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Los tanques de almacenamiento son contenedores que contienen líquidos o gases comprimidos. El término puede utilizarse para reservorios (lagos y estanques artificiales) y para contenedores fabricados. El uso de la palabra "tanque" para reservorios es poco común en inglés americano , pero es moderadamente común en inglés británico . En otros países, el término tiende a referirse solo a contenedores artificiales. En los EE. UU., los tanques de almacenamiento funcionan sin presión (o con muy poca) , lo que los distingue de los recipientes a presión .
Los tanques se pueden utilizar para contener materiales tan diversos como leche , agua , desechos , petróleo , productos químicos y otros materiales peligrosos , todo ello cumpliendo con las normas y regulaciones de la industria. [1] Los tanques de almacenamiento están disponibles en muchas formas: cilíndricos verticales y horizontales; de parte superior abierta y parte superior cerrada; de fondo plano, de fondo cónico, de fondo inclinado y de fondo de plato. Los tanques grandes tienden a ser cilíndricos verticales, con fondos planos y un techo fijo frangible o flotante, o tener esquinas redondeadas que hacen la transición desde la pared lateral vertical al perfil inferior, para soportar la presión hidrostática hidráulica . Los tanques construidos por debajo del nivel del suelo a veces se utilizan y se denominan tanques de almacenamiento subterráneos (UST).
Los depósitos pueden estar cubiertos, en cuyo caso se los puede llamar depósitos o tanques de almacenamiento cubiertos o subterráneos. Los depósitos de agua cubiertos son comunes en las zonas urbanas.
Los tanques pueden montarse sobre un camión o un remolque articulado . El vehículo resultante se denomina camión cisterna (o simplemente tanker; tank truck en inglés americano). Los vagones cisterna son tanques montados sobre vagones de mercancías para el transporte ferroviario.
La palabra "tanque" originalmente significaba "lago artificial" y proviene de la India, tal vez a través del portugués tanque . Puede tener alguna conexión con:
Si bien el acero y el hormigón siguen siendo las opciones más populares para los tanques, los tanques de plástico reforzado con fibra de vidrio , termoplástico y polietileno están ganando popularidad. Ofrecen menores costos de construcción y mayor resistencia química, especialmente para el almacenamiento de productos químicos especiales . Existen varias normas relevantes, como la British Standard 4994 (1989), la DVS 2205 y la ASME RTP-1, que brindan asesoramiento sobre el espesor de las paredes, los procedimientos de control de calidad, los procedimientos de prueba, la acreditación, la fabricación y los criterios de diseño del producto final.
Algunos tanques de almacenamiento necesitan un techo flotante además del techo y la estructura fijos o en lugar de estos. Este techo flotante sube y baja con el nivel del líquido dentro del tanque, lo que reduce el espacio de vapor por encima del nivel del líquido. Los techos flotantes se consideran un requisito de seguridad, así como una medida de prevención de la contaminación para muchas industrias, incluida la refinación de petróleo.
Para poder utilizar las mediciones de volumen del tanque, normalmente se crea una tabla de capacidad utilizando los estándares apropiados. [3] Cada fila de la tabla de capacidad contiene el valor del nivel de llenado y el valor del volumen correspondiente (y otros datos relacionados).
En los EE. UU., los tanques de metal en contacto con el suelo y que contienen productos derivados del petróleo deben protegerse de la corrosión para evitar que el producto escape al medio ambiente. [4] La técnica de control de la corrosión más eficaz y común para el acero en contacto con el suelo es la protección catódica . Fuera de los Estados Unidos y en algunos lugares de los Estados Unidos, a menudo se utilizan cimientos elevados de soporte de tanques con un acabado de mezcla de arena y betún. Este tipo de cimientos mantienen las placas inferiores del tanque libres de agua, lo que evita la corrosión.
Además de su diseño y aplicación, el mantenimiento y la inspección de los tanques de almacenamiento desempeñan un papel fundamental para garantizar su seguridad y eficiencia. La inspección regular es esencial para identificar posibles problemas como corrosión, fugas, debilidades estructurales y cumplimiento de las regulaciones ambientales. Estas inspecciones pueden variar en frecuencia y detalle según el tipo de tanque, el material almacenado y los requisitos regulatorios aplicables en el lugar donde se utiliza el tanque. Por ejemplo, los tanques que almacenan materiales peligrosos pueden requerir inspecciones más frecuentes y exhaustivas en comparación con las utilizadas para materiales no peligrosos. Los protocolos de mantenimiento, que incluyen limpieza, reparaciones y medidas preventivas, son igualmente importantes para prolongar la vida útil de los tanques y prevenir la contaminación ambiental o los accidentes. Las tecnologías avanzadas, como la teledetección , las pruebas ultrasónicas y las herramientas de inspección robótica, como los drones operados a distancia , se utilizan cada vez más para mejorar la eficacia y la seguridad de estos procesos de inspección. Comprender e implementar cronogramas de inspección y mantenimiento adecuados es fundamental para que los operadores de tanques de almacenamiento garanticen la confiabilidad operativa y el cumplimiento de las normas de seguridad. [5]
Varias regulaciones ambientales se aplican al diseño y operación de tanques de almacenamiento, a menudo dependiendo de la naturaleza del fluido contenido en su interior. [1] En los EE. UU., las emisiones atmosféricas generalmente deben someterse a un permiso de calidad del aire según la Ley de Aire Limpio federal . La cuantificación de las emisiones potenciales de los tanques para fines de permisos se logra con mayor frecuencia aplicando ecuaciones de emisión publicadas en el capítulo 7.1 de la AP-42 (Compilación de factores de emisiones de contaminantes del aire de fuentes estacionarias) de la Agencia de Protección Ambiental .
Dado que la mayoría de los líquidos pueden derramarse o filtrarse incluso por la abertura más pequeña, se debe tener especial cuidado con su manipulación segura. Esto generalmente implica construir un dique de contención alrededor del tanque, de modo que cualquier fuga pueda contenerse de manera segura.
Un tanque atmosférico es un recipiente que contiene un líquido a presión atmosférica . Los principales códigos de diseño para tanques atmosféricos soldados son API 650 y API 620. API 653 se utiliza para el análisis de tanques de almacenamiento en servicio. En Europa, el código de diseño aplicable es EN 14015, que utiliza casos de carga del Eurocódigo 3 (EN 1993), parte 4-2.
En el caso de un gas licuado como el hidrógeno o el cloro , o un gas comprimido como el gas natural comprimido o el MAPP , el tanque de almacenamiento debe estar diseñado para soportar las presiones, a veces considerables, ejercidas por el contenido. Estos tanques, al ser recipientes a presión , a veces se excluyen de la clase de "tanques". Los tanques contenedores para manipular líquidos durante el transporte a menudo están diseñados para soportar distintos grados de presión.
Una forma de almacenamiento de energía térmica estacional (STES, por sus siglas en inglés) es el uso de grandes tanques de agua superficial que se aíslan y luego se cubren con bermas de tierra para permitir el almacenamiento del calor solar térmico estacional que se recolecta principalmente en el verano para calefacción durante todo el año. [6] Una tecnología relacionada se ha generalizado en los sistemas de calefacción urbana daneses. El medio de almacenamiento térmico es grava y agua en fosas grandes, poco profundas y revestidas que se cubren con aislamiento, tierra y césped. [7]
Los tanques de hielo y aguanieve se utilizan para el almacenamiento a corto plazo de frío para su uso en aire acondicionado, lo que permite que los equipos de refrigeración funcionen durante la noche, cuando la energía eléctrica es menos costosa, pero brindan refrigeración durante las horas calurosas del día.
Un tanque de enfriamiento de leche a granel es un tanque de almacenamiento ubicado en la lechería de una granja lechera que se utiliza para enfriar y mantener la leche fluida a baja temperatura hasta que pueda ser recogida por un transportador de leche. Dado que la leche sale de la ubre a aproximadamente 35 °C, se necesitan tanques de leche para enfriar rápidamente la leche cruda fresca a una temperatura de almacenamiento de 4 °C a 6 °C, lo que ralentiza el crecimiento de microorganismos. [8] Los tanques de enfriamiento de leche a granel suelen estar hechos de acero inoxidable y se construyen según estándares sanitarios. Deben limpiarse después de cada recolección de leche. El tanque de enfriamiento de leche puede ser propiedad del granjero o puede ser alquilado por el granjero a una planta lechera.
Un tanque séptico es parte de un sistema de tratamiento de aguas residuales a pequeña escala, a menudo denominado sistema séptico. Los sistemas sépticos se utilizan comúnmente para tratar las aguas residuales de hogares y pequeñas empresas en áreas rurales y suburbanas. [9] Consiste en el tanque y un campo de drenaje séptico . El agua residual ingresa al tanque donde los sólidos pueden sedimentarse y la espuma flota. La digestión anaeróbica ocurre en los sólidos sedimentados, lo que reduce el volumen de sólidos. El agua liberada por el sistema normalmente es absorbida por el campo de drenaje sin necesidad de ningún tratamiento adicional.
Si bien no son estrictamente tanques de "almacenamiento", los tanques móviles comparten muchas de las mismas características de los tanques de almacenamiento. Además, deben estar diseñados para soportar una carga pesada y agitada y el riesgo de colisión u otro accidente. Algunos de estos incluyen petroleros oceánicos y transportadores de GNL ; vagones cisterna de ferrocarril ; y camiones cisterna . También se incluyen los tanques de retención, que son los tanques que almacenan los desechos del baño en vehículos recreativos , barcos y aviones.
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Los tanques para petróleo crudo y combustibles derivados del petróleo se eligen según el punto de inflamación del material. Si el material no es un gas licuado, como el GLP , los tanques son atmosféricos y generalmente son de dos tipos:
Los gases licuados (como GLP, butano , propileno , etc.) pueden almacenarse en tanques esféricos (o esferas de Horton).
Los códigos de clasificación típicos utilizados para los tanques en una refinería son:
Los tanques químicos son contenedores de almacenamiento para productos químicos que se utilizan ampliamente en la industria química . Vienen en una variedad de tamaños y formas, y se utilizan para el almacenamiento estático y el transporte tanto de materias primas como de productos químicos terminados.
Un tanque químico está diseñado necesariamente para un producto químico específico. Los productos químicos tienen potenciales de corrosión variables , por lo que el tamaño y las características de los tanques químicos son diversos. La resistencia química suele ser la primera prioridad en el diseño de tanques químicos. Los materiales seleccionados deben ser tan resistentes al producto químico almacenado como lo permitan el diseño y la economía. Esto incluye la selección de características más pequeñas, como juntas y materiales de plomería . Otros parámetros que se deben tener en cuenta son el calor, el frío, el vacío, la presión, la reactividad exotérmica y la naturaleza agresiva inherente del producto químico ( ácidos , cáusticos, etc.). La contención secundaria es una estrategia de respaldo que a veces se utiliza para mitigar la falla potencial del contenedor primario. El perfil típico de un recipiente con contención secundaria es un recipiente primario con una carcasa exterior que abarca el recipiente primario con al menos un 100% de su capacidad. Los recipientes secundarios están disponibles en polietileno , fibra de vidrio y materiales metálicos. Los sistemas de tanques de contención secundaria se sugieren para todos los productos químicos agresivos.
Se han producido numerosos fallos catastróficos de los tanques de almacenamiento, uno de los más notorios fue el ocurrido en Boston el 14 de enero de 1919. Un gran tanque solo se había llenado ocho veces cuando falló, y la ola de melaza resultante mató a 21 personas en las inmediaciones. El desastre de la melaza de Boston fue causado por un diseño y una construcción deficientes, con una pared demasiado delgada para soportar cargas repetidas del contenido. El tanque no había sido probado antes de su uso llenándolo con agua, y también estaba mal remachado. El propietario del tanque, United States Industrial Alcohol Company , pagó 300.000 dólares (casi 4 millones de dólares en 2012) en compensación a las víctimas o sus familiares.
Desde entonces, se han producido muchos otros accidentes provocados por tanques, a menudo causados por soldaduras defectuosas o por acero de calidad inferior . Los nuevos inventos han solucionado al menos algunos de los problemas más comunes relacionados con el sellado de los tanques. [10] [11] Sin embargo, los tanques de almacenamiento también presentan otro problema, sorprendentemente, cuando están vacíos. Si se han utilizado para contener petróleo o productos derivados del petróleo, como gasolina , la atmósfera de los tanques puede ser altamente explosiva a medida que el espacio se llena de hidrocarburos . Si se inician nuevas operaciones de soldadura, las chispas pueden encender fácilmente el contenido, con resultados desastrosos para los soldadores. El problema es similar al de los búnkeres vacíos en los buques cisterna , que ahora deben utilizar una manta de gas inerte para evitar que se acumulen atmósferas explosivas a partir de residuos.
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