yCALIBRACIN (AFORO): PROCESO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD TOTAL DEL TANQUE, O LAS CORRESPONDIENTES CAPACIDADES PARCIALES A DIFERENTES ALTURAS.

CARACTERISTICAS BASICAS

Punto de referencia: El punto de referencia consiste en una marca fijada situada en la boca de aforo o en un tubo de medida de un tanque de techo fijo, en la cual se sostiene la cinta mientras se practica un aforo. Profundidad de referencia: La profundidad de referencia es la distancia vertical entre el punto de referencia y las lminas del fondo, o la placa de nivel cero de un tanque de techo fijo. Esta cifra debe marcarse al troquel en una placa fija (o con pintura) al techo del tanque, cerca de la boca de aforoIndicacin de la cinta: la indicacin de la cinta, es la cantidad de cinta mojada (bien sea en la cinta o en la plomada) y est determinada por la marca que deja el nivel del lquido que se mide.

Aforo de apertura: El aforo de apertura es la medida tomada en un tanque antes de un recibo o una entrega de petrleo o refinado. Aforo de cierre: El aforo de cierre es la medida tomada en un tanque despus de un recibo o una entrega de petrleo o refinado. Aforo directo: Aforo directo es la altura del lquido en el tanque, medida desde la superficie de nivel hasta el fondo del tanque, o hasta la placa fija de nivel cero. Aforo Indirecto: Aforo indirecto es la distancia vertical desde el punto de referencia hasta la superficie de lquido en el tanque. Asiento en los tanques: El asiento en los tanques (acumulaciones), consiste en un material slido o semislido que se ha precipitado en el fondo de un tanque, y el cual no se puede extraer en operaciones habituales de bombeo. Estas acumulaciones consisten ordinariamente de arena, limo, cera y emulsin agua-petrleo.

1.1) IMPORTANCIA DE LAS CALIBRACIONESLA EXACTITUD EN LA DETERMINACIN DE LAS DIMENSIONES DE UN TANQUE ES UN FACTOR MUY IMPORTANTE PARA LA DETERMINACIN DEL VOLUMEN DEL LQUIDO SI TENEMOS EN CUENTA LAS CONSECUENCIAS QUE TIENEN LAS MEDICIONES INCORRECTAS EN UNA TABLA DE CAPACIDAD ERRNEA, LA CUAL PUEDE PERMANECER EN USO DURANTE UN LARGO PERIODO DE TIEMPO ANTES DE QUE SEA ADVERTIDO EL ERROR.

COMO RESULTA TAN IMPORTANTE EL MTODO Y EL GRADO DE EXACTITUD EMPLEADOS AL TOMAR LAS DIMENSIONES DE UN TANQUE, DEBEN SER PRESENCIADAS POR TODAS LAS PARTES INTERESADAS EN DETERMINAR LAS EXISTENCIAS EN UN TANQUE CALIBRADO.

1.2) MTODOS DE CALIBRACIN LA

CALIBRACIN DE UN TANQUE PUEDE EJECUTARSE POR UNO DE LOS MTODOS SIGUIENTES: GEOMTRICO. y VOLUMTRICO. y GRAVIMTRICO.y

LA

SELECCIN DEL MTODO O DEL PROCEDIMIENTO EST RELACIONADA CON LA CAPACIDAD NOMINAL DEL TANQUE, SU FORMA, SU UBICACIN, LAS CONDICIONES DE USO, ETC.

1.2.1 MTODO GEOMTRICO LOS

MTODOS GEOMTRICOS CONSISTEN EN UNA MEDICIN DIRECTA O INDIRECTA DE LAS DIMENSIONES EXTERIORES O INTERIORES DEL TANQUE, DE LAS OBRAS MUERTAS POSITIVAS Y NEGATIVAS Y DEL TECHO O PANTALLA FLOTANTE, SI SON ACOPLADOS.

PARA LA CALIBRACIN GEOMTRICA EMPLEAN LOS SIGUIENTES MTODOS:

SE

MTODO DE ENCINTADO PARA TANQUES CILNDRICOS VERTICALES (NC-ISO 7507-1 [T]). MTODO DE LA LNEA PTICA DE REFERENCIA PARA TANQUES CILNDRICOS VERTICALES (ISO 7507-2).

y

MTODO DE TRIANGULACIN PTICA, PARA TANQUES CILNDRICOS VERTICALES (ISO 7507-3). MTODO ELECTRO-PTICO DE DISTANCIAS ORDENADAS MEDIANTE MEDICIONES INTERNAS (ISO 7507-4). MTODO ELECTRO-PTICO DE DISTANCIAS ORDENADAS MEDIANTE MEDICIONES EXTERNAS (ISO 7507-5).

y

y

LOS MTODOS GEOMTRICOS PUEDEN SER USADOS EN TANQUES CON UNA CAPACIDAD NOMINAL DE ALREDEDOR DE 50 M3 Y MS, QUE POSEAN FORMA GEOMTRICA REGULAR Y QUE NO PRESENTEN DEFORMACIONES

1.2.2 MTODO VOLUMTRICO (B2) EN

GENERAL SE USA PARA CUALQUIER TIPO DE TANQUE AUNQUE SE RECOMIENDA SEGN LA NORMA API 2555 PARA CAPACIDADES ENTRE 8 Y 80 M3 (COMO RESTRICCIN VOLUMTRICA).

LA

CALIBRACIN PUEDE REALIZARSE CON COMBUSTIBLE O AGUA, PREFIRINDOSE ESTE LTIMO COMO LQUIDO DE TRABAJO DEBIDO A QUE GARANTIZA MAYOR SEGURIDAD (LQUIDO POCO VOLTIL Y NO INFLAMABLE).

EL

MTODO VOLUMTRICO ES GENERALMENTE USADO PARA LA CALIBRACIN DE TANQUES DE LAS SIGUIENTES CATEGORAS:y y

y

TANQUES SOTERRADOS, DE CUALQUIER TIPO. TANQUES A NIVEL DEL SUELO O ELEVADOS SOBRE EL SUELO, CON CAPACIDAD NOMINAL HASTA 100 M3. TANQUES, DE FORMA NO ADECUADA PARA LA UTILIZACIN DE UN MTODO GEOMTRICO.

CONDICIONES1.

PARA EL AFORO:

Durante el aforo deben observarse todas las reglas de seguridad y contra incendios, necesario para la prevencin de accidentes de cualquier tipo. Se prefiere que el recipiente se encuentre totalmente vaco y limpio antes de comenzar el trabajo. Se establecen exigencias para el control de la temperatura tanto ambiental como del lquido de trabajo (agua o combustible). El recipiente deber ser hermtico.

2.

3.

4.

La TCT [T] resultante puede emplearse, como en los otros mtodos, como referencia para la instalacin de equipos de sondeo apropiados para la determinacin de la capacidad del tanque de manera automatizada

La calibracin volumtrica mediante dos procedimientos:

puede

hacerse

Por llenado Por vaciado

El primero es aconsejable para tanques soterrados debido a su posicin con respecto al suelo, la cual sera poco prctica en el procedimiento de vaciado. En ambos casos se utiliza un caudalmetro o tanque patrn, ya sea este ltimo porttil o estacionario.

Consiste en llenar (o vaciar) por etapas el tanque a calibrar y empleando una cinta con plomada se van midiendo los niveles de llenado, conformndose una tabla de volumen v.s nivel (TCT). Estas etapas son proporcionales a la capacidad y forma del tanque. El dimetro del tanque patrn de prueba deber ser menor que el del tanque a calibrar con el objetivo de obtener una buena precisin en las mediciones. En muchas ocasiones es necesario calibrar los fondos de los tanques cilndricos verticales utilizando este mtodo debido a las deformaciones irregulares que suelen sufrir estos debido a la presin del lquido.

1.2.3 MTODO GRAVIMTRICO.

Consiste en determinar la masa del tanque a calibrar inicialmente lleno de agua y despus de vaciarlo con bsculas de elevada precisin. La diferencia entre ambas mediciones permite calcular el volumen del tanque mediante la densidad del producto utilizado en la calibracin. Para elaborar la TCT se procede de igual manera que el mtodo volumtrico. Se realizan las correcciones correspondientes por efecto de la temperatura sobre la densidad del agua as como las propias debido al peso.

1.3) ESPECIFICACIONES PARA TANQUES ESPECIALES.

1.3.1 Tanques Esfricos Mtodo Geomtrico Debido a la propia forma esfrica del tanque la medicin externa con metodos ateriores se complica. Es por ello que se procede a calcular el volumen total de la esfera tomndose fundamentalmente tres medidas. La primera consiste en medir con una cinta mtrica la lnea media de la esfera y las siguientes dos mediciones pasando verticalmente por los polos y formando en este punto un ngulo de 90. El clculo de volmenes parciales a diferentes alturas de medicin se har mediante frmulas o una tabla de Volumen parcial v.s Nivel de lquido medido en el interior de la esfera.

En este tipo de tanque se establecen dos lneas de capacidad principales. Una de ellas se denomina lnea de capacidad de fondo situada en el punto inferior interno del tanque que pasara tangencialmente y otra en el punto superior del interior del tanque denominada lnea tope de capacidad. En estos tanques no existe agua libre en el fondo

MTODO VOLUMTRICO.

Como primer paso el tanque debe llenarse con agua hasta alcanzar su capacidad total. Posteriormente se ir descargando el agua en tanques patrones ya calibrados. luego se efectan las mediciones de volumen por cada pulgada que baje el nivel en el interior del tanque esfrico, en las zonas que comprenden el 1/4 inferior y el 1/4 superior de su lnea central y cada 5.08 cm. en la zona intermedia quedando establecida de esta forma la T.C.T.

1.3.2 TANQUES ESFEROIDALES

Mtodo Volumtrico

Son un caso bastante semejante a los esfricos a la hora de construir la T.C.T aplicando el mtodo volumtrico con la diferencia de que estos poseen las lneas de capacidad superior e inferior de manera diferente por lo que las etapas de llenado o vaciado se establecen de la manera siguiente: Se debe introducir agua hasta alcanzar la lnea de capacidad superior e ir descargndola en los tanques patrones, de manera que queden registrados los volmenes drenados por cada pulgada comprendida entre el 1/4 inferior y el 1/4 superior de la distancia entre las lneas de capacidad superior y de fondo, y cada 2 (5.08 cm.) en el tramo intermedio. Como paso final construir la TCT mostrando los volmenes parciales contra altura de llenado.Mtodo Geomtrico Debido a que estos tanques no son muy comunes, si se desea conocer la calibracin por este mtodo referirse a la norma API 2552.

1.3.3 CASO ESPECFICO DE TANQUES HORIZONTALES PARA ALMACENAR GAS LICUADO (SISTEMA DE CIRCUITO CERRADO O TANQUE PRESURIZADO).

La TCT en este caso quedar conformada segn el mtodo volumtrico pero con la especificidad de trabajar ya no con mediciones de altura basada en unidades de longitud contra volumen parcial, sino con el tanto por ciento de las etapas de llenado vs. volumen parcial debido a que el equipo encargado de realizar el inventario de nivel indica la proporcin de lquido en el interior del tanque con relacin a la altura total del mismo, por lo que al introducir la lectura del equipo en la TCT, esta nos dar el volumen correspondiente al tanto por ciento ocupado por el producto en el tanque.

RESUMEN

DE LOS MTODOS DE CALIBRACIN SEGN EL

TIPO DE TANQUE

Tipo de tanque Cilndricos Verticales Cilndricos Horizontales Esferas Esferoides Carros Cisternas Ferro Cisternas

Mtodo de Calibracin Geomtrico* Volumtrico Volumtrico** Volumtrico*** Volumtrico Volumtrico

Tabla: Mtodo de Calibracin ms usado segn tipo de tanque.

* Tambin podr usarse el Mtodo Volumtrico cuando la capacidad del tanque sea pequea. ** En casos especficos se utilizar el mtodo geomtrico (ver Anexo [A 3.1]) *** Si se desea calibrar mediante el mtodo geomtrico ver norma API 2552.

1.4) RECALIBRACIN.

Las Normas son dependientes de cada pais y fiscalizadas por su respectivo ente de control, donde se tienen los intervalos mximos que se le deben realizar a la nueva calibracin de tanques, ya sea debido a la deformacin sustancial que sufren sus planchas causado por la presin del producto o a la incorporacin de nuevos elementos en la pared interior del tanque. Tambin se recalibrar cuando el tanque se haya reparado total o parcialmente, segn programas de mantenimiento, por daos fsicos, o cuando vaya a almacenar un producto que difiera en densidad del que fue concebido en los clculos de la TCT.

1.4.1 FENMENO DE DILATACIN DEBIDO A LAPRESIN DEL LQUIDOConocida la densidad del lquido contenido en el tanque a la temperatura de almacenamiento, el dimetro nominal del tanque, el mdulo de elasticidad del acero de sus paredes, as como la altura y espesor de cada rolo, podr ser calculada la dilatacin del casco del tanque debido a la carga de presin. La manera en que se modifican los registros de calibracin con el objetivo de tener en cuenta la expansin debido al empuje horizontal del lquido sobre las paredes del tanque suele traer cierta confusin. Para explicar este principio se considera un tanque donde la cota del nivel del producto se localice a la altura del primer rolo. En este ocurre una pequea dilatacin debido a los efectos de la carga a presin pero sin afectar a los anillos o rolos superiores. Si se vierte ms producto en el interior del tanque hasta que este alcance la cota superior del segundo rolo las planchas que lo conforman sufren una ligera dilatacin, pero en este caso, las que conforman la estructura del primer rolo sufren una mayor deformacin debido al incremento de la carga a presin.

Si en un principio se consider que las paredes del tanque eran paralelas analizando puntos diametralmente opuestos de su seccin transversal, despus que se realiza el llenado del mismo, el rea de esta seccin se incrementar en direccin de la base del tanque. Para disminuir este efecto expansivo y con el objetivo de resistir los mayores valores de presin que se originan en el fondo del tanque se determin dar mayor espesor a aquellas planchas que conforman el rolo de la base e ir disminuyendo dicho espesor a medida que va aumentando la altura del tanque.

1.4.2 FENMENO DE LA CADA DEL TECHO

el fenmeno de la deformacin ya sea de las paredes como del fondo debido a la carga a presin del lquido almacenado.

La presin que acta sobre las paredes del tanque, la cual se incrementa a medida que aumenta la profundidad, causa un efecto de expansin. Debido a que el casco y el fondo estn rgidamente empotrados se originan deformaciones locales, las cuales causan que el plato del fondo tienda a curvarse en la zona de unin con la pared y provoque un levantamiento del cimiento.

La deformacin de las planchas conlleva a una cada del techo localizada cerca del espaldn del tanque alterando de esta forma las mediciones de aforo que se le realizarn posteriormente. Tanto el fenmeno de la deformacin del fondo, como el de la cada del techo, tienden a aumentar cuando el tanque se encuentra a su mxima capacidad. Si en el fondo existe una mayor deformacin que en el techo, la altura de referencia de aforo se incrementar dando datos errneos de medicin y en caso contrario esta disminuir.

NORMAS APLICABLES ASTM American Society for Testing MaterialsAPI American Petroleum Institute NFPA National Fire Protection Association STI Steel Tank Institute UL Underwriters Laboratories Inc. (E.U.A.)ULC Underwriters Laboratories of Canada En nuestro pas, comnmente se disea segn normas API que hacen referencia a los materiales fijados por las normas ASTM, y se siguen las normas de seguridad dadas por NFPA.

NORMAS APLICABLES API 650: es la norma que fija la construccin de tanques soldados para el almacenamiento de petrleo. La presin interna a la que pueden llegar a estar sometidos es de 15 psig, y una temperatura mxima de 90 C. Con estas caractersticas, son aptos para almacenar a la mayora de los productos producidos en una refinera. Hay otras adems de esta (API 620, API 12B, etc.) Para productos que deban estar a mayor presin (ej.. LPG) hay otras normas que rigen su construccin. En aplicaciones especiales, se utilizan tanques criognicos (ej.. Almacenamiento de gas natural licuado), que se rigen por una norma especfica.

BIBLIOGRAFA

Abacus Internacional. Curso Manual Cubapetrleo (CUPET).12-16 de julio, 1999.

de

Norma Internacional API 2552. Calibracin de Tanques Esfricos y Esferoidales. American Petroleum Institute,1992. MINBAS. Procedimientos e instrucciones tcnicas para la ejecucin de las operaciones vinculadas a la actividad de distribucin de las unidades de CUPET .Junio, 2000.