apostila de tanques

1

Curso de Tanques de Armazenamento

Eng. Edson Machado

Abril/2009

2

I – IntroduçãoII – Classificação dos Tanques de ArmazenamentoIII – Localização de um Parque de ArmazenamentoIV – Capacidade/Dimensões/Deterninação do n° de Tanques de ArmazenamentoV – Diques e Bacias de ContençãoVI – Bases e FundaçõesVII – Normas de ContruçãoVIII – Materiais de ConstruçãoIX – Projetos: Fundo, Costado e TetoX – Bocais e AcessóriosXI – FabricaçãoXII – MontagemXIII – Metodos de Inspeção e TestesXIV – Pintura e Proteção CatodicaXV – OperaçãoXVI – ManutençãoXVII - Inspeção

3

I - Introdução

Tanques de armazenamento são equipamentos de calderaria pesada, sujeitos a pressão aproximadamente atmosférica, normalmente na faixa de 0 a 0,5 psig.

• Tanques Atmosféricos, Cilindricos, Verticais não enterrados, Soldados e de Aço Carbono • Regulamentado pela norma americana API 650 e NBR 7821

• Faixa de Capacidade: 100 Barris (16mᶟ) a 550.000 Barris (87.500mᶟ)

• O custo do Barril armazenado decresce com o aumento da capacidade do tanque

• Limitação da capacidade: espessura requerida ao costado

4

II – Classificação dos Tanques de Armazenamento

• Tanques de Teto Fixo a) Conico b) Curvo c) Gomos

• Tanques de Teto Móvel

• Tanques de Teto com Diafragma Flexível

• Tanques de Teto Flutuante a) Simples b) Flutuador c) Duplo

5

Tanques de Teto Fixo

a) Teto Cônico

6


b) Teto Curvo

7


c) Teto em Gomos

É uma modificação do Teto Curvo, onde qualquer seção horizontal tera a forma de um poligono regular

8

Tanques de Teto Móvel

São tanques cujo o teto se movimentam externamente ao costado, em função da pressao de seu estado vapor

9

Tanques de Teto com Diafragma Flexível

São tanques em que os tetos são fixos ao costado mas apresentam a possibilidade de variar o volume do espaço vapor em consequencia da modificação da pressão de armazenamento

10

Tanques de Teto Flutuante

São tanques cujo os tetos estão diretamente apoiados na superficie do liquido armazenado.

O objetivo principal é minimizar as perdas por evaporação

a) Teto Flutuante Simples

b) Teto Flutuante com Flutuador

c) Teto Flutuante Duplo

TIPOS:

11

a) Teto Flutuante Simples

• Consiste essencialmente de um lençol de chapas

• A Flutuabilidade é precaria

• É o que apresenta maior perda por evaporação, pois o teto esta em contato direto com o produto armazenado


12

• Possui na construção convencional um disco central e um flutuador na periferia do teto

• Apresenta maior flutuabilidade

• Possui menor perda por evaporação e custo superior ao teto flutuante simples

Problemas:

• Dificuldade de drenagem do teto

• Possibilidade de colapso do teto devido a excessiva pressão de vapor do produto armazenado


b) Teto Flutuante com Flutuador

13

Possui 2 lençois de chapa ligados, internamente, por uma estrutura metalica formando compartimento estanques

Problemas:

• Maior custo de fabricação e montagem

• Fundações mais caras devido a exigencia de menores recalques

• Consideravel volume de produto imobilizado

•Possibilidade de graves danos em tanques com movimentações frequentes


c) Teto Flutuante Duplo

14

III - Localização de um Parque de Armazenamento

A escolha do local para construção de um parque de armazenamento merece minucioso estudo e planejamento

Principais Aspectos:

• Natureza do Solo

• Necessidade de Ampliação

• Facilidade de Operação

• Facilidade de Acesso e Segurança Operacional

15

IV – Capacidade do Número de Tanques de Armazenamento

A capacidade de armazenamento ou tancagem de uma unidade operacional dependera de diversos fatores sendo as principais:

• Tipo da unidade operacional: Refinaria, Base de Distribuição

• Produto Armazenado

• Produção da Unidade

• Consumo da Região

• Tipo de transporte utilizado para o suprimento da unidade

16

IV – Dimensões de Tanques de Armazenamento

A utilização de um método analitico para fixar melhor relação diamentro x altura é praticamente impossivel, apesar dessa dificuldade a literatura indica algumas relações

•Tanques de pequena e média capacidade: D = H

•Tanques de Grandes Capacidades: D 8/3 H

17

IV – Deterninação do Número de Tanques de Armazenamento

Aspectos Considerados:

•Custo do Barril Armazenado

•Segurança da Continuidade Operacional

•Manutenção e Inspeção

•Exigência de Serviço

•Perdas por Evaporação

18

V – Diques e Bacias de Contenção

Diques apropriados são normalmente construidos em torno de cada tanque, ou conjunto de tanques, limitando uma região que se chama bacia de contenção

Objetivo: Segurança da Instalação

Finalidade: Conter o produto armazenado em caso de rompimento do tanque ou tubulações e limitar o incencio a uma pequena area.

Tipos de Materias dos Diques: Terra, Conqueto, Alvenaria

19

VI – Bases e Fundações

O projeto e contrução das bases e fundações dos tanques devem ser orientados de modo que os recalques maximos, absoluto e diferencial sejam compatives com a segurança do equipamento.Tais recalques, se excessivos poderão ocasionar:

• Defornações e tensões elevadas do equipamento, colocando em risco sua estabilidade

• Esforços elevados nos bocais e tubos conectados no equipamento caso não haja suficiente flexibilidade na tubulação para acomodar os recalques

• Erros na medição do nível

• Funcionamento inadequado de componentes do tanque como por exemplo sistema se selagem do teto flutuante

20


Cuidados na execução da Base

Deve ser construida pelo menos 30cm mais elevada que o fundo da bacia de contenção, visando garantir uma denagem conveniente, mantendo o fundo do tanque praticamente seco

No caso mais frequente de uma fundação direta com anel de concreto, o tratamento da superficie da base do tanque será constituido de uma base drenante de uma revestimento.

A base drenante tem por finalidade: Manter a conformação superficial da base do tanque, permitir a drenagem das aguas do subsolo e estabilizar o terreno para possibilitar a movimentaçao de materiais e equipamentos durante a construção e montagem do tanque.

21


Composição da base drenante:

• Pedra britada e areia• Cascalho grosso lavado e areia• Areia grossa e limpa

Revestimento: Tem como objetivo proteção da chaparia do fundo• Betuminoso• Argamassa de cimento e areia• Concreto

22

VII – Normas de Contrução

A seguir descreveremos as principais normas adotadas na construçao

de tanques de armazenamento.

•API Standard 650

•Abrange especificaçoes sobre material,projeto,fabricaçao,montagem e testes.•O API 650 apresenta as seguintes seçoes e apendices •Seçao 1 – Escopo•Seçao 2 - Materiais•Seçao 3 - Projeto•Seçao 4 – Fabricaçao•Seçao 5 - Montagem•Seçao 6 – Metodos de inspeçao de juntas soldadas•Seçao 7 - Qualificaçao de procedimentos de soldagem e qualificaçao de soldadores

23

Marcaçao

Apendice A - Projeto opcional para tanques pequenosApendice B - Praticas recomendadas para o projeto e construçao de fundaçoesApendice C – Tetos FlutuantesApendcie D – Consultas Tecnicas.Apendice E – Projeto de tanques submetidos a cargas sismicas.Apendice F – Projeto de tanques submetidos a pequenas pressoes internas.Apendice G – Projeto ,fabricaçao e montagem de tetos em domo ,estruturalmente reforçados e de material aluminioApendice H – Tanques possuindo ,simultuamente ,teto flutuante e teto fixo.Apendice I - Recomedaçoes para o projeto e construçao de sistemas de detecçao e protecao da baseApendice J – Tanques de armazenamento montados em fábrica ( D 20 pes ).Apendice K – Exemplo de aplicaçao de procedimento do ponto variavel de projetoApendice L – Folha de dados.Apendice M – Requisitos adicionais para tanques operando em temperatura elevada ( maior 93 graus Celsius)Apendice N – Uso de materiais disponiveis,porem não identificados no API 650.Apendice O – Recomendacoes para construcao de conexoes sob o fundo

24

Apendice P – Cargas externas admissiveis em aberturas de costados.Apendice S – Tanques de armazenamento em A. Inox.Apendice T - Sumario.

25

NBR 7821 Tanques soldados para armazenamento de Petroleo e derivados

A antiga NB – 89 , atual NBR 7821 estabelece exigências mínimas que devem ser seguidasPara materiais ,projeto,fabricação e testes de tanques em aço carbono.

Abrange tanques sujeitos a pressão próxima da atmosférica e temperaturas entre – 6 a 200 graus Celsius.

26

BS 2654 1989 Especifica os requisitos para materiais , projeto , fabricação , montagem e testes de tanques de aço ,não refrigerados ,soldados ,cilíndricos e verticais .A máxima pressãoDe projeto e de 56 bar e a temperatura mínima de projeto – 10 graus Celsius.

API Standard 620 Abrange o projeto e a construção de pequenos tanques de baixa pressão,Soldados ,montados no campo e usados para armazenamento de petróleo e derivados comPressão ,no Maximo de 15 psig no espaço vapor.

API Standard 2000 Especifica os requisitos normais e de emergência para tanques de armazenamento

API Specification 12 A Especifica os requisitos para tanques com o costado rebitado.

27

API Specification 12 B Especifica os requisitos para materiais , projeto ,fabricaçao e testesCom o costado aparafusado.

API Specification 12 D Apendice J mas soldado na obra.

API Specification 12 E Especifica os requisitos para tanques de madeira com capacidade Nominal de 130 a 1500 barris e destinados a serviços em regioes de produçao.

API Specification 12 F Especifica os requisitos para materiais ,projeto ,fabricacao e testes de tanques Pequenos de aço ,verticais ,cilindricos,não enterrados ,soldados em oficina ,capacidade nominal de90 a 750 barris e destinados a serviços em regioes de produçao.

28

VIII MATERIAIS DE CONSTRUÇAO

•As chapas são fabricadas em usinas siderurgicas e as bordas podem ser fornecidas com bordas universais e bordas aparadas .As bordas aparadas são usadas no fundo e teto.•Para o costado ,devido as tolerancias de montagem esquadrejasse as bordas.

•As chapas conforme a espessura podem ser classificadas em - chapas grossas com espessura igual ou maior 6,3 mm

- chapas finas com espessura inferior a 6,3 mm.

Dimensoes fabricadas no BR

29

a) Espessura ate 4,75 mm ( chapas finas laminadas a quente ) com 1500X6000 mm ou 1800 com bordas aparadas

b) Espessura 6,3 mm e acima ( chapas grossas laminadas a quente ) com 2440 mmX12000mm com bordas universais e aparadas para espessuras maiores que 12,5mm

Os materiais são classificados em 8 grupos onde o grupo 1 ( A 283 C,A285 C,A36 ) são os mais utilizados.

PERFIS ESTRUTURAIS

Devem estar de acordo com a ultima edição de uma das especificações listadas no item 2.4 do API 650

•ASTM

• A 36 •* ASTM A 131

30

TUBOS E FORJADOS

-Mais usuais API 5L Gr A ,B - ASTM – A 106

- ASTM – A – 105 ; ASTM – 350 Graus LF1 e LF2

-FLANGES

-- Ate 14 polegadas ASTM – A 105

--De 16 polegadas e acima podem ser de chapa de ASTM A 285,ASTM A 515 -60 ,ASTM A 516 -70

31

PARAFUSOS ,PORCAS E JUNTAS

Mais usados são ASTM – A 193 Gr B7 e ASTM – A 194 2H para bocais.

Mais usados para BV e PL e o ASTM A 307 Gr B

Para juntas o API 650 especifica espessura de 3,2 mm.

ELETRODOS

Os eletrodos para soldagem manual a arco eletrico ,de materiais com limite de resistencia a traça inferiora 80000 PSIE devem pertencer as series E 60 ou E70 da classificaçao contida da ultima ediçao da especificaçao AWS A 5.1

32

IX PROJETO DO FUNDO

•Declividade

•Os tanques devem ter o fundo conico com caimento minimo de 1 para 120 do centro para perIferia.

•Os tanques com diametro ate 6 m podem ter o fundo plano.

•Disposiçao,material e dimensoes da chapa

•Chapas anulares e chapas recortadas : recomendado esp. minima de 6,35 mm e largura minima de 1,80mm.

•Para todas as chapas de fundo o material deve ter como qualidade minima o aço carbono ASTM A 283 Gr C

33

As chapas do fundo devem apresentar as bordas aparadas e espes. Minima de 6,35 mm.Obs.: A sobreespessura de corrosao deve ser adotado quando o produto armazenado provocar corrosao uniforme

•Nos casos de corrosao alveolar proteger com pintura e ;ou proteçao catodica.

•Quando usar chapa anular ou recortada pelo API 650 :

• Usar recortada quando o material do primeiro anel for do grupo I ,II , III ou III A.•Usar anular quando o material do primeiro anel for do grupo IV , IV A , V ou VI

•Metodos de Construçao : Juntas de topo ou juntas sobrepostas.

Obs.: As chapas anulares são ligadas entre si por solda de topo e todas as soldas quando usado eletrodo revestidoDevem ser executadas com no minimo dois passes , visando um comportamento mais dutil ,mais resistente e evitar mordeduras.Porem nas chapas centrais com chapas anulares recomenda-se 3 passes.

Reforços no fundo : usados nas regioes de apoio de estruturas , pernas de sustentaçao , e acessorios.

34

IX PROJETO DO COSTADO

Depende da norma de projeto

•NBR 7821•* API 650•BS 2654 : 1989

•Dimensionamento do costado pelo API 650 :

•1 – API 650 corpo de norma e metodo basico.•2 – API 650 corpo de norma e metodo do ponto variavel de projeto.•3 –API 650 Apendice A

A espessura maxima das chapas do costado dependera da especificaçao de material usado poremJamais sera superior a 1,75 polegadas .Pelo apendice A a esp. Maxima sera de 0,5 polegadas.

•ix

35

As chapas do costado com espessura acima de 1.5 polegadas devem ser normalizadas ou temperadas e revenidas ,Acalmadas ,fabricadas com a tecnica do grao fino e testadas obrigatoriamente a impacto.

Apendice A : tanques de pequena capacidade ,montados na obra e limitados a uma espesssura maxima de 0,5 polegadasT = 2,6 D ( H – 1 ) G dividido por E x 21000 .

T = espessura minima em polegadas.D = diametro nominal em pes .H = nivel de liquido de projeto.G = peso especifico do liquido ( não menor 1 ) E = eficiencia d e junta ( 0,85 ou 0,70) PB = 0,85 .

Disposiçao das chapas : simetrica , alinhamento pela face externa e alinhamento pela face interna.

As juntas do costado devem ser de topo e soldadas pelos dois lados ( exceto processo arco submerso )com penetraçaoTotal e fusao completa.

36

Aberturas do costado :

•Todas as aberturas no costado com diametro maior que 2 polegadas devem ser reforçadas.

•Obs.:As portas de limpeza apresentam reforços dimensionados por procedimentos especificos ( API 650 3.7.7 )•O item 3.7.4 do API 650 apresenta a exigencias de pre fabricaçao e realizaçao de tratamento termico de alivio de tensoes

•Sobreespessura de corrosao : Normalmente é fixada a partir da taxa média anual de corrosao e vida útil de 20 anos. Obs . : um balaço economico entre o custo adicional de material para sobreespessura de corrosao e o custo de pintura internado tanque deve ser feito quando nas seguintes situaçoes :a)Corrosao esperada muito intensa : acima de 0,3 mm por ano.b)Sobreespessura para corrosao superior a 6 mm.

37

Cantoneira de topo do costado :

Todos os tanques de armazenamento devem ter um reforço adequado na parte superior do costado.

A norma PB especifica que a cantoneira deve ser soldada de topo com fusao e penetraçao completa e Posicionada da seguinte forma :

a)Voltada para o lado interno em tanques de teto fixo.b)Voltada para o lado externo em tanques de teto flutuante.

38

Seleçao do Método de projeto e do material do costado:

A norma PB indica o método de projeto a ser adotado no cálculo do costado como:

a)Espessura menor ou igual a 12,5 mm usar Método do ponto fixo de projeto ( apendice A )b)Espessura maior 12,5 mm usar Método do ponto variável de projeto.

A escolha do material para o costado é feita de acordo com o API 650 e está subordinadaA temperatura de projeto e a espessura nominal da chapa .

Obs.: É proibido utilizar aços com limite de resistencia superior a 49 Kgf por mm2.

39

IX PROJETO DO TETO

Sobrecarga : segundo o API 650 todos os tipos de teto e estruturas de sustentaçao devem serProjetados para suportar sua carga morta ( peso próprio das chapas e da estrutura ) mais uma carga vivaUniforme ( inclusive carga de neve )não inferior a 120 Kgf por m2.

Variaçoes conforme projetos :

NBR 7821 : 60 Kgf por m2 de área projetada.N -270 : 100 Kgf por m2 de área projetada.BS 2654 : 120 Kgf por m2 de área projetada.

MATERIAL : A espessura nominal mínima da chapa do teto é 4.75 mm e o material deve ser o aço carbonoDe qualidade estrutural ,ASTM A 570 Gr 33 ou ASTM A 283 Gr Ccom largura mínima de 1500 mm.Maiores espessuras podem ser requeridas aos tetos autoportantes .Para chapas com espessura maior que 6,35 mm o material deve ser o ASTM A 283 Gr Ccom largura mínima de 2440 mm.

40

TETO CONICO SUPORTADO :

As chapas do teto devem ser montadas sobre uma estrutura com declividade Mínima de 1: 16 .A máxima declividade permitida pela norma PB é 1 : 6 .Os tanques com declividade maior 1 : 16 devem ter um guarda-corpo completo na Periferia do teto.

•As chapas do teto não devem ser fixadas a sua estrutura de sustentaçao.•Obs. : A ligaçao da chapa do teto e cantoneira do costado deve ser de baixa resistencia mecanica permitindo•Uma maior tendencia de ruptura a pressao interna do que o costado ou ligaçao fundo-costado.

•TETO CONICO AUTOPORTANTE :

•A norma PB recomenda que os tanques de teto conico seja autoportantes até o diametro de 6 metros.

- Esp. Teto maior ou igual a 4,75 mm e menor ou igual a 12,5 mm.

apostila de tanques

Documents