Diques, puentes de tubería y el layout del parque de tanques
En un parque de tanques casi nada del acero es un edificio. Es una ruta de tubería, y tiene que cruzar un sitio diseñado alrededor de los derrames.
Un parque de tanques es un grupo de estanques rodeados de contención. El acero del sitio son soportes de tubería, pasarelas, torres de escalera y los edificios pequeños que apoyan la operación. Eso lo vuelve un proyecto distinto de una fábrica: el layout lo manda la contención y la separación, y el acero se tiene que acomodar a esas restricciones en lugar de definirlas.
El dique decide dónde puede pararse el acero
El volumen fija el muro, y el muro fija el resto
Un dique se dimensiona para contener el contenido del tanque más grande del grupo, más un margen. La altura del muro sale del volumen y del área, no de un detalle preferido: un muro de un metro alrededor de una parcela de unos miles de metros cuadrados da el volumen, y un muro más alto en una parcela más chica hace lo mismo.
Lo que importa para el acero es que el muro es una barrera, no una fundación, y que el área adentro es donde se va a juntar un derrame. El piso interior tiene pendiente hacia un sumidero, así que el interior del dique es una cuenca poco profunda con una esquina baja, y la esquina baja es donde todo lo que esté parado va a estar metido en líquido.
Una columna adentro del dique es una columna en un charco
Poner la columna de un soporte dentro de un dique coloca un perfil de acero exactamente donde se junta el líquido. Eso es una decisión de corrosión y de incendio al mismo tiempo, y la de corrosión es la que aparece primero.
Cuando la columna tiene que ir adentro, la platina va sobre un pedestal de hormigón al menos 300 mm por encima del piso del dique, con un zarpeo en bisel para que el agua escurra, y los pernos de anclaje van en camisa para que un perno mojado no sea un perno mojado a través de la platina. Después miro la línea de agua en el pedestal en cada inspección, porque esa línea es el registro honesto de hasta dónde llegó el dique.
Cruzar el muro sin fundar en él
La respuesta habitual es llevar el soporte por fuera del dique y volar o puentear sobre el muro. Un voladizo de unos tres metros sobre el muro libra la contención y deja las columnas fuera de la cuenca.
El error es usar el muro del dique como apoyo. Un muro de contención se construye para retener líquido, muchas veces en bloque o en hormigón en masa, y no tiene capacidad para la carga vertical de una ruta de tubería ni para su movimiento térmico. Donde hay que cruzar, la luz vuelve a columnas fundadas fuera del dique a los dos lados, y el muro se atraviesa con una camisa que no toma la tubería.
Los soportes de tubería son la estructura principal del sitio
Un soporte lleva tuberías en varios niveles, con pasarelas de acceso y, en servicio caliente, espacio para las liras de dilatación. Las cargas individuales no son grandes, pero el soporte es largo, está expuesto y normalmente es lo más alto del sitio después de los tanques.
Primero la geometría, después las cargas
Un soporte típico de dos niveles tiene unos 6 m de ancho, con niveles de tubería a 3 m y a 6 m, y un tercer nivel donde la parcela está apretada. Las pasarelas corren con 800 mm de ancho libre en cada nivel, y las escaleras son a 45 grados con un descanso cada 3 m de altura.
Esos números no son decoración. El ancho de pasarela decide si una válvula se puede operar con llave, el ángulo de escalera decide si el operador va a usar la escalera o se va a trepar por las tuberías, y la separación entre niveles decide si una válvula bridada entra entre dos líneas. Los tres son baratos de cambiar en un dibujo de sección y caros de cambiar en un soporte ya montado.
El viento sobre un soporte vacío es otro caso
Un soporte abierto presenta mucha área al viento: las tuberías, el aislamiento, la bandeja de cables y el propio soporte. La carga de viento se calcula para el sitio según la norma local aplicable, y el caso que gobierna muchas veces es el que nadie diseña, que es el soporte parado y vacío durante la construcción.
Un soporte con tubería y uno vacío se comportan distinto, y las dos condiciones existen durante la vida del proyecto. El aislamiento agrega 100 mm al diámetro de cada línea, lo que agrega área y agrega peso, y se instala después de montar el soporte. Se diseña para el caso terminado y se verifica el caso desnudo, porque el desnudo es el que queda ahí durante meses.
El acceso es una ruta, y la ruta empieza en un extremo
El acceso a un soporte es una torre de escalera en un extremo y pasarelas a lo largo de los niveles, no una serie de escaleras de tijera tiradas donde haya una válvula. Una escalera con jaula sirve para inspección ocasional y no sirve para una válvula que necesita una llave y dos manos.
Por eso la posición de la torre de escalera la fija la filosofía de operación, y la filosofía de operación normalmente es "entramos caminando desde el lado del camino". En un soporte de 200 m eso significa que la pasarela tiene que ser continua, y que cada tubería que cruza un nivel tiene que ir rodeando la pasarela en vez de atravesarla.
El movimiento térmico tiene que ir a algún lado
Las líneas calientes se dilatan. Un tramo largo de tubería sobre un soporte se mueve varios centímetros entre condición fría y operación, y el soporte tiene que permitir ese movimiento sin transferirlo a los tanques.
Doscientos milímetros en un tramo largo
Un tramo de 120 m de tubería de acero a 140 °C se mueve del orden de 200 mm entre ambiente y operación. Eso no es un detalle: es una dimensión que hay que absorber en algún punto del tramo, y si el soporte no la prevé, el movimiento llega a lo que haya en el extremo.
La disposición habitual es un vano de anclaje en el medio del tramo con liras de dilatación a cada lado. Una lira de 4 m de ancho y 3 m de profundidad absorbe el movimiento en los codos, y las liras son la razón por la que el soporte es más ancho en un vano que en el resto.
El vano de anclaje es el único punto fijo
Todo lo demás en el soporte desliza. El vano de anclaje toma la fuerza longitudinal, las guías a cada lado mantienen la tubería sobre la viga, y el resto de los apoyos son patines que dejan mover la tubería cuando se calienta.
Lo que sale mal es un apoyo soldado donde debía deslizar, o una guía omitida para que la línea se corra de costado fuera de la viga. La evidencia es una mancha brillante en la viga donde un patín debía haber deslizado y una ranura donde no deslizó, y para entonces la boquilla del tanque ya tomó la carga. La boquilla es el único lugar donde el movimiento no se puede acomodar.
El aislamiento cambia la sección, no solo la estética
Un aislamiento de 100 mm convierte una línea de 200 mm en un objeto de 400 mm, y agrega peso por metro en cada apoyo. También levanta la tubería sobre un patín, típicamente 100 mm, para que el aislamiento no quede sentado en el agua sobre la viga.
Esa altura de patín es un detalle chico con dos efectos: mantiene seco el aislamiento y le da a la tubería una superficie para deslizar. Una línea aislada directamente sobre el acero no tiene superficie de deslizamiento, entonces agarra, y el primer ciclo térmico voltea el apoyo.
La separación por incendio es una decisión de layout
La separación entre tanques, la separación entre diques y la posición de los caminos de acceso las fija el requisito de separación por incendio. Esas distancias suelen ser mayores de lo que el proceso querría, y son las que le dan forma al sitio.
La separación entre tanques se fija para que un incendio en uno no cocine la camisa del siguiente, y la distancia del dique al límite de propiedad se fija para que el vecino no quede en el camino del calor radiante. En un sitio con un retiro de 15 m al cerco, las posiciones de los tanques están efectivamente fijadas antes de dibujar el soporte.
Resolver esas distancias antes de trazar la ruta del soporte ahorra un rediseño. Un soporte trazado a través de una distancia de separación es un soporte que se va a mover, y moverlo significa fundaciones nuevas, vanos de anclaje nuevos y un cálculo de dilatación nuevo.
El camino de incendio también es parte del plan: un camino de 6 m de ancho tiene que llegar al dique por lo menos por un lado y llegar a la base de cada torre de escalera. Eso es una restricción dura para el layout del soporte, porque un camino no pasa bajo un nivel a 3 m y una torre de escalera no puede aterrizar en medio de un círculo de giro.
Lo que pido antes de dibujar
- El listado de tanques con diámetros, alturas, contenido y temperaturas de operación.
- La disposición del dique, el volumen que contiene y la altura del muro.
- Las distancias de separación exigidas entre tanques y al límite de propiedad.
- Las rutas de tubería, diámetros, espesores de aislamiento y temperaturas de operación.
- Dónde están los puntos de anclaje y cómo se acomoda la dilatación en cada uno.
- Los requisitos de acceso en cada nivel y dónde van las torres de escalera.
- La ruta del camino de incendio, su ancho y las áreas de giro.
- Si el soporte tiene que preverse para un tercer nivel futuro.
- Las condiciones de suelo en las fundaciones de tanques y de soportes.
- La velocidad de viento del sitio en km/h, tomada de la norma local aplicable.
- La ampliación del grupo de tanques que se espera, y en qué dirección.
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Johnny Joe
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