Membrana interna flotante

Cómo elegir una membrana interna flotante?

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Introducción

Los techos flotantes internos (también denominados membranas internas flotantes o sábanas flotantes) encontraron primero su lugar en la industria petrolera para conservar el producto y prevenir incendios. Más tarde, se exigieron para controlar las emisiones de hidrocarburos a la atmósfera, tal y como regula la EPA estadounidense. Un tanque IFR tiene una membrana flotante debajo de un techo fijo. La sábana flotante sube y baja junto con el nivel del líquido, sin dejar espacio para una zona de vapor. Dependiendo del producto y del entorno de la planta, los techos internos flotantes están disponibles en acero, aluminio, y acero inoxidable. El plástico reforzado con fibra también puede ser una opción en entornos altamente corrosivos.

 

Todos los techos flotantes internos (IFR), cuando se diseñan e instalan correctamente para adaptarse a las condiciones del tanque y a las especificaciones del producto almacenado, mitigan la emisión de vapores de hidrocarburos con niveles de eficacia similares. Todos pueden estar equipados con sellos de estanqueidad adecuados, estar equipados con patas de soporte ajustables o fijas, casi todos pueden estar suspendidos del techo del tanque, todos pueden estar equipados con una gama de accesorios y todos son de diseño modular, prefabricados para el montaje final en el sitio. La selección del tipo de membrana interna flotante es generalmente una preferencia del operador y, siempre que el IFR se compre a un proveedor de confianza con un buen historial, todos los tipos de techo interno flotante deberían ser adecuados para su propósito.

 

Para la mayoría de las aplicaciones, una membrana interna flotante es la solución más rentable para regular las emisiones de vapor. Sin embargo, tienen sus propias limitaciones y desventajas. Una de las desventajas es que reducen la capacidad de almacenamiento del tanque al limitar la altura máxima del producto (zona muerta) y también pueden requerir una altura mínima del producto. Los IFR no son adecuados con productos inestables y la normativa de la EPA especifica que no se puede utilizar un techo flotante para controlar las emisiones de vapor si la presión de vapor del producto es superior a 11 libras por pulgada cuadrada absoluta (759 milibares). Además, el burbujeo de líquidos inestables puede producir una presión de vapor suficiente bajo el techo flotante como para dañar el propio techo o el sello perimetral, provocando el fallo del techo interno flotante.

 

Tipos de techos internos flotantes

Entre los distintos tipos de techos flotantes disponibles, los techos flotantes internos de aluminio son los más utilizados debido a su rentabilidad. Existen dos tipos básicos: el de contacto total, y el de pontón. Como su nombre lo indica, la membrana interna flotante tipo full contact está en pleno contacto con el producto. Del mismo modo, un techo interno flotante de pontones tiene una cubierta de aluminio y un techo apoyado en pontones y una rejilla estructural. Este tipo de membrana deja un espacio de vapor saturado bajo la cubierta.

 

El anexo H de la norma API 650 establece los requisitos mínimos para las membranas internas flotantes. Puede ser necesario superar los requisitos mínimos para cumplir las condiciones de funcionamiento y puede aumentar la longevidad. Las normas de diseño deben establecerse en función de los requisitos del sistema y de un análisis coste-beneficio para la durabilidad de la membrana. El sello perimetral es una parte muy susceptible, que exige un diseño y un detalle precisos. El sello debe ser adecuado para el servicio previsto, resistente al desgaste debido a los ciclos de movimiento a lo largo de la envolvente del tanque, y poseer una baja fricción de deslizamiento para el correcto funcionamiento del techo. El aluminio tiene poca tolerancia a las turbulencias debido a su baja densidad y es otro aspecto del diseño que debe tenerse en cuenta en el diseño general del sistema del tanque. Junto con el API 650, el diseñador también debe consultar el “Aluminum Association Aluminum Design Manual” para conocer las resistencias de diseño admisibles para los distintos grados de aluminio, los factores de seguridad mínimos para diversas aplicaciones y las fórmulas de diseño.

La elección correcta debe tener en cuenta algunas variables importantes como: el tipo de tanque, la edad del tanque, el ciclo de funcionamiento (rotación), la vida útil prevista, el tipo de material, el volumen, el producto almacenado, el diseño, la ubicación, las condiciones meteorológicas, el entorno y la temperatura del producto, el sistema de movimiento del líquido (remolino), el plan de mantenimiento, los caudales, las presiones de diseño, el sistema de lucha contra incendios (si lo hay), la rentabilidad, entre otros.

Cómo se mencionó anteriormente, los techos internos flotantes se dividen básicamente en dos grupos:

  • sin contacto, non contact (tipo pontones ó flotadores)
  • contacto directo, full contact

En el caso de una membrana de contacto directo, la cubierta está siempre en contacto con la superficie del líquido almacenado. En el otro, la cubierta está apoyada sobre flotadores o pontones, y éstos están flotando en la superficie del líquido. En este grupo, la cubierta no tiene contacto con el líquido. 

Tipos de membranas internas flotantes según API 650

El punto “H.2” de la norma API 650, 13ª edición (apéndice “H”), define los tipos más comunes de IFR, que trataremos a continuación (no se han representado los sellos perimetrales):

membrana interna flotante tipo pan

Tipo H.2.2.a (sartén/pan)

 

Tipo “H.2.2.a”: Techo flotante interno tipo “pan”. Este techo tiene su borde por encima del líquido, es herméticamente abierto, teniendo su parte inferior en contacto directo con el fluido, asemejándose a este recipiente (sartén), de ahí su nombre. Suelen ser de acero.
Para este tipo de membrana interna flotante, el cliente debe estar informado de que este diseño no tiene múltiples compartimentos de flotación necesarios para cumplir con los requisitos del punto H.4.2.1.3, que define que todas las membranas internas flotantes con múltiples compartimentos de flotación deben ser capaces de flotar sin ningún daño, cuando cualquiera de los otros dos se han inundado.

membrana interna flotante tipo compartimientos abiertos

Tipo H.2.2.b (compartimientos abiertos)

 

Tipo “H.2.2.b”: Techo flotante interno “abierto”. Es similar al tipo “a”, de contacto total, pero con mamparas o compartimentos en la cubierta, normalmente hechos de simples chapas de acero o de aluminio. Suelen fabricarse en acero o en aluminio.

 
membrana interna flotante tipo pontones perifericos

Tipo H.2.2.c (pontones periféricos)

Tipo “H.2.2.c”: Techo interno flotante tipo “pontón periférico”, es también de contacto total, caracterizado por compartimentos periféricos cerrados de flotación, formando un anillo hueco, con el centro de la cubierta abierto sin compartimentos, también típicamente fabricado en acero, con una sola cubierta.

 
membrana interna flotante tipo double deck

Tipo H.2.2.d (double deck)

Tipo “H.2.2.d”: Techo Flotante Interno de dos pisos (double deck) es similar al tipo “c” (contacto total), con varios compartimentos, pero con dos cubiertas. Toda la parte superior (cubierta superior) está cerrada, y la parte inferior (cubierta inferior) está en contacto total con el fluido. Tienen una gran resistencia mecánica y estructural. Suele fabricarse en acero.

 
membrana interna flotante tipo pontones y cubiertaJPG

Tipo H.2.2.e (pontones y cubiertas)

 

Tipo “H.2.2.e”: Techo flotante de tipo pontones, el único tipo que no es de contacto total. Consiste en flotadores típicamente tubulares, espaciados entre sí, fijados a perfiles de soporte de la membrana, o película metálica (cubierta). Sólo los flotadores (pontones) de la membrana interna flotante permanecen en contacto con el líquido. Por debajo de la cubierta metálica hay un espacio de vapor hasta la superficie del líquido. Suelen estar hechas de finas placas de aluminio, acero inoxidable o un conjunto de ambos metales (versiones híbridas).

membrana interna flotante tipo paneles

Tipo H.2.2.f (paneles)

Tipo “H.2.2.f”: Techo Flotante Interno tipo “panel”, está formado por paneles flotantes huecos metálicos o no metálicos en forma de bandeja, formando un sándwich, con separadores internos, o núcleo, como un panal, que puede ser metálico o no. También es de contacto total con el fluido (full contact) y normalmente se fabrica en aleaciones de aluminio, aunque se aceptan otros materiales, como los compuestos poliméricos, siempre que cumplan los requisitos técnicos y sean aprobados por el cliente.

 
membrana interna flotante tipo hibrido

Tipo H.2.2.g (tipo híbrido)

 

Tipo “H.2.2.g”: Techo Flotante Interno, tipo híbrido, es una combinación de los tipos “b” y “c”, cuyos puntos periféricos y centrales pueden ser abiertos o cerrados, siempre que sean debidamente aprobados por el cliente. También son de contacto integral con el fluido (full contact).

Tipo “H.2.2.h”: pueden aceptarse otros materiales o diseños de membranas internas flotantes, diferentes de los descritos en este documento, si los especifica el cliente y siempre que cumplan los requisitos técnicos aplicables. El plástico reforzado con fibra también puede ser una opción en entornos altamente corrosivos.

 

Otras consideraciones

Espesores

  • Aluminio
    En la cubierta, de tipo IFR “e” (pontón), que no tiene contacto con el fluido, el espesor mínimo es de 0,5 mm. Para los pontones, el espesor mínimo es de 1,2 mm.
    En cuanto a los paneles metálicos, IFR tipo “f”, cuyo material es el aluminio, el espesor mínimo de las placas del núcleo (núcleo) es de 0,41 mm.
  • Acero inoxidable
    Para las láminas de acero inoxidable austenítico, el espesor mínimo es de 0,46 mm. En cuanto a los flotadores, el espesor mínimo es de 1,2 mm.
 

Corrosión

La corrosión del aluminio puede ser una causa de preocupación dependiendo del producto y del entorno del tanque. La presencia de sal, cloruros o azufre puede provocar la oxidación del aluminio, y un pH inferior a cuatro o superior a ocho también puede causar una corrosión similar. La corrosión galvánica también puede desencadenarse entre el tanque y el techo flotante en los tanques de acero. La corrosión de la cubierta de aluminio puede causar problemas agravados y es difícil de detectarla en los tanques de hidrocarburos. Cualquier daño debido a la corrosión en la cubierta hará que se produzcan fugas de vapor, provocando emisiones o la acumulación de producto en la parte superior de la cubierta haciendo que se hunda en algunos casos. Incluso un pequeño agujero debido a la corrosión puede dejar que el producto entre en los pontones, causando problemas de mantenimiento.

 

Montaje

Las membranas internas flotantes de aluminio tipo pontones suelen introducirse en el tanque a través de una boca de hombre de 24”. También son las más fáciles para instalar.
Los demás techos internos flotantes full contact, sea panal de abeja, con compartimientos abiertos o tipo paneles de espuma de poliuretano, suelen necesitar entradas específicas superiores a 24”. También necesitan más tiempo de montaje.

Conclusión

Varios parametros intervienen para la buena selección de una membrana interna flotante.

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