Guía completa de tipos de depósitos e instrumentos de medición

Sensor de nivel de presión Holykell

Los tanques de almacenamiento se utilizan ampliamente en la industria de fluidos para almacenar materias primas, productos acabados y productos intermedios. Desempeñan un papel insustituible para garantizar la seguridad de la producción, el ahorro de energía, la reducción de emisiones y la mejora de los niveles generales de gestión.

Los tanques de almacenamiento industrial suelen ser de acero, con opciones de materiales como acero al carbono, acero para bajas temperaturas y acero inoxidable en función de las propiedades del medio almacenado y de parámetros de almacenamiento como la temperatura y la presión. Otros materiales como la fibra de vidrio y el plástico no se tienen en cuenta debido a factores como la resistencia al fuego y la tolerancia a la presión.

1. Tipos de tanques de almacenamiento

Los tanques de almacenamiento pueden clasificarse en función de su estructura en tanques esféricos, tanques horizontales, tanques de cúpula, tanques de techo flotante externo y tanques de techo flotante interno.

1.1 Tanques esféricos

Los tanques esféricos son recipientes de almacenamiento esféricos de gran capacidad y resistentes a la presión, ampliamente utilizados en las industrias petrolera, química y metalúrgica para almacenar gas licuado de petróleo (GLP), gas natural licuado (GNL), oxígeno líquido, amoníaco líquido, nitrógeno líquido y otros medios, así como gases comprimidos como aire, oxígeno, nitrógeno y gas ciudad. Se utilizan para el almacenamiento a temperaturas normales, bajas o criogénicas y para materiales con una presión de vapor saturado superior a la presión atmosférica a la temperatura de almacenamiento.

Tanques esféricos de temperatura normal: Utilizados para gas licuado de petróleo, nitrógeno, gas ciudad, oxígeno, etc., con mayor presión en función de la presión de vapor saturado del gas licuado o de la presión de salida del compresor. La temperatura de diseño es superior a -20°C.

Depósitos esféricos de baja temperatura: Estos tanques tienen una temperatura de diseño de -20°C o inferior, normalmente no inferior a -100°C.

Tanques esféricos criogénicos: Con una temperatura de diseño inferior a -100°C, a menudo almacenados por debajo del punto de licuefacción del medio. Tienen una presión baja, a veces atmosférica, y requieren un alto aislamiento, utilizando a menudo una coraza esférica de doble capa.

1.2 Depósitos horizontales

Los tanques horizontales tienen un volumen menor (generalmente inferior a 100 m³) y ocupan una superficie mayor. Se utilizan principalmente para almacenar productos químicos como ácidos y bases, y para el almacenamiento de pequeña capacidad de otros medios dentro de las instalaciones de producción. El cuerpo del depósito es paralelo al suelo y suele estar apoyado sobre soportes en forma de silla de montar. Son recipientes a presión que pueden soportar presiones positivas y negativas más elevadas.

1.3 Depósitos de cúpula

Los tanques de cúpula tienen una tapa esférica y un cuerpo cilíndrico. Son sencillos de fabricar y económicos, y se utilizan ampliamente en diversas industrias. Los volúmenes más comunes oscilan entre 1.000 y 10.000 m³, y el mayor tanque de cúpula de China alcanza los 30.000 m³. Los tanques de cúpula suelen ser tanques de almacenamiento de baja presión o atmosféricos utilizados para almacenar líquidos de Clase IIB y Clase III y, en algunos casos, líquidos de Clase IB y Clase IIA con requisitos de almacenamiento específicos.

1.4 Tanques de techo flotante

Los tanques de techo flotante constan de un techo flotante que descansa sobre la superficie del medio almacenado y una pared cilíndrica vertical del tanque. El techo flotante sube y baja con el nivel de almacenamiento, reduciendo la evaporación. Se utilizan para almacenar líquidos de Clase IB y Clase IIA con una presión de vapor saturado inferior a la presión atmosférica. Existen dos tipos de tanques de techo flotante: externos e internos.

Tanques de techo flotante externo: Se utilizan normalmente para almacenar productos petrolíferos volátiles como petróleo crudo, gasolina o queroseno. Reducen las pérdidas por evaporación y la contaminación ambiental y disminuyen el riesgo de formación de gases explosivos.

Depósitos de techo flotante interno: Combinan las características de los tanques de cúpula y de techo flotante. Tienen una cúpula fija en el exterior y un techo flotante en el interior, lo que proporciona ventajas como la prevención de la contaminación por elementos externos, la reducción de las pérdidas por evaporación en un 85%-96% y la disminución de los riesgos de incendio y explosión. Son adecuados para almacenar gasolina de alta calidad, combustible para aviones y productos petroquímicos tóxicos.

2. Clasificación de los parques de tanques

En la industria de fluidos, los tanques de almacenamiento suelen organizarse en parques de tanques en función de su uso o niveles de presión.

Por medio y niveles de presión: Se clasifican en parques de tanques atmosféricos, parques de tanques esféricos, parques de tanques ácidos y alcalinos y parques de tanques criogénicos.

Por uso: Divididos en parques de tanques de materias primas, parques de tanques intermedios y parques de tanques de productos acabados.

Cada parque de tanques se subdivide a su vez en diferentes grupos de tanques en función de los tipos de tanque, las propiedades del medio, los niveles de presión y los requisitos de seguridad.

3. Instrumentos de medición comunes en parques de tanques y almacenamiento

Los tanques de almacenamiento son esenciales en la industria de fluidos, y generalmente medimos sus parámetros, como el nivel de líquido, la temperatura, la densidad y la presión (para tanques presurizados) para calcular el volumen y la masa de almacenamiento, y controlar las válvulas de entrada y salida y los caudales.Pueden clasificarse en tanques intermedios y tanques comerciales.

Tanques intermedios: Controlan el nivel, la temperatura y la presión para evitar accidentes como el desbordamiento del tanque o la formación de vacío.

Tanques comerciales: Se requiere una alta precisión en la monitorización y medición del nivel, la temperatura, la densidad, el volumen y la masa.

¿Cómo seleccionar los instrumentos de medición adecuados?

La selección del instrumento debe basarse en las condiciones ambientales, el tipo de depósito, los ciclos de mantenimiento y funcionamiento y los costes del ciclo de vida para garantizar un rendimiento y una rentabilidad óptimos.

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3.1. Instrumentos de nivel

La medición precisa del nivel es crucial para controlar y calcular el volumen almacenado y, en caso necesario, la compensación de densidad para determinar la masa de almacenamiento.

3.1.1 Transmisores de nivel por radar

Los transmisores de nivel por radar son instrumentos sin contacto y sin piezas móviles, que proporcionan un funcionamiento fiable, especialmente adecuado para medios de alta viscosidad y altamente corrosivos. Son ideales para tanques grandes, entornos de alta temperatura, alta viscosidad y altamente corrosivos, ya que ofrecen una gran precisión y tiempos de respuesta rápidos. Al instalarlos, tenga en cuenta el tipo de tanque, las propiedades del medio (constante dieléctrica, volatilidad, ebullición, vapor, polvo, adherencia) y los parámetros de funcionamiento (temperatura, presión, etc.).

3.1.2 Medidores de nivel ultrasónicos externos

Los medidores de nivel ultrasónicos externos constan de una unidad principal, una sonda y una estructura metálica, y se utilizan para medir el nivel de líquidos en vagones cisterna, camiones cisterna y diversos tanques de almacenamiento. Miden el nivel de líquido mediante la transmisión de ondas ultrasónicas a través de la pared del tanque y el líquido, recibiendo señales de eco de la superficie del líquido. Son ideales para mediciones suplementarias de niveles altos y bajos sin necesidad de penetrar en el tanque.

3.1.3 Medidores de nivel magnetoestrictivos

Los medidores de nivel magnetostrictivos se caracterizan por su alta precisión y se instalan en la parte superior o lateral del tanque. Miden el nivel de líquido mediante ondas de impulsos magnéticos. El flotador con un imán permanente se mueve a lo largo de la varilla con el nivel de líquido, creando un campo magnético que interactúa con la onda de pulso para generar un pulso de retorno, indicando el cambio de nivel. Este tipo de sensores de nivel son fáciles de instalar y requieren poco mantenimiento.

3.1.4 Medidores de nivel capacitivos y de admitancia de RF

Los medidores de nivel capacitivos miden los niveles de líquido basándose en los cambios de capacitancia entre los electrodos y la pared conductora del tanque. Requieren constantes dieléctricas estables en el medio medido.

Debido a la tendencia de los electrodos capacitivos a acumular material durante el uso, lo que genera capacitancia y resistencia adicionales que afectan directamente al rendimiento de los medidores de nivel capacitivos, los medidores de nivel de admitancia de RF superan este problema mediante el uso de tecnologías de compensación, disponibles en forma de varilla, coaxial, cable y cable de alta resistencia, con diversas señales de salida y tamaños de conexión.

3.1.5 Transmisores de nivel de presión diferencial

La medición del nivel de presión diferencial utiliza transmisores como los de purga, estándar, de brida simple, de brida doble y de brida de inserción, basados en condiciones específicas. Los distintos tipos son adecuados para aplicaciones específicas.

4. Instrumentos de presión

La medición de la presión en tanques de almacenamiento es sencilla. Los tanques esféricos o los tanques de cúpula presurizados necesitan alarmas de presión o enclavamientos. Los tanques de cúpula de presión micropositiva o los tanques de techo flotante interno suelen requerir la medición de la presión para el sellado con nitrógeno. Se suelen utilizar transmisores de presión industriales.

5. Instrumentos de caudal

Los instrumentos de caudal no suelen ser necesarios en los parques de tanques, a menos que se utilicen con fines de medición. Los instrumentos más comunes son los caudalímetros másicos y los volumétricos. La medición de servicios públicos puede utilizar caudalímetros de vórtice o dispositivos de presión diferencial con compensación de temperatura y presión si es necesario.

Utilizando la instrumentación adecuada y siguiendo las mejores prácticas de instalación y mantenimiento, los parques de tanques pueden lograr una automatización y eficiencia óptimas en las operaciones de almacenamiento.

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