El documento describe los diferentes tipos de tanques y recipientes utilizados para el almacenamiento y procesamiento de fluidos en plantas industriales, incluyendo sus características, usos, dimensiones, materiales, diseño, pruebas e inspecciones. Explica los conceptos de presión de diseño, operación, prueba y las normas ASME y API que rigen el diseño y construcción de tanques a presión.

1. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Almacenaje de fluidos en plantas de proceso
Usos, características y aspectos constructivos:
 Manejo de sólidos y fluidos (balances de masa, energía, tiempos)
 Pueden ser abiertos y cerrados, atmosféricos (tanques), a presión interna o externa
(vacío).
 La capacidad es función del volumen necesario, el tiempo de retención.
 Función de proceso (reactor), operación (mezcla, sedimentación, etc.), reserva,
almacenamiento.
 Dimensiones f(volumen, consideraciones de espacio disponible)
 Diseño f (características del fluido, norma de seguridad, códigos de construcción,
economía del
 Las cargas solicitantes son: estáticas (peso) y dinámicas (vibraciones, vientos, sismos).
 Servicio: corrosivo / no corrosivo.
 Instalación: apoyados / suspendidos.
 Posición: horizontal / vertical.
 Forma: cilíndricos, rectangulares, esféricos.
 Fondo: plano, cónicos, semiesférico, elipsoidal.
 Techos: planos, cónicos y cóncavos.
 Para los cálculos de espesores, asumiremos que se trata de casco de pared delgada
e/D<1/10.
 Virolas: fajas/tiras de material. Pueden ser de mismo o de espesores diferentes en
función de los esfuerzos.
 Optimización de materiales…. Se busca el máximo volumen con superficie lateral
(envolvente) de área mínima. (x = diámetro , y = altura)
yxV 2
4

 yxxS .
4
2


  2
.
.4
x
V
y

 
x
V
xS
4
4
2


0
4
2
.
2

x
Vx
dx
dS 
 3
.8

V
x  Válido para un tanque a presión atmosférica,
abierto y con costo mínimo.

2. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
DEFINICIONES y NORMALIZACION
 Recipiente: Contenedor o envolvente estructural en el que se procesan, tratan o
almacenan materiales: por ejemplo: recipientes a presión, recipientes de reacción,
recipientes de agitación y recipientes de almacenamiento (Tanques).
 Presión absoluta: La presión media desde el cero absoluto de presión que teóricamente
se obtiene en vacío o al cero absoluto de temperatura, para distinguirla de la presión
manométrica.
 Presión de diseño: La presión que se usa para determinar el espesor mínimo permitido
o las características físicas de las diferentes partes del depósito.
Es recomendable adoptar para el diseño del recipiente y sus componentes una presión
algo superior a la de trabajo (operación).Esto se satisface considerando como presión una que
supere en un 10 % a la presión de trabajo.
 Presión de operación: La presión a la que está sometido normalmente un depósito y
que se localiza en su parte superior, no debe exceder de la presión máxima de trabajo
permitida y, generalmente debe mantenerse a un adecuado nivel inferior al de ajuste de
los dispositivos de alivio de la presión para evitar su frecuente apertura.
 Presión de prueba: Los requisitos para determinar la presión de prueba por cálculo se
describen en la Norma UG 99 © para la prueba hidrostática y en UG (b) para la prueba
neumática. La base para la presión de prueba calculada en cualquiera de estos párrafos
es la más alta presión interna permitida y que se ha determinado por las fórmulas de
diseño para cada elemento del recipiente que utilice espesores nominales como los
márgenes por corrosión incluidos, y utilizando los valores de esfuerzo permitidos para la
temperatura de la prueba.
 Presión manométrica: la cantidad por la cual es mayor la presión absoluta que la
presión atmosférica.
 Presión máxima de trabajo permitida: La presión manométrica máxima que se permite
en la parte superior de un recipiente terminado en su posición de trabajo para una
temperatura dada. Esta presión se basa en el elemento más débil del recipiente que
utiliza los espesores nominales sin considerar los márgenes por corrosión ni el espesor
requerido por cargas diferentes de la presión.
La presión interna a la que está sujeto el elemento más débil del recipiente,
correspondiente al esfuerzo máximo admisible, estando el recipiente en las condiciones
siguientes:
 Estado de desgaste por erosión
 Temperatura determinada
 Posición normal de trabajo
 Sometido a efectos de cargas (presión externa, carga de viento, presión
hidrostática, etc.) que son aditivas a la presión.
Un criterio muy utilizado consiste en considerar la presión máxima de trabajo permitida
de la cabeza o del casco, y no las de elementos accesorios como bridas, válvulas, aberturas,
etc.

3. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
 Prueba hidrostática: El recipiente terminado una vez lleno con agua, debe someterse a
una presión igual a 1 ½ veces la presión máxima de trabajo permitida, la cual debe
marcarse en el recipiente, o a 1 ½ veces la presión de diseño, según acuerden el usuario
y el fabricante (Norma UG-99).
Si el valor del esfuerzo del material del recipiente a la temperatura de diseño es menor
que a la temperatura de prueba, la presión de prueba hidrostática debe incrementarse
proporcionalmente, según la siguiente fórmula:
diseñodetemp
pruebadetemp
PmpoPphc
..
..
..5,1



Los recipientes para los que la Pmpt está limitada por las bridas, deberán probarse a la
presión que se indica en la tabla siguiente:
Presión nominal de
servicio
(psi)
(at)
150
10,2
300
20,4
400
27,2
600
40,8
900
61,2
1500
102
2500
170
Presión de prueba
hidrostática del casco
(at)
28,9 74,8 98,6 147,9 221,1 367,3 612,2
 Prueba neumática: El recipiente terminado puede probarse con aire comprimido en vez
de aplicarle la prueba hidrostática cuando no pueda llenarse con agua bajo condiciones
de seguridad o cuando no sean tolerables las trazas que pudieran quedar del líquido de
prueba (en ciertos servicios). La prueba de presión neumática debe hacerse a 1 ¼ veces
la presión máxima de operación permitida, la cual debe marcarse en el recipiente.
Normas y especificaciones
Tanques
American Petroleum Institute API
Recipientes a presión, calderas
ASME, Boiler and Pressure Vessel Code,1986
 Espec. 12BEspecificación para
tanques atornillados para el
almacenamiento de líquidos de
producción, 1977.
 Espec.12D Especificación para
tanques de campo soldados para
almacenaje de líquidos de producción,
1982.
 Espec.12F Especificaciones para
tanques soldados en taller para
almacenaje de líquidos de producción,
1982.
 Norma 620 Reglas recomendadas para
el diseño y la construcción de tanques
grandes soldados para
almacenamiento a baja presión, 1978.
 Norma 650 Tanques de acero soldado
para el almacenamiento de crudo,
1980.
 I Calderas de central eléctrica
 II Especificaciones de materiales
 III Elementos de las plantas de energía
nuclear
 IV Calderas para calentamiento.
 V Examen no destructivo
 VI Reglas recomendadas para el cuidado y
la operación de las calderas para el
calentamiento.
 VII Reglas recomendadas para el cuidado de
las calderas de central eléctrica.
 VII Recipientes sujetos a presión. División 1,
División 2. Reglas alternativas
 IX Calificación de la soldadura fuerte y la de
bajo punto de fusión o autógena.
 X Recipientes a presión hechos de plástico
reforzado con fibra de vidrio.
 Reglas par la inspección en servicio de los
elementos de las plantas de energía nuclear.

4. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Tanques API
 API 12 B: Tanques de producción uniones remachadas
 API 12 D: Tanques de producción grandes soldados.
 API 12 F: Tanques pequeños soldados
 API 650: Tanques para almacenamiento de petróleo.

5. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Materiales:
 Acero y concreto reforzado.
 Plásticos y plástico reforzado con fibra de vidrio.
 Se aplican también recubrimientos plásticos y de vidrio en tanques de acero.
Aceros al carbono en placas o chapas
ASTM A283 Gr C hasta 350°C
ASTM A285 Gr C hasta 450°C
ASTM A515 Gr 55-70 T> 450°C
ASTM A516 Gr 55-70 T>450°C
Aceros inoxidables
ASTM A240- TP304
ASTM A240-TP316
Placas:
Espesores de 3/16 a 1 “ 1 a 1,5” 1,5 a 4”
Incremento de 1/16” 1/8” 1/4”
Ancho: 2,5 y 5 m, largo hasta 20 m
Espesores mínimos limitados dificultades de manipuleo de virolas y el transporte.
Cabezales:
Bridado cóncavo, hemisférico y cóncavo elíptico. Troquelados o repujados.
Toberas:
Entradas, desagües, entrada de hombre, registros de mano (Reforzar la zona). Cuplas
soldadas, nunca niples.
Accesorios:
Ángulos para soportes de aislamiento, ménsulas, orejas o ojales para izamiento,
escaleras.
Al interior: Soportes para platos, empaques, agitadores, serpentines de calentamiento.
Tratamientos especiales:
 Radiografiado
 Pintado
 Revestimientos elastoméricos
 Soldados en obra.
 Relevamiento de esfuerzos:
Recocido para aceros al carbono 600°C con enfriamiento lento.
Aceros inoxidables austeníticos, 1100°C, enfriamiento rápido para prevenir
precipitación de carburos.
 Construcción: se prefieren construido en talleres.
 Inspección: Organismos competentes.
Tanques pequeños soldados para la producción API 12 F -1982-
La norma contempla los requisitos de material, diseño de los tanques de acero,
verticales, cilíndricos, apoyados sobre tierra y soldados en taller, para capacidades nominales
de 14 a 79 m3
(90 a 500 barriles).
Quedan especificados materiales, soldadura, bocas de inspección o registros, pintura.
Construcción:
El fondo del tanque debe ser plano o cónico, la cubierta debe ser cónica. La pendiente

6. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
de los conos de fondo y cubierta será de 1:12.
Espesor mínimo de placa: Casco y cubierta 3/16 “ Fondo: 1/4 “ Resumidero 3/8”.

7. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Pruebas:
Los tanques de diámetro hasta 3m inclusive deberán probarse con aire comprimido a 3
psi, los de diámetros mayor a 1,5 psi.
Capacidad
nominal
m3
Capacidad
de trabajo
m3
Diámetro
exterior
m
Altura
m
Relación
h/d
14 11 2,41 3,05 1,26
16 13 2,90 2,44 0,84
24 21 2,90 3,66 1,26
32 26 3,66 3,05 0,83
33 32 3,05 4,57 1,50
40 36 3,35 4,57 1,36
48 42 3,66 4,57 1,25
64 58 3,66 6,10 1,67
79 76 4,72 4,88 1,03
Espesores
Recipientes a presión
ASME Sección VIII
Tanques
API
Casco cilíndrico
P
RP
e
adm 6,0
.



Esfera y cabezal hemisférico
P
RP
e
adm 2,0.2
.



Cabezal elipsoidal
P
DP
e
adm 2,0.2
.



Envolvente
c
Dh
e
adm
Max



.2
..
emin= 3/16” envolvente y techo
emin= 1/4” fondo
c= 1/16”
Techo cónico
sen
D
e
.400
min 
D “pies” e “pulg”
9°<α<37° (pendientes de 2/12 y 9/12)
emin= 3/16” emax= 1/2”
Techo cóncavo
100
min
R
e 
Rmin =0,8 D
Rmax=1,2 D
Fondo cónico
c
tgH
e
adm



cos...4
.. 2
min
Consideraciones:
 no será menor a 1000
Temperatura de diseño: T máx. de operación+28°C
Prueba hidráulica: lleno durante 2h con agua

8. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Bibliografía:
 Molanes C – Compendio de Vapor y Maquinas Térmicas- Primera Edición – A.B.R.N.
Producciones gráficas SRL – Buenos Aires – 2009.
 Rase Howard ; Barrow M.– Ingeniería de Proyecto para plantas de proceso – Cía Edit.
Continental- México – 1976-
 Megyesy, E. – Manual de recipientes a presión – Ed. Limusa. – México -

9. Ingeniería de las Instalaciones MMXII
Trabajo práctico N° 5
Recipientes a presión
El material que se suministra consiste en una caracterización de un generador de
vapor humotubular, memoria descriptiva y el acta de prueba hidráulica.
Por razones de secreto industrial, no se suministran copias de los planos
correspondientes pero puede ser “leídos e interpretados en clase”.
Los objetivos de este trabajo práctico son:
 Familiarizarnos con los equipamientos e instalaciones industriales.
 Realizar cálculos de verificación
 Conocer la documentación de uso frecuente en la industria.
La lectura atenta y el uso de tablas de resistencia de materiales nos permitirán
verificar los resultados aquí obtenidos.