Tanques de Almacenamiento

TANQUES DE ALMACENAMIENTOING. JAVIER ANDRÉS MARTÍNEZ P.

INTRODUCCIÓNLos tanques de almacenamiento son recipientes que se utilizan para almacenar líquidos o gases con el objetivo de contener y proteger el producto de contaminantes tales como materias extrañas y lluvias. En los tanque se almacenan, fiscalizan y miden los fluidos producto de la producción de una batería; además, proporciona al crudo un tiempo de retención suficiente para separar por gravedad el agua que aún permanece después del tratamiento. El crudo es enviado por medio de bombas hacia la unidad LACT y de ahí a las bombas principales del oleoducto.

Bajo condiciones normales, se debe contar con un arreglo de tanques, de tal forma que uno entregue el crudo al oleoducto; un segundo reciba la producción y un tercero se encuentre disponible.

CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO

Por razones de seguridad debe haber suficiente capacidad de almacenamiento para enfrentar una eventual emergencia por rotura del oleoducto o daños en las estaciones de bombeo. Como mínimo debe tener una capacidad de 3 a 5 veces la producción diaria del campo, con lo cual se dará un margen de 3 a 5 días para su respectiva reparación.

En la facilidad de producción se utilizan tanques de 1000, 2000, 5000, 10000, 20000, 50000 bbls, o mayores, según sea la producción diaria del campo. La distribución de tanques en la batería debe involucrar la disponibilidad de diferentes tanques: de recibo, de reposo y entrega, operaciones realizadas en el manejo de la producción diaria de crudo. Además debe disponerse de uno o dos tanques para la prueba de pozos.

TK control

TK Almacenaje

separador

de control

GENERAL

CON

TROL

Separador 1

separador

de control

gas

Separador 3

TK F.W.K.O.

bombas triplex

a playa de tanques

retorno

Separador 2

liquid

o

separadorgas liquido

a gasoducto

ESQUEMA DE LA BATERIA

Adición de productos

químicos desemulsionantes

separador

de control

TK control

TK Agua dulce

TK LPG

A pileta API

TK Almacenaje

químico

s A gasoducto

Adición de productos

químicos desemulsionantes

en manyfold

CLASIFICACIÓN

Los tanques se pueden clasificar de varias maneras:

1. De acuerdo a su uso:

• Tanques de almacenamiento (Stock-Tanks): Usados para almacenar crudo de calidad aceptable en la refinería.

• Tanques de Prueba (Test-Tanks): Aquellos en los cuales se recibe la producción del pozo que esta en prueba.

• Tanques de lavado (Wash-Tanks): Aquellos en los cuales se recibe mezcla de agua y aceite para dejarla allí en reposo y permitir la separación de las fases. Pueden ser:

CLASIFICACIÓN"Fwko" (Free Water Knock out) Cuando las fases de la

mezcla no han estado ni están emulsionadas. Se separan por gravedad.

"Gun Barrels", más conocidos como tanques de lavado, a ellos va la mezcla cuyas fases han estado emulsionadas y han sido sometidas a algún tipo de tratamiento para separarlas, en estos tanques se busca dejar la mezcla en reposo para obtener la separación final de las fases; algunas veces los tanques tienen dispositivos internes para ayudar a romper la emulsión.

CLASIFICACIÓN2. De acuerdo a su fabricación:

• TANQUES DE TECHO FLOTANTE: Son tanques de acero usados para almacenar hidrocarburos volátiles, los cuales es necesario mantenerlos a presión constante, en este caso el techo del tanque se mantiene sobre el nivel de fluido y subirá con este a medida que vaya entrando fluido al tanque.

• TANQUES CON COJÍN DE REFRIGERACIÓN: Cuando el hidrocarburo que se va a almacenar es volátil y además en la zona se presentan variaciones bruscas en temperatura, en este caso, además de usar un tanque de techo flotante en el mismo techo se lleva un deposito de fluido refrigerante el cual se encargará de mantener frío el fluido almacenado.

CLASIFICACIÓN• TANQUES CON TECHO CÓNICO: Se usan generalmente para

almacenar crudos o productos que tengan una presión de vapor relativamente baja, es decir, aquellos que no tienen tendencia a producir vapores a la temperatura ambiente.

• TANQUES DE PAJA: Son tanques que en su interior poseen mecanismos de filtración para ayudar a romper emulsiones por fricción o por adsorción. El mecanismo de filtración puede ser filtros de madera (aserrín o viruta) o bafles ranurados. Generalmente se usan para proporcionar mecanismos finales de separación a una emulsión que ha recibido tratamiento térmico y/o químico. Algunas veces los tanques "Fwko" pueden tener sección de filtración.

CLASIFICACIÓN• TANQUES CILINDRICOS CON MEMBRANA FLOTANTE: Con el

objeto de minimizar las perdidas por evaporación, en tanques de techo cónico y que estén en servicio de almacenamiento de productos livianos, se coloca una membrana en la parte interior del tanque, diseñada y construida de tal forma que flote sobre el producto almacenado. Así se disminuye la formación de gases disminuyendo la evaporación del producto.

• TANQUES ESFERICOS: se utilizan para productos que tienen una presión de vapor bastante alta entre 25 a 100 PSI.

• TANQUE CILÍNDRICO VERTICAL CON TECHO GEODÉSICO: La forma en la parte superior es ovalada, cuenta con una membrana que se posesiona sobre el fluido y se mueve con él, disminuyendo las perdidas por evaporación. Su principal ventaja respecto al de techo flotante es que nunca el agua lluvia ingresa al tanque.

CLASIFICACIÓN

TANQUE DE LAVADO

En estos tanques se hace la separación de agua y aceite. Cuando el agua esta libre el tanque se conoce mas bien como "Free Water Knock out" y en el agua se separa por gravedad. Algunas veces ocurre que la mezcla producida por el pozo se lleva al "Fwko" antes de pasar por el separador; de el "Fwko" el gas y el aceite se llevan luego a separador y el agua a las instalaciones de tratamiento para el agua. Como el tiempo de separación es bastante corto, unos cinco minutos, la capacidad del recipiente es bastante grande.

TANQUE DE LAVADO

El caso general es que la mezcla Iíquida pase al "Fwko" luego de salir del separador y en este caso el "Fwko" es un tanque donde simplemente se lleva la mezcla y se le permite separación de las fases por gravedad; en algunos casos puede ocurrir que a una determinada altura del fondo del tanque haya un filtro sobre el cual es descargado el fluido, y el agua al tratar de irse hacia abajo dejara en el filtro las gotas de aceite que traten de irse con ella.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO (STOCK-TANKS)

En los tanques de almacenamiento se almacena el petróleo ya en condiciones para ser enviado a la refinería. El contenido de agua y contaminantes debe estar por debajo de los límites permisibles en la refinería.

El petróleo que llega a los tanques de almacenamiento procede de los tanques de lavado "Fwko" o "Gun barrels", de separadores cuando son estos son trifásicos, de pozos limpios y sin gas, etc.

Del tanque de almacenamiento sale generalmente el crudohacia el oleoducto.


En general estos tanques son de forma cilíndrica, base plana y techo cóncavo. La salida del tanque es por su parte inferior la cual comunica generalmente con las bombas del oleoducto; la entrada al tanque puede ser por su parte superior o por su parte inferior. Las válvulas a la entrada y la salida son generalmente válvulas de compuerta. Además, el tanque tiene en su parte inferior una válvula para drenaje de agua la cual debe ser una válvula que permita abrirla o cerrarla parcialmente; esta válvula permite drenar el agua que posiblemente haya podido separarse en dicho tanque.


El gas que haya podido separarse sale del tanque por su parte superior y puede ser que se escape a la atmósfera o salga a una línea que comunica con varios tanques, recolecta el gas que se pueda escapar y luego lo descarga en un sitio determinado retirado de la batería en donde es quemado el gas, esta línea se conoce como de venteo; este es el caso mas común cuando son tanques para almacenamiento de crudo, pues cuando el tanque es para almacenar derivados del petróleo los tanques generalmente están a presión y poseen dispositivos para evitar que el liquido almacenado establezca contacto con el aire o que el tanque pueda fallar por colapso cuando se drena o por "bursting" cuando se está llenando.


Los tanques, además de sus entradas y salidas poseen otros dispositivos o accesorios que permiten chequear su estado, funcionamiento, etc. Tales accesorios pueden ser indicadores de nivel, facilidades para toma de muestras, orificios que permitan hacerle mantenimiento (hand-holes) etc.


OPERACIONES DE RUTINA EN LOS TANQUES

Las operaciones que normalmente se realizan en tanques varían dependiendo si es tanque de almacenamiento o lavado; en estos últimos las mas comunes son:

• Chequeo de interfases y de nivel de liquido. Esto se hace generalmente a través de los visores.

• Chequeo de la calidad de la separación. Es importante chequear que el agua y el petróleo estén saliendo lo mas puros posible y para ella se toman muestras en puntos determinados del tanque usando válvulas laterales que permiten tomar muestras a diferentes alturas del tanque, estas muestras se llevan al laboratorio y se determina por el método de centrifugación su contenido de agua y sedimentos.


• También se puede chequear la calidad de la separación abriendo la válvula de drenaje para el agua y observando el aspecto de esta.

• Controlar el drenaje de agua. Dependiendo del aspecto que presente el agua que esta saliendo del tanque la válvula de salida para el agua se puede abrir o cerrar total o parcialmente.

• Toma de muestras. Una de las finalidades de tomar muestras es chequear la calidad de la separación. Las muestras se pueden tomar usando válvulas laterales en el tanque o bajando un "toma muestra" (ladrón) desde el techo del tanque a través de el orificio para este fin.


Cuando el tanque es de almacenamiento las operaciones más comunes son:

• Ponerlo a recibir o cerrar recepción. La recepción de un tanque puede estar en su parte inferior o superior; pero cuando recibe de una bomba la recepción esta en la parte inferior.

• Determinación de nivel. Algunas veces el tanque posee dispositivos que permiten determinar la altura del nivel de líquido de una manera inmediata pero otras veces, sobre todo cuando son tanques viejos, no; en estos casos por un orificio en el techo del tanque se baja una cinta metálica en cuyo extremo hay una plomada; cuando la plomada llegue al fondo del tanque, lo cual se detecta en superficie por la disminución en la tensión de la cinta, se retira la cinta la cual muestra hasta que altura estaba el aceite.


• Cálculo de volúmenes. Conociendo la altura del nivel de fluido se puede, usando tablas de aforo para el tanque, determinar el volumen de fluido contenido en el tanque.

• Drenaje del agua que haya podido separarse


Aforo de Tanques

Es el procedimiento mediante el cual se determina el volumen total de un tanque y sus volúmenes incrementales en función del nivel correspondiente. Esta calibración genera una "Tabla de Aforo" con la cual se determina la cantidad de aceite a cualquier profundidad.

Todas las tablas de Aforo que involucren el manejo de hidrocarburos líquidos deben estar aprobadas por el Ministerio de Minas y Energía.


El aforo de tanques cilíndricos verticales stá regido por las normas conjuntas API-2550 y ASTM-1220-65, y debe ser supervisado por un representante del Ministerio de Minas y Energía. Todo tanque que esté asignado para el almacenamiento de petróleo debe ser aforado al menos una vez cada cinco años, o cada vez que se someta a reparación.


Medición Manual de líquidos en tanques de almacenamiento

Existen dos métodos manuales para la medición de líquidos en tanques empleando cinta metálica: medición al vacío y medición a fondo de tanque.

Cinta para Medición a Fondo: Esta cinta tiene el “Cero “en la punta de la escala de la plomada, la cual hace parte de la cinta, es decir, que la escala para la cinta se inicia en forma ascendente desde el cero de referencia de la plomada, la plomada debe tener forma cilíndrica terminada en un cono, debe tener su polo a tierra



Cinta para Medición a Vacío: Esta tiene el “Cero “de la escala en el gancho de unión entre la cinta y la plomada. La escala para la cinta se inicia en forma ascendente desde el cero de referencia y para la plomada en forma descendente desde el mismo punto, la plomada debe tener forma rectangular, debe tener su polo a tierra.



MEDIDA A FONDO: Consiste en medir la distancia existente desde la platina de medición en el fondo del tanque hasta la altura libre del líquido, donde se producirá la marca o corte sobre la cinta de medición obteniéndose así la altura del líquido en forma directa.

En la medición de crudos livianos puede ser necesario el uso de crema o pasta indicadora para detectar el sitio exacto de corte por la detección de un cambio de coloración en la interfase.


Exigencias de la medición a fondo de tanque

• La medición con cinta metálica requiere efectuar tres lecturas consecutivas y el resultado de las lecturas no debe discrepar en un rango mayor de 3 milímetros (3 mm)

• Si dos de las tres lecturas efectuadas son idénticas, ésta se podrá reportar como válida; de lo contrario, se promediaran las tres lecturas y el promedio se reportará como el resultado de la medida.

• En tanques de crudo con capacidad menor a 1000 barriles, se acepta un margen de discrepancia de 5 mm.



MEDIDA AL VACIO: Consiste en medir la distancia vertical existente desde la superficie del líquido hasta la marca de referencia. La deducción de esta medida de la altura de referencia, dará la altura del líquido en el tanque, por lo que la medida del volumen se tiene en forma indirecta.

Las medidas a vacío solo son confiables si la altura de referencia es la misma en todos los casos, es decir, no han sufrido modificación.



• El objeto de medir un tanque es el de determinar el nivel exacto de líquido en su interior. Las cantidades cargadas o descargadas son determinadas a partir del cálculo de la diferencia en volumen de líquido contenido en el tanque antes y después de completada la operación de llenado y/o vaciado.

• El nivel de agua libre almacenada en los tanques debe medirse empleando el método de medición a fondo con cinta de medición a fondo y utilizando pasta indicadora de agua.


• Todas las cintas de medición que sean usadas deben poseer certificado de calibración vigente con vigencia máxima de un año, realizando verificaciones mensuales del estado físico - mecánico de las cintas y dejando los soportes correspondientes; registrando la cantidad de quiebres o torceduras que presente al momento de la verificación con su respectiva valoración total de acuerdo al procedimiento establecido en la norma API MPMS Capitulo 3 Sección 1, con el fin de que este dentro del máximo permitido para efectuar su cambio.

MUROS DE CONTENCIÓN O DE CONTRAINCENDIO

Los tanques de almacenamiento de crudo deben estar rodeados de muros, construidos especialmente para controlar una eventual emergencia de derrame de crudo.

Deben tener la suficiente capacidad para almacenar todo el crudo recolectado en dichos tanques. El diseño se hace asumiendo que todos los tanque de la facilidad están llenos, incluyendo un factor de 1.5, como medida de seguridad.

MUROS DE CONTENCIÓN O DE CONTRAINCENDIO

Estos muros de contención se pueden diseñar bajo dos puntos de vista:

• Que rodeen a todo el conjunto de tanques instalados en la batería.

• Que rodeen cada tanque individualmente.

Estos muros deben estar debidamente impermeabilizados para evitar infiltraciones que puedan ser fuentes de contaminación. Las normas ambientales los consideran como de obligatoria implementación donde existan tanques de almacenamiento de crudo.

SISTEMA DE CONTRAINCENDIO

Toda facilidad donde exista almacenamiento de crudo debe estar provista de un adecuado sistema para combatir cualquier emergencia de incendio que se pueda presentar.

El sistema global está constituido por los siguientes elementos:

• Sistema de Agua• Sistema de Espuma• Elementos extintores• Camión Contraincendios (Carro de Bomberos)



• Sistema de Agua: Su función principal es la de servir como sistema de refrigeración o enfriamiento. Cuando esté en operación, en el caso de incendio de uno de los tanques, forma una especie de muro refrigerante que aísla los tanques aledaños de la acción radiante del fuego.

Características del sistema de agua:

Suficiente capacidad de almacenamiento de agua: Tanques, lagos, etc. Debe suministrar agua hasta apagar el incendio.


Debe operar automáticamente: Tan pronto se active un hidrante, el sistema debe operar de inmediato.

Suficientes fuentes proveedoras de agua: Pozo de agua, quebradas, ríos, etc.

Equipo de bombeo de agua a los hidrantes, el cual debe tener una bomba principal operada eléctricamente, y una bomba auxiliar operada con diesel para el caso de falla eléctrica. La bomba debe abastecer todos los hidrantes.

Las líneas tanto de agua como de espuma junto con los respectivos hidrantes y aspersores que rodean los tanque, pueden estar localizados preferiblemente sobre el muro de contención.


• Sistema de Espuma: Se utiliza para apagar el incendio producido por hidrocarburos.

Características del sistema de Espuma:

Automático: Debe operar inmediatamente se active un aspersor de espuma.

Suficiente capacidad generadora de espuma para abastecer todos los aspersores distribuidos en el área.

Presión suficiente para abastecer los aspersores.


Suficientes aspersores, debidamente ubicados, preferiblemente frente a cada tanque.

Los aspersores, ubicados preferiblemente sobre el muro de contención.

En tanques de techo flotante, se instalan aspersores ubicados en el tope de las láminas superiores, cubriendo toda el área interna del tanque.


• Elementos Extintores: Todo tipo de facilidad donde se manejen hidrocarburos debe estar provisto de suficientes extintores. En la batería de producción estos equipos deben estar localizados en los diferentes sitios donde eventualmente se pudiera presentar un incendio.

Debe haber extintores de agua y de polvo químico seco, con suficiente capacidad para afrontar una emergencia. Las unidades de polvo químico seco vienen con diferentes capacidades: 100, 150, 300, 500 y 1000 Lbs, acoplados en carretes móviles y con mangueras de longitud adecuada y fácilmente manejables.


• Camión Contraincendios (Carro de Bomberos): En todo campo petrolero o de gas, refinería, planta petroquímica, como mínimo debe disponerse de un camión de contraincendio, lo mismo que de varias cuadrillas conformadas con personal directivo, técnico, debidamente entrenados para operarlo en cualquier emergencia.

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