Procedimiento Tks Verticales

abc PROCEDIEMINTO SECTOR OIL, GAS AND CHEMICALS Seccin: RD 1P2 OM Revisin: 0.0 Fecha: 25/06/2005 Autor: Elmer J. Ditta Aprobado: P. Clavijo

Ttulo: CALIBRACION DE TANQUES CILINDRICOS VERTICALES

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1. OBJETIVO 4

2. RESPONSABILIDADES 4

3. CAMPO DE APLICACIN. 4

4. GENERALIDADES 4

5. CALIBRACIN PARTE CILINDRICA DE UN TANQUE VERTICAL 5 5.1. CALIBRACION GEOMETRICA 5 5.1.1. Practicas generales 5 5.1.2. Equipos y/o materiales 6 5.1.2.1. Cintas para la medicin de alturas, longitud de cilindro y dems 6 5.1.2.2. Cintas para la medicin de permetros o strapping 7 5.1.2.3. Elementos Accesorios 7 5.1.3. Tolerancias en las mediciones 7 5.1.4. Medidas de las circunferencias en un tanque vertical 8 5.1.5. Procedimientos y datos de campo a recolectar 13 5.1.6. Procedimiento de clculo 18 5.1.6.1. Correcciones a los permetros 18 5.1.6.1.1. Correcciones por levantamiento de la cinta 18 5.1.6.1.2. Correccin por el espesor de lmina 19 5.1.6.1.3. Expansin y contraccin de las lminas debido a la cabeza de lquido 19 5.1.6.2. Efecto de la temperatura de la coraza en las lminas del tanque 20 5.1.6.3. Efecto de la inclinacin 21



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5.2. CALIBRACION OPTICA 21 5.2.1. Definiciones 22 5.2.2. Equipos 22 5.2.3. Verificacin equipo ptico 23 5.2.4. Determinacin del nmero estaciones horizontales 23 5.2.5. Procedimiento 26 5.2.6. Clculo 27 5.2.6.1. Determinar los radios de cada uno de los anillos del tanque 27 5.3. CALIBRACION VOLUMETRICA 29 5.3.1. Condiciones al momento de la calibracin 30 5.3.2. Equipos y/o materiales 30 5.3.3. Precauciones y recomendaciones 31 5.3.4. Descripcin y datos de campo a recolectar. 31 5.3.4.1. Calibracin con contadores de flujo 31 5.3.4.2. Calibracin con serafines 32 5.3.5. Correcciones en las mediciones 32

6. CALIBRACIN DEL FONDO 33

6.1. CALIBRACION VOLUMETRICA 33 6.1.1. Equipos 36 6.1.2. Procedimiento 36 6.1.3. Precauciones y recomendaciones 37 6.1.4. Descripcin y datos de campo a recolectar 37 6.1.4.1. Calibracin con contadores de flujo 37 6.1.4.2. Calibracin con serafines 38 6.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO 38 6.2.1. Equipos 39 6.2.2. Procedimiento 39



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7. TECHOS FLOTANTES 39

8. GUIAS PARA RECALIBRACION Y RECALCULO DE TANQUES VERTICALES 42

8.1. RECALCULO 42 8.1.1. DEFINICION 42 8.1.2 GUAS PARA RECALCULO 42

8.2 RECALIBRACIN 44 8.2.1. DEFINICION 44 8.2.2 GUAS PARA RECALIBRACIN 44

9. PRECAUCIONES DE SEGURIDAD 46

9.1. CONDICIONES AMBIENTALES 46 9.2. PERMISO DE TRABAJO 47 9.3 . ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL 47

10 DOCUMENTO FINAL 48

11 REFERENCIAS BILIOGRAFICAS 48



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1. OBJETIVO

El presente documento tiene por objeto describir los mtodos utilizados por SGS Colombia S.A., en la determinacin de la capacidad real de almacenamiento de tanques verticales.

2. RESPONSABILIDADES

La ejecucin de las actividades descritas en este procedimiento sta a cargo del Tcnico o el Ingeniero que ejecute la toma de datos de campo.

3. CAMPO DE APLICACIN. Este documento es aplicable para la toma de datos de campo en la calibracin de tanques cilndricos verticales con techos fijos o flotantes, construidos en acero u otro metal; soldados, remachado, atornillado o solapamiento, tanques que se encuentren inclinados y que presenten fondos sean esfricos, elpticos o planos.

4. GENERALIDADES

El aforo de un tanque vertical implica la calibracin de la parte cilndrica del tanque y la calibracin de la parte cnica del fondo (Figura 1).

CU

ERPO

D

EL

CIL

IND

RO

FONDO

Mtodos de Calibracin: Geomtrica Volumtrico ptica

Mtodos de Calibracin: Levantamiento Topogrfico Volumtrico Por planos

Figura 1. Tanque Vertical



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5. CALIBRACIN PARTE CILINDRICA DE UN TANQUE VERTICAL El cuerpo del cilindro de un tanque vertical se puede calibrar utilizando tres mtodos los cuales son los siguientes:

Geomtrico

Volumtrico

ptico 5.1. CALIBRACION GEOMETRICA

Este mtodo se basa en el uso de una cinta de medicin (strapping) con la cual se obtiene las circunferencias o permetros de cada uno de los anillos del tanque, permitiendo el clculo de los dimetros y por consiguiente del volumen del tanque.

5.1.1. Practicas generales

Para la toma de mediciones se requieren que la superficie exterior y/o interior del tanque este limpia y libre de polvo, xido o cualquier sustancia extraa, incluyendo residuos de productos adheridos a los lados del tanque.

Si el tanque es nuevo, las mediciones deben tomarse solo despus que este haya sido llevado a su presin mxima de trabajo o llenado a su mximo nivel con un lquido tan denso como el que se espera contener. Este requerimiento generalmente se satisface con la prueba hidrosttica.

Cambios en el nivel del producto podran ser tolerados durante las mediciones dependiendo de las caractersticas de construccin del tanque y de su capacidad ver (tabla 1)

Todas las mediciones y datos tomados en el tanque deben ser registrarse de manera legible y preferiblemente deben ser tomadas en un solo da.



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Tabla 1. CONDICIN DEL TANQUE DURANTE LA CALIBRACIN Capacidad tanque ( barriles) Observaciones

500 Pueden ser medidos con cualquier nivel de producto. Pequeos movimientos de producto pueden ser tolerados.

Atornillado Pueden ser medidos con cualquier nivel de producto. El producto no debe estar movindose

< 500

Soldado o remachado Podr medirse si el nivel de producto en el tanque es 2/3 de su nivel de llenado. Pequeos movimiento de lquido son tolerados

5.1.2. Equipos y/o materiales

Los equipos y/o materiales que a continuacin se enumeran son necesarios para poder realizar correctamente la toma de datos y podrn ampliarse por el Responsable Tcnico, en funcin de las necesidades de cada tanque almacenamiento.

5.1.2.1. Cintas para la medicin de alturas, longitud de cilindro y dems

Para estos fines se utiliza una cinta mtrica en acero, de longitud adecuada a la altura del tanque objeto de la calibracin, entre 10 y 12 mm (3/8 a plg) de ancho y entre 0.2 y 0.3 mm (0.008 a 0.012 plg) de espesor. La graduacin de la cinta debe ser de 1 mm (1/32m plg).

Una cinta de caractersticas similares deber utilizarse para las mediciones de nivel del lquido contenido en el tanque una vez que ste haya sido puesto en servicio.



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5.1.2.2. Cintas para la medicin de permetros o strapping

Una cinta de acero de longitud apropiada al tamao del tanque a calibrar es usada, pudiendo sta variar entre 100 y 500 pies y no excediendo los 6 mm (1/4 plg) de ancho y 0.25mm (0.01 plg) de espesor. Esta tendr, al menos, un extremo graduado que permita leer 1.5 mm (1/16 plg) estar graduada en su totalidad en pies, dcimas y centsimas de pies.

Al momento de toma de datos con la cinta strapping esta deber aplicarse una tensin igual a la cual fue calibrada

5.1.2.3 Elementos accesorios

Entre otros materiales que se necesitan tenemos: dinammetros, pinzas para cinta, termmetro, cuerdas, tizas y elementos de seguridad.

5.1.3. Tolerancias en las mediciones

Los lmites permitidos para la toma de los datos estn dados por la tabla No 2

Tabla 2. TOLERANCIAS EN LAS MEDICIONES Tipo de medicin Lmites Tolerancia

Permetros 0.005 pies o su equivalente en mm Mediciones en el tanque 1/16 plg o 1 mm Termmetros 1F ( o 0.5 C) Accesorios 1/8 plg ( o 3 mm)



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5.1.4. Medidas de las circunferencias en un tanque vertical

Los sitios de medicin para determinar las circunferencias en un tanque vertical estn determinados por las caractersticas de construccin del tanque (tabla 3).

TABLA 3. Puntos de medicin de permetros de acuerdo al tipo de tanque a TIPO DE CONSTRUCCIN SITIOS DE MEDICIN

Soldado, con uno o ms anillos Al 20% y 80% del anillob ( Figura 1 )

Remachados, arreglo shingled En el punto ms bajo de cada anillo y 1 pie (300 mm) por debajo del punto ms alto del anillo. ( Figura 2 )

Remachados, arreglo adentro/afuera

En el punto ms bajo que quede por encima del remache en cada anillo y 1 pie (300 mm) por debajo del punto ms alto del anillo.

Remachados, combinacin de arreglos adentro/afuera con shingled

En el punto ms bajo que quede por encima del remache en cada anillo y 1 pie (300 mm) por debajo del punto ms alto del anillo. ( Figura 3 )

Remachados y con laminas solapadas

Al 25% y 75 % de cada anillo

Atornillado, con laminas solapadas Al 25% y 75 % de cada anillo ( Figura 4 ) Atornillado, con pestaas Al 75 % de cada anillo a Los puntos donde se hagan las lecturas deben estar a ms de 2 pies (600mm) de cualquier soldadura vertical

b Si las mediciones de permetro indican inusuales variaciones o distorsiones, medidas

adicionales deben ser tomadas para tener un mejor perfil del dimetro.

Si por caractersticas de construccin del tanque los permetros no pueden ser medidos en los sitios dados en la tabla 3, un camino lo ms cercano al centro del tanque puede ser tomado, quedando registrado en los datos de campos la razn de dicha escogencia.



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Figura 1. Localizacin de las medidas para un tanque vertical soldado



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Figura 2. Localizacin de las medidas para un tanque vertical remachado - arreglo shingled



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Figura 3. Localizacin de las medidas para un tanque vertical remachado - combinacin de arreglos adentro/afuera con shingled



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5.1.5. Procedimiento y datos de campo a recolectar.

La calibracin geomtrica se lleva a cabo aplicando las instrucciones del Manual of Petroleum Management Standard. Chapter-2 Tank Calibration Section 2: Measurement and Calibration of Upright Cylindrical Tanks by the Manual Tanks

Figura 4. Localizacin de las medidas para un tanque vertical atornillado con lminas solapadas



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Strapping Method, en el cual una serie de mediciones internas o externas en el tanque permite calcular el volumen, utilizndose el siguiente procedimiento:

a) Medir por duplicado en cada uno de los anillos la circunferencia del tanque con la cinta strapping, registrndose el promedio de estas medidas. La zona por donde debe pasar la cinta strapping esta determinada por las caractersticas de construccin del mismo (Tabla 3) y la diferencia entre las dos mediciones consecutivas debe estar entre las tolerancias establecidas por la tabla 4

La cinta strapping de trabajo deber quedar sometida a la misma tensin a la cual fue calibrada

Tabla No 4. Tolerancia en la mediciones de circunferencia

SISTEMA INGLES Tolerancia SISTEMA

INTERNACIONAL Tolerancia

Hasta 150 pies 0.01 pies Hasta 30 m 2 mm De 150 pies a 300

pies 0.02 pies De 30 a 50 m 4 mm

De 50 a 70 m 6 mm De 70 a 90 m 8 mm Mas de 300 pies 0.03 pies Mas de 90 m 10 mm

b) Cuantificar los levantamientos de la cinta en las mediciones de circunferencia. En el caso de un tanque soldado contar el nmero de soldaduras verticales y medir el ancho y espesor de estas por anillo, y en el caso de un tanque con solapamientos entre lminas contar el nmero de solapamientos y medir su espesor.

En caso que la cinta pase por un resalto se debe registrar el nmero de resaltos, su ancho y espesor



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c) Medir la altura cilndrica del tanque con la cinta sounding La altura cilndrica es la distancia existe entre ltimo y el primer anillo y debe ser determinada en un punto cercano al punto de referencia Mediciones adicionales en otros puntos del tanque deberan realizarse y registrarse en un dibujo suplementario del tanque para chequear y describir una posible o conocida condicin en el tanque, tal como inclinacin, plato de medicin o falso fondo. Estas condiciones en el tanque deben ser establecidas a fin de determinar la altura cilndrica efectiva (figuras 5 y 6), ya que ella establece los lmites inferior y superior de las tablas de aforo.

El lmite superior de la tabla de aforo esta dado por Altura cilndrica efectiva Altura mxima de llenado dado por el cliente debido a las condiciones en que

opera el producto, por ejemplo una limite de llenado dado por una cavidad o rebosadero a partir del cual el producto se derramara.

d) Medir la altura de cada uno de los anillos con ayuda de un flexo metro

e) Medir la altura de referencia con la cinta sounding. El sitio donde se realiza esta medicin debe marcarse con el fin de uniformar mediciones posteriores que se hagan de nivel de producto en el tanque.



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Figura 5. Altura cilndrica efectiva techo cnico



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f) Caracterizar cada uno de los accesorios como vlvulas, manholes, sumideros, soportes, serpentines, entre otros, que pueden afectar positiva o negativamente el volumen del tanque

Figura 6. Altura cilndrica efectiva techo flotante



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Los accesorios externos del tanque deben medirse en cuanto a dimetro, longitud y altura (Figura 7). Si la calibracin se hace con producto en el tanque todos los datos de los accesorios internos se obtendrn por medio de planos.

g) Determinar la zona crtica del techo flotante o membrana en caso que el tanque tenga uno y registrar su peso. Si el tanque se encuentra con producto y tiene alguna de estas estructuras la zona crtica se determina mediante planos.

El lmite inferior (Posicin A figura 12) de la zona crtica corresponde a la distancia que hay entre el fondo y la estructura ms baja del techo flotante. El lmite superior (Posicin B figura 10) es el distancia que hay entre el fondo y el punto en el cual el ltimo soporte del techo queda libre, el cual corresponde a la mitad del suporte del techo o del flotador

Por encima de la zona crtica toda la estructura flota, desplazando una cantidad de lquido igual a su peso.

h) Registrar las condiciones de calibracin: Presin, temperatura de la cinta, temperatura de la coraza del cilindro. Si la calibracin se hace con producto se debe

Figura 7. Toma medidas de los accesorios del tanque



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registrar adems su temperatura y densidad, as como medir con la cinta sounding el nivel de producto.

i) Otros datos a registrar que son suministrados por el cliente son: Material del tanque, espesor de pintura externa e interna, la altura mxima de llenado, nivel mximo de llenado, los espesores de lmina por anillo, temperatura y densidad del producto a almacenar, as como la capacidad, altura y dimetro nominal del tanque.

5.1.6 Procedimiento de clculo

5.1.6.1. Correcciones a los permetros

5.1.6.1.1 Correcciones por levantamiento de la cinta

El valor encontrado en el campo para los permetros de los anillos debe ser corregido de acuerdo al tipo de levantamiento que tenga la cinta. a) Levantamiento por soldaduras

N = Nmero de levantamientos/ anillos = Espesor del levantamiento (plg)

w = Ancho del levantamiento (plg) d = Dimetro Nominal del tanque

(plg)

b) Levantamiento por solapamiento de lminas

dN

dwNpiesCorreccion *

38

122)( +=

dNpiesCorreccion

2*

34)( =



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5.1.6.1.2 Correccin por el espesor de lmina

Interior =pi* ( exterior-2*t) t = espesor de los anillos

5.1.6.1.3 Expansin y contraccin de las lminas debido a la cabeza de lquido

Esta correccin no es necesaria en tanques con capacidades menores a los 500 barriles. El efecto de la cabeza de lquida es incluido ajustando las de campo a una condicin de cero stress o tanque vaco.

C = permetro corregido a cero stress W=densidad del lquido (pies/cm3) h = altura de liquido (pies)

C = Permetro medido (pies) E = Modulo de elasticidad del acero (29000000 psi) t = espesor de anillo (plg)

Entonces el volumen del tanque se corrige debido a la expansin que sufren las lminas a medida que aumenta la cantidad de lquido.

Correccin en el volumen v v = 0 (primer anillo)

+=

2

2

1

13

**4

**)(t

ht

hE

dWanillotercerv pi

=

1

13

**4

**)(t

hE

dWanillosegundov pi

+++=

1

1

2

2

1

13

....**4

**)(n

n

t

ht

ht

hE

dWanillonv pi

tEChWC

***2**

2

pi=



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V = volumen adicional como resultado de la cabeza de lquido d = dimetro nominal del tanque h1; h2, .. = altura de los anillos t1, t2. = espesor de lmina de los anillos

5.1.6.2. Efecto de la temperatura de la coraza en las lminas del tanque.

La diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura de lquido ocasiona expansin o contraccin de laminas de acero del tanque, por ello es necesario determinar la temperatura de la coraza del tanque Ts

TL = Temperatura del liquido

Ta = Temperatura ambiente

El factor de correccin (KC) se calcula por medio de la ecuacin .. KC = 1+ (12.4*10-6*TS) + (4.0*10-9*TS2), donde TS = TS- 60 F

Volumen corregido del tanque = V a 60F * KC

Para tanques aislados la temperatura de la coraza esta muy cerca de la temperatura del lquido por lo se puede aproximar que TS = TL.

El factor de correccin por la temperatura de la coraza se aplica para tablas que estn a 60F y no tiene relacin alguna con las correcciones que haya lugar por expansin o contraccin del producto con factores

8)*7( TaTT LS

+=



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5.1.6.3. Efecto de la inclinacin

Si la inclinacin del tanque es mayor al 1.4 % la siguiente ecuacin determina el porcentaje de correccin que se le debe hacer al volumen:

m = inclinacin por pie de la altura cilndrica

5.2. CALIBRACIN PTICO

El Mtodo ptica (ORLM) es un mtodo alternativo al Mtodo Geomtrico (MSTM) para la determinacin del dimetro del tanque. La principal diferencia entre el ORLM y el MSTM es el procedimiento utilizado para la medicin del dimetro del tanque a lo largo del cilindro en puntos diferentes al primer anillo.

En el primer anillo el dimetro es mede manualmente utilizando una cinta obtenindose el dimetro de referencia y partir de all desviaciones con respecto a este son medidas en el resto de los anillos en diferentes estaciones verticales y horizontales utilizando un equipo ptico.

La exactitud en las mediciones de circunferencias del tanque son puntos crticos en la determinacin del volumen del lquido. Estas mediciones son influenciadas por errores aleatorios asociados con las mediciones fsicos, as como por los errores sistemticos asociados con el instrumento o procedimiento utilizado. La combinacin de errores aleatorios y sistemticos tiene un impacto significativo en la precisin o exactitud de cualquiera medicin. El ORLM es tan preciso como el MSTM y puede ser utilizado como mtodo alternativo para la determinacin de circunferencias de tanques.

)11(*100 2 += mVolumenCorreccion



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En tanques aislados, el aislamiento debe retirarse si se desea aplicar el ORLM. En tanques con visibles abolladuras, o con otras seales visibles de dao o deformaciones deben ser reparados antes de realizar cualquier calibracin.

5.2.1. Definiciones

Los siguientes trminos son aplicables a este mtodo.

Estacin Horizontal: Es un preestablecida posicin en el plano horizontal a nivel del suelo a lo largo de la circunferencia del tanque.

Estacin Vertical: Es una preestablecida posicin en el plano vertical a lo largo del cilindro, correspondiente a estacin horizontal dada

Medida: Es el valor observado a travs de un instrumento ptico en la escala de un carro magntico en cada estacin vertical.

Medida de referencia: es la medicin observada por medio de un instrumento ptico en la escala de un carro magntico en el anillo del fondo.

Equipo ptico: es una plomada ptica o teodolito equipado con un nivel de precisin.

5.2.2. Equipos

Los siguientes equipos son requeridos para el ORLM

Plomada ptica Base magntica o trpode que sirvan como soporte a la plomada ptica Carro magntico, con una regla horizontal graduada cada milmetro o 0.01 pies

usada para medir la medida en cada estacin horizontal. El carro magntico



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debe estar siempre en contacto con la pared del tanque y el cero debe estar lo ms cerca posible de la superficie del mismo. La exactitud en la escala de la regla debe verificarse con una cinta patrn. La combinacin entre la resolucin del equipo ptico y la exactitud de la regla debe permitir realizar mediciones de 0.005 pies (1 mm) en cualquier estacin vertical.

Cintas sounding. Vase seccin 5.2.1.1. Equipos para el Mtodo Geomtrico Cinta Strapping. Vase seccin 5.2.1.2. Equipos para el Mtodo Geomtrico Dinammetros, pinzas para cinta, termmetro, cuerdas, tizas y elementos de

seguridad

5.2.3. Verificacin equipo ptico

La plomada ptica debe estar nivelada en los tres ejes en cada estacin horizontal. La perpendicularidad del rayo ptico de la lnea de referencia vertical debe verificarse siguiendo los siguientes pasos

a) El carro magntico se mueve a lo largo del tanque pudindose leer en cada estacin la lectura en la regla. Durante estas mediciones la plomada ptico no debe moverse durante.

b) El instrumento ptico se rota 180 grados y la lectura en la regla debe seguir notndose. La diferencia entre dos mediciones en el mismo punto debe ser 0.005 pies (1mm)

c) Los pasos a) y b) se repiten aleatoriamente en tres estaciones horizontales (incluyendo la primera estacin) durante la calibracin.



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5.2.4. Determinacin del nmero estaciones horizontales

Antes de la calibracin el tanque debe sido sometido a una prueba hidrosttica y de ser posible esta debera realizarse 24 horas antes de la calibracin.

El nmero mnimo de estaciones horizontales es determinado por la tabla 5, sin embargo un nmero de estaciones mayor al recomendado puede escogerse siempre y cuando el nmero total de estaciones sea par. Las estaciones deben estar lo ms equidistante posible a lo largo del tanque

Tabla No 5 Dimetro del tanque versus Nmero mnimo de estaciones horizontales

Dimetro del tanque Pies Metros

Mnimo nmero de estaciones

50 15 8 100 30 12 150 50 16 200 70 20 250 85 24 300 100 30 350 120 36

Las estaciones horizontales deben escogerse de tal forma que en cada una de ellas el carro magntico pase a ms de 300 mm de la soldadura vertical ms cercano, si esto no es posible, puede escogerse otro camino que asegure esta condicin.

En el primer anillo la lectura debe hacerse en el 80% del anillo, pero si el rango del equipo ptico no permite realizar la lectura en esta estacin, ser este quien determine su localizacin.



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Para cualquier estacin horizontal al menos dos estaciones verticales deben ser establecidas, excepto para el primer anillo, tal y como lo muestra la figura 8.

Figura 8. Esquema de medidas tanque ptico



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5.2.5 Procedimiento

La calibracin puede realizarse a cualquier condicin de llenado, sin embargo no debe haber movimiento, transferencia o mezclado del lquido durante la calibracin. La temperatura, gravedad API y la altura de lquido debe registrase antes de la calibracin.

a) Medir la circunferencia de referencia del tanque utilizando la cinta strapping, la cual por lo general corresponde al 80% de la altura del primer anillo. Si por alguna razn (alcance de la plomada, obstculos insalvables) no es posible realizar mediciones con la plomada ptica en este anillo, se mide adems la circunferencia del tanque en el 20% del segundo anillo y se fija este como circunferencia de referencia.

b) Calcular el dimetro del tanque exterior con el permetro encontrado (circunferencia de referencia)

c) Establecer el nmero de estaciones horizontales en el tanque de acuerdo a la tabla No 5

d) Establecer la distancia entre cada estacin dividiendo la circunferencia de referencia entre el nmero de estaciones horizontales y marcar cada estacin en el tanque

e) Ubicar y nivelar la plomada ptica. Este debe estar en una posicin estable y no debe moverse mientras el carro avanza por el tanque en cualquier estacin horizontal.

f) Verificar la perpendicularidad para la primera estacin horizontal y registrar la medida de referencia

g) Mover verticalmente el carro magntico a lo largo del tanque y tomar las medidas de cada anillo.



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h) Despus que la lectura en el ltimo anillo ha sido registrado, se baja el carro al primer anillo y se repite en l la medicin. Si la diferencia entre las medidas de referencias es mayor a 0.005 pies (1mm) el procedimiento debe reiniciarse empezando con el paso e

i) Moverse a la siguiente estacin horizontal y repetir los pasos del e) al h) para todas las estaciones horizontales.

j) Despus que todas las medidas con el instrumento han sido tomadas, la circunferencia debe ser tomada utilizando la misma cinta patrn (paso a), siendo la diferencia entre las dos medidas no superior a 0.005 pies (1mm), de caso contrario todas las mediciones deben repetirse.

Cuando la aleta cortavientos esta localizada por debajo de la altura mxima de llenado, la circunferencia por encima de la circunferencia cortavientos debera realizarse utilizando cinta.

Seguir los procedimientos dados para el mtodo geomtrico del 5.1.5.b al 5.1.5.i

5.2.6 Clculo

5.2.6.1. Determinar los radios de cada uno de los anillos del tanque

Usando mediciones externas (figura 9), el radio externo es calculado as:

R1 = R (m1-a) = (C/2pi) (m1-a) Para n estaciones horizontales: R1 = (C/2pi) [ (m1-a) ] / n. De igual manera R2 = (C/2pi) [ (m2-a) ] / n,



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Figura 9. Determinacin de los radios internas por medidas externas.



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Los radios interiores se calculan restando los espesores de lmina de acuerdo al anillo:

Para el anillo del fondo (primer anillo) Ri = R t1 Para la primera medida del segundo anillo (20%) R1i = R1 t2 Para la parte superior del segundo anillo (80%) R2i = R2 t2.

Donde C = Permetro de referencia exterior R1, R2i = Radios exteriores del segundo anillo t1, t2 = espesor de lmina del segundo anillo a = medida de referencia m1, m2 = medidas individuales ledas por el instrumento ptico en el anillo 2 R1, R2i = radios internos en el segundo anillo correspondientes al 20 y 80% respectivamente.

Los radios en el resto de los anillos se calculan de igual forma. Una vez que todos los radios son determinados se procede a desarrollar los clculos en concordancia con los procedimientos descritos en 5.1.6, excepto por el numeral 5.1.6.1.2 ya que la correccin por espesor de lmina ya se ha tenido en cuenta.

5.3. CALIBRACION VOLUMETRICA

Este mtodo generalmente es utilizado cuando esta presenta alguna de las siguientes condiciones:

Tanques menores a 60000 L Tanques con alto grado de inclinacin Tanques con gran irregularidad en su forma, abolladuras, tanto en la parte

cilndrica como en fondo.



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La calibracin volumtrica se lleva a cabo de acuerdo a la norma API 2555 ASTM D-1406 Liquid Calibration of Tanks2, en el cual un volumen conocido de lquido es aadido al tanque ya sea utilizando un tanque patrn (serafn) o un contador, midindose la correspondiente altura de liquido, de esta forma, cada vez que una nueva cantidad lquido es adicionado se registra la altura de lquido alcanzado.

5.3.1. Condiciones al momento de la calibracin

Los procedimientos de calibracin que utilizan mediciones volumtricas requieren que la superficie interior del cilindro este limpia y seca, y en caso que el tanque sea nuevo, ste deber someterse a una prueba hidrosttica antes de la calibracin.

5.3.2. Equipos y/o materiales

Los equipos y/o materiales base para realizar la toma de datos de campo son:

Tanque patrn (serafn) para tanques entre 50 y 500 barriles, o en su lugar un para tanques con mayor capacidad contador de flujo. La calibracin con serafn generalmente es de alta precisin, pero requiere de mucho tiempo, por ello es ms prctico calibrar tanques grandes con un contador

Cintas de medicin sounding de las mismas caractersticas presentadas en el Mtodo Geomtrico.

Cinta para agua, mangueras, niples, pistolas, tuberas, llaves de tubos, motobombas y dems elementos utilizados en la conduccin de agua, as como termmetros y tizas.



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5.3.3. Precauciones y recomendaciones

Cuando se utilice contador la tubera de conduccin de agua o mangueras durante toda la calibracin debe quedar ligeramente presurizadas para evitar que el contador contabilice vapor o aire presente en las lneas de conduccin del agua.

Es recomendable realizar la calibracin en un nico da, sin interrupciones. Si por alguna razn esta condicin no se puede cumplir se deben registrar las temperaturas de los das para poder realizar las correcciones a que haya lugar por el cambio de temperatura.

5.3.4 Descripcin y datos de campo a recolectar.

5.3.4.1 Calibracin con contadores de flujo

Antes de empezar la calibracin, sera conveniente probar el contador de flujo en un serafn de tamao conveniente para establecer el factor de correccin ha que haya lugar por su uso

a) En el caso de utilizar contadores de flujo verificar que todas las mangueras y conexiones a la bomba estn bien ajustadas, para evitar la posibilidad que aire o vapor en la tubera pase por el contador y este lo registre como agua.

b) Determinar los incrementos de volumen convenientes para el tanque

c) Purgar el sistema y presurizarlo para evitar que aire quede atrapado dentro de la tubera.

d) En cada punto de medicin registrar la lectura en el medidor, la temperatura promedio del lquido suministrado por el contador, la temperatura promedio del lquido en el tanque de acuerdo a la tabla No 6, la velocidad de flujo de agua durante el intervalo y la altura de lquido alcanzada medida por la cinta strapping.



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Tabla No 6. Nmero de mediciones de temperatura en el serafn segn su capacidad Capacidad del tanque

(Gal) Mediciones de temperatura

Ubicacin de las mediciones

Menor a 100 1 Centro Entre 100 y 500 2 Al 33 y 66 % Mayores a 500 3

5.3.4.2 Calibracin con serafines

a) Verificar que tanto el serafn como el tanque a calibrar estn limpio y secos

b) Verificar que el serafn no tenga fugas

c) Colocar el serafn en un punto ms alto que tanque de forma tal que la vlvula de salida de agua del serafn quede ms alta que la boquilla de entrada de agua al tanque y as pueda el agua fluir por gravedad. d) Llenar el serafn hasta su nivel de aforo y registrar la temperatura de lquido en l.

e) Descargar el serafn, medir el nivel de lquido alcanzado en el tanque y anotar la temperatura promedio del lquido en el tanque a patronar de acuerdo a la tabla No 1.

f) Continuar con los pasos d ye hasta que el tanque se llene.

5.3.5. Correcciones en las mediciones

Utilizar la tabla I del apndice del API 25552 que establece el factor de correccin por la diferencia de temperaturas entre el serafn o contador y el tanque a patrones.

Corregir la lectura del contador de acuerdo a la velocidad de flujo de lquido y registrar



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6. CALIBRACIN DEL FONDO

Si el fondo del tanque es plano este no tendr ninguna influencia en la determinacin de la capacidad del tanque, pero si este es cnico hacia abajo o cnico hacia arriba o hemisfrico o elipsoidal o esfrico, se deber tener en cuenta su influencia ya sea a travs de mediciones fsicas o una calibracin volumtrica. Si se toman mediciones fsicas estas debern estar en concordancia con las establecidas por las figuras 10 y 11, en caso contrario se deber obtener la forma y pendiente del fondo a partir de planos.

Si el fondo presenta irregularidad e inestabilidad necesariamente deber utilizarse la calibracin volumtrica o un levantamiento topogrfico.

6.1. CALIBRACION VOLUMETRICA

Este mtodo generalmente es utilizado cuando esta presenta alguna de las siguientes condiciones:

Tanques menores a 60000 L Tanques con alto grado de inclinacin Tanques con gran irregularidad en su forma, abolladuras, entre otras.

La calibracin volumtrica se lleva a cabo de acuerdo a la norma API 2555 ASTM D-1406 Liquid Calibration of Tanks2, en el cual un volumen conocido de lquido es aadido al tanque ya sea utilizando un tanque patrn (serafn) o un contador, midindose la correspondiente altura de liquido, de esta forma, cada vez que una nueva cantidad lquido es adicionado se registra la altura de lquido alcanzado.



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Figura 10. Localizacin de las medidas para fondos convexos con segmentos esfricos, Hemiesferiscal y semielipsoidal



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Figura 11. Localizacin de las medidas para fondos cnicos

6.1.1. CONDICIONES AL MOMENTO DE LA CALIBRACIN

Los procedimientos de calibracin que utilizan mediciones volumtricas requieren que la superficie interior del cilindro este limpia y seca, y en caso que el tanque sea nuevo, ste deber someterse a una prueba hidrosttica antes de la calibracin.



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6.1. 2. EQUIPOS Y/O MATERIALES

Los equipos y/o materiales base para realizar la toma de datos de campo son:

Tanque patrn (serafn), o en su lugar un para tanques con mayor capacidad contador de flujo. La calibracin con serafn generalmente es de alta precisin, pero requiere de mucho tiempo para su realizacin, por ello es ms prctico calibrar tanques grandes con un contador

Cintas de medicin sounding de las mismas caractersticas presentadas en el Mtodo Geomtrico.

Cinta para agua, mangueras, niples, pistolas, tuberas, llaves de tubos, motobombas y dems elementos utilizados en la conduccin de agua, as como termmetros y tizas.

El equipo siguiente es recomendado, no siendo imprescindible. Otros equipos similares pueden ser utilizados siempre que se obtengan resultados semejantes. Constar de los siguientes elementos:

Flexo metros, de 2 y 5 m. de longitud, para medicin de niveles en el fondo del tanque.

Material de seguridad diverso, tal como cuerdas, guantes, cascos, cinturones de seguridad, etc.

Instrumentos de limpieza, para la eliminacin de grasas y barros que puedan encontrarse y dificultar cualquiera de las mediciones.

6.1.3. PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES

Cuando se utilice contador la tubera de conduccin de agua o mangueras durante toda la calibracin debe quedar ligeramente presurizadas para evitar que el contador contabilice vapor o aire presente en las lneas de conduccin del agua.



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Es recomendable realizar la calibracin en un nico da, sin interrupciones. Si por alguna razn esta condicin no se puede cumplir se deben registrar las temperaturas de los das para poder realizar las correcciones a que haya lugar por el cambio de temperatura.

6.1.4. Descripcin y datos de campo a recolectar

6.1.4.1 Calibracin con contadores de flujo

Antes de empezar la calibracin, sera conveniente probar el contador de flujo en un serafn de tamao conveniente para establecer el factor de correccin ha que haya lugar por su uso

a) En el caso de utilizar contadores de flujo verificar que todas las mangueras y conexiones a la bomba estn bien ajustadas, para evitar la posibilidad que aire o vapor en la tubera pase por el contador y este lo registre como agua.

b) Determinar los incrementos de volumen convenientes para el tanque

c) Purgar el sistema y presurizarlo para evitar que aire quede atrapado dentro de la tubera.

d) En cada punto de medicin registrar la lectura en el medidor, la temperatura promedio del lquido suministrado por el contador, la temperatura promedio del lquido en el tanque de acuerdo a la tabla No 6, la velocidad de flujo de agua durante el intervalo y la altura de lquido alcanzada medida por la cinta strapping.

Tabla No 6. Nmero de mediciones de temperatura en el serafn segn su capacidad Capacidad del tanque

(Gal) Mediciones de temperatura

Ubicacin de las mediciones

Menor a 100 1 Centro Entre 100 y 500 2 Al 33 y 66 % Mayores a 500 3



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6.1.4.2 Calibracin con serafines

a) Verificar que tanto el serafn como el tanque a calibrar estn limpio y secos

b) Verificar que el serafn no tenga fugas

c) Colocar el serafn en un punto ms alto que tanque de forma tal que la vlvula de salida de agua del serafn quede ms alta que la boquilla de entrada de agua al tanque y as pueda el agua fluir por gravedad. d) Llenar el serafn hasta su nivel de aforo y registrar la temperatura de lquido en l.

e) Descargar el serafn, medir el nivel de lquido alcanzado en el tanque y anotar la temperatura promedio del lquido en el tanque a patronar de acuerdo a la tabla No 1.

f) Continuar con los pasos d ye hasta que el tanque se llene.

6.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO

En el levantamiento topogrfico se pretende determinar las irregularidades que tiene el fondo mediante la determinacin de niveles de elevacin en puntos predeterminados en el fondo del tanque.

6.2.1. Equipos

Nivel ptico

Trpode y reglas de topografa

Cinta de medicin

Tizas, linterna



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6.2.2 Procedimiento

a) Establecer el nmero de estaciones dividiendo el dato de circunferencia obtenido entre 6, deben ser mnimo 6 estaciones y 24 estaciones mximas.

b) Marcar las estaciones horizontales y trazar radios desde el centro del tanque hacia cada una de las estaciones

c) Con la ayuda de un nivel ptico y una regla topogrfica tomar los niveles de elevacin comenzando desde la pared del tanque y avanzando hacia su centro a distancias predeterminadas de 0.5; 1.5; 2.5; 4; 6; 8; 10; 13; 16 m o ms si es necesario hasta llegar al centro del tanque

d) Medir el levantamiento en el punto en el punto de medicin

7. TECHOS FLOTANTES

El desplazamiento del techo flotante (figuras 12 y 13) da lugar a una deduccin por el peso de la estructura. La regin comprendida entre A y B se denomina zona crtica y es una zona de que no se puede calibrar de forma precisa con el mtodo geomtrico debido al hecho que la forma del techo varia en ella, y por tanto se hace necesario asumir una distribucin arbitraria en el desplazamiento del techo entre estos dos puntos.

El desplazamiento del techo flotante entre la zona critica es medido de forma ms precisa a travs de la calibracin lquida.



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Figura 12. Diagrama del techo flotante en su posicin de descanso (A) y flotante (B)

Figura 13. Techo flotante Pontn



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Teniendo en cuenta la diferencia de densidades entre fluido de calibracin generalmente agua y el producto a contener, por encima de la posicin B (figura 10) la capacidad del tanque debe ser corregida

W = peso techo flotante (lb) c = Densidad lquido de calibracin (lb/gal) p = Densidad del producto (lb/gal)

La tabla de aforo es exacta si la gravedad API del producto es constante, si esta llega variar es necesario hacer una tabla suplementaria a la nueva gravedad API. Este cambio en el volumen esta dado por la siguiente expresin

60 = Densidad del producto teniendo 60 API y 10 = Densidad del producto teniendo

10 API

Es importante confirmar con el operador o la persona a cargo si en el momento de la medicin el techo se encuentra en su posicin operacional, porque a menudo cuando este se encuentra en mantenimiento este se encuentra en posicin alta, y despus cuando el tanque entra de nuevo en operacin las patas son bajadas creando esta accin un error en la medicin.

Debido a que con el tiempo la forma del techo flotante y del fondo cambia es recomendable extender la zona crtica 2 plg o 50 mm por encima del punto B (figura 12) y 2 plg o 50 mm por debajo del punto A (figura 12).

=

pc

WgalCorreccion 11

*)(

=

1060

11*

50)(

WAPIporvolumendeunidadesCorreccion



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8. GUIAS PARA RECALIBRACION Y RECALCULO DE TANQUES VERTICALES

8.1. RECALCULO

8.1.1. Definicin: es el proceso del desarrollo de una tabla de calibracin basada en una anterior. Debe ser considerada cuando las variables operativas temperatura de la

coraza TS, gravedad API del producto y la altura de referencia del tanque varan.

8.1.2 Guas para recalculo

Una variacin en la temperatura del producto TL o de la temperatura ambiente Ta o ambas causaran cambio en la temperatura de la coraza TS. La tabla 7 da variaciones

permitidas en el TS para unos preseleccionados cambios en TL y Ta.

Tabla 7 Variacin en la Temperatura de la coraza

Variacin temperatura de la

coraza TS F

Variacin temperatura

ambiente Ta F

Variacin temperatura del producto TL F

Variacin aprox. en el volumen %

9 72 10 0.01

18 145 20 0.03

35 145 40 0.04

70 145 80 0.07

La tabla 8 podra utilizarse para calcular una nueva tabla de aforo en caso de que ocurran cambios permisibles en la gravedad especfica



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Tabla 8 Variaciones en la gravedad especfica

Variacin Gravedad Especfica % Variacin aprox. en el volumen %a

10 0.008 0.015

20 0.015 0.030

30 0.030 0.040

40 0.040 0.050

50 0.050 0.065

a Correcciones por la cabeza del lquido pueden ser ligeramente

mayores, dependiendo de los espesores de lmina.

Adicionalmente, debe ser considerada un recalculo de las tablas de aforo si la altura de referencia es modifica por cambios en el plato de medicin (datum plate) ya sea que este sea soldado o soportado nuevamente o si el techo flotante es reparado en forma tal afecta su peso y por ende cambiar la capacidad del tanque.

8.2. RECALIBRACION

8.2.1. Definicin

La recalibracin es el establecer una nueva tabla de calibracin a partir de la toma de unas nuevas medidas, debe ser considerada cuando variables medibles (espesor de lmina, dimetro, altura de referencia e inclinacin) y variables estructurales (accesorios, altura de referencia, reparaciones al tanque y al fondo) del tanque varan.



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8.2.2. Guas para recalibracin.

a) Variables medibles Verificacin del dimetro interior en el primer anillo, espesor del fondo e inclinacin se recomienda medir cada 5 aos, si alguna de estos tres parmetros excede los limites establecidos por las tablas 9, 10 y 11 debe contemplarse la recalibracin total del tanque Para tanques en transferencia por custodia. Las variaciones en el tanque deben ser calculadas despus de llevar al tanque a una condicin de cero stress o tanque vaco.

Tabla No 9 Espesor de lamina ( Primer anillo) Dimetro Nominal ( pies) Variaciones espesor, mma 50 300 1.5 - 3

a Espesor de anillo tomado en 8 diferentes puntos y promediados

Tabla No 10 Variaciones en el volumen con respecto al dimetro

Dimetro nominal del tanque (pies). Hasta: 50 100 150 200 250 300 Variacin en el volumen %

Variacin permisible en el dimetro, mma

0.01 0.02 3 4 4 5 6 7

0.02 0.03 4 5 7 9 10 12

0.03 0.04 4 7 10 12 15 18

0.04 0.05 5 9 12 17 20 24

0.05 0.06 6 10 15 20 25 30

a El dimetro del tanque es medio en condicin de cero stress



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Tabla No 11. Correccin por inclinacin

Inclinacin pies/100 pies

Factor correccin volumen %

Observaciones

1.4 0.010

1.6 0.013

1.8 0.016

2.0 0.020

2.2 0.024

2.4 0.0029

2.6 0.034

Medir la inclinacin en el mismo sitio

Calcular la variacin en la inclinacin teniendo en cuenta en el inicial y el final

Mxima variacin en la inclinacin permisible = 0.024%

Una variacin en la inclinacin del 0.005% debe ser considerada como significativa y ameritar recalibracin.

Los tanques cambian con el tiempo y el servicio, y cambios en el volumen pueden no ser fcilmente identificables mediante una inspeccin visual o los procedimientos anteriormente indicados, por ello es justificable que se haga una recalibracin cada 5 aos para tanque en transferencia por custodia.

b) Variable estructurales La recalibracin por cambios en las variables estructurales debe ser considerada en los siguientes casos:

Si hay un cambio en los accesorios que involucre un cambio en el volumen del tanque.

Si modificaciones en la coraza del tanque son realizadas, por ejemplo ventanas para sobre flujo que sean cortadas o cualquier soldadura que se haga de nuevo.

Si la altura de referencia es modifica por cambios en el plato de medicin (datum plate) ya sea que este sea soldado o soportado nuevamente.

Si el techo flotante es reparado en forma tal afecta su peso y por ende cambiar la capacidad del tanque.



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Si algn trabajo de importancia es realizado en el fondo del tanque, debe hacerse la recalibracin total del tanque con un nuevo levantamiento topogrfico del fondo.

9. PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

Antes de iniciar la labor se debe realizar el anlisis de seguridad de tareas, segn lo especificado en el procedimiento anlisis de riesgos de tarea.

9.1. CONDICIONES AMBIENTALES

No podrn realizarse la toma de datos en campo, para la calibracin de tanques, cuando las condiciones ambientales sean:

Lluvia

Vientos medianamente fuertes

Niebla con baja visibilidad.

Nieve o hielo:

Para evitar riesgos fsicos a los operarios, debern observarse en todo momento los mtodos de seguridad ms exigentes para prevenir cualquier accidente. Si se utilizan escaleras de mano, stas debern inspeccionarse y verificar los peldaos. No se debe prolongar esta escalera a ms de su longitud normal de trabajo. Para realizar correctamente las mediciones, los tanques debern estar acondicionados para que puedan realizar segn los procedimientos definidos en las normas de aplicacin o procedimientos internos y/o pactados con el cliente, de tal forma que no comprometa la objetividad del resultado ni la seguridad del personal. Los tanques, si es necesario trabajar en su interior, debern estar limpios y desgasificados y el nmero de personas necesarias para el equipo de medicin



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depender de las dificultades del tanque, generalmente con 2 personas, una de ellas con experiencia en la medicin, sern necesarias. Todas las mediciones y los detalles descriptivos tomados a pie del tanque debern ser comprobados y registrados por escrito en su correspondiente informe de campo.

9.2. PERMISO DE TRABAJO:

Es necesario verificar con el responsable de seguridad del lugar la necesidad o no de diligenciar permisos para trabajo en fri, caliente y altura segn sea el caso para la realizacin de la labor.

9.3. ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL

Para la ejecucin segura de la labor, el inspector debe contar con botas de suela antideslizante, overol de dotacin, casco, gafas y de ser necesarios guantes, arns de cuerpo entero con sus respectivos aparejos (este se anclar debidamente, a la lnea de vida, s el lugar donde se realiza la medicin cuenta con los respectivos aditamentos).

10 DOCUMENTO FINAL

El documento final de este trabajo consiste en una tabla de aforo donde se encuentra consignado la calibracin del fondo, calibracin del cilindro y los incrementos por milmetros del tanque, estas tablas son procesadas por sistema computarizado, siguiendo instrucciones del Manual of Petroleum Management Standard. Chapter-2 Tank Calibration Section 2: Measurement and Calibration of Upright Cylindrical Tanks by the Manual Tanks Strapping Method.



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11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Manual of Petroleum Management Standard. Chapter-2 Tank Calibration Section 2: Measurement and Calibration of Upright Cylindrical Tanks by the Manual Tanks Strapping Method.

2. API 2555 ASTM D-1406 Liquid Calibration of Tanks

3. W. L. Coats Calibration of Cylindrical Tanks with Axis Inclined. Journal of the Institute of Petroleum. Vol. 34, No297, September, 1948

4. API 2554 ASTM D 1409-65 Measurement and Calibration of Tank Cars.

5. INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 7507-2 PETROLEUM AND LIQUID PETROLEUM PRODUCTS VOLUMETRIC CALIBRATION OF VERTICAL CYLINDRICAL TANKS Part 2: Optical Reference Line Method.

6. API 650 Welded Steel Tanks for Oil Storage.

7. API 653 tank Inspection, Repair, Alteration and Reconstruction.

Documents

Procedimiento Tks Verticales