm utilizaremos un manhole de 600 mm, según lo indicado en el punto 8.3.2 Manhole footnote.
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Siendo: d1 (Diámetro interior del manhole) = 460 mm tp (espesor mínimo del cuerpo del manhole) = 8 mm d2 (diámetro de la tapa del manhole) = 570 mm tf (espesor de la tapa del manhole) = 10 mm d3 (diámetro del circulo de pernos) = 530 mm Diámetro de pernos = M16 (5/8”) Número de pernos = 20
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Orejetas de izaje Serán ubicadas en el manto, según la siguiente imagen:
Equiespaciada a 2667 mm, desde el centro del equipo a 667 mm cada una
Y las dimensiones corresponden con:
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Conclusiones a la utilización de norma BS2594:1975. Al no llevar silletas de anclaje estos equipos enterrados pueden ser diseñados bajo esta normativa, manteniendo las máximas presiones de diseño (hasta 10 PSI) aunque para las estructuras se recomienda un exhaustivo control de la pintura para no incurrir en corrosiones indeseables a la operación del tanque. Si se hace una comparación con el código ASME VIII(última edición) para el diseño de equipos, en el volumen estudiado (10 m3), la geometría del equipo no presenta mayores observaciones, solo en la conformación de los cabezales, según se indica en el presente resumen:
El espesor del manto y cabezales corresponden a los mínimos valores aceptables de 6.5 mm indicado por BS 2594 (aunque se aceptan planchas de 6 mm (nota 2 Protocolo de Análisis y/o ensayos d e productos de gas PC Nº 103/1 del 5 de agosto de 1994). De lo anterior expuesto y del desarrollo de esta memoria de cálculo se validan los espesores utilizados en la fabricación del equipo para 10 m3.