Evaluación de asentamientos en un tanque de almacenamiento: Aplicación del Anexo B de API 653 en Tanques API 650

Introducción

El asentamiento en un tanque de almacenamiento de fondo plano representa una amenaza significativa para la integridad estructural, la estabilidad operativa y la seguridad industrial. Estas deformaciones, provocadas por condiciones irregulares del suelo, consolidación diferencial, cargas desbalanceadas o eventos sísmicos, pueden comprometer los componentes críticos del tanque, como el fondo, la pared lateral y los sellos. Ante esta realidad, se vuelve indispensable contar con herramientas normativas que permitan evaluar, clasificar y gestionar estos asentamientos de manera técnica y sistemática.

La norma API 650 establece los lineamientos de diseño y construcción para tanques soldados, garantizando un comportamiento estructural bajo condiciones estándar. Sin embargo, durante la vida útil del activo, API 653 entra en escena como la referencia clave para inspección, mantenimiento y reparación. Es en esta norma donde el Anexo B cobra especial relevancia, al proporcionar el procedimiento para la evaluación de asentamientos y sus criterios de aceptabilidad.

Este artículo aborda de manera técnica y detallada el contenido del Anexo B, ofreciendo a los profesionales una guía práctica para aplicar criterios normativos en la gestión de asentamientos en un tanque de almacenamiento construido conforme a API 650.

Fundamentos normativos y relación entre API 650 – API 653 – API 579 

¿Qué es API 650 y su relevancia en el diseño?

La norma API 650 es el estándar internacionalmente aceptado para el diseño y construcción de un tanque de almacenamiento soldado de líquidos. Define parámetros geométricos, materiales, esfuerzos admisibles, soldaduras, pruebas y consideraciones sísmicas. Su objetivo es garantizar un comportamiento estructural seguro desde la etapa de fabricación. Este estándar contempla las cargas típicas, pero no considera explícitamente los asentamientos diferenciales que puedan presentarse con el tiempo.

¿Qué establece API 653 sobre la inspección?

API 653 regula la inspección, reparación, modificación y reconstrucción de un tanque de almacenamiento atmosférico de acero construido bajo API 650. Esta norma se enfoca en mantener la integridad del activo durante su ciclo de vida, y aborda fenómenos no contemplados en el diseño original, como los asentamientos por consolidación del terreno. Su Anexo B provee el método para identificar, clasificar y evaluar diferentes tipos de asentamientos mediante curvas de medición y criterios de aceptabilidad.

Integración con API 579-1/ASME FFS-1 para análisis avanzados

Cuando los asentamientos exceden los límites definidos por API 653 o presentan geometrías complejas, es necesario escalar el análisis a una evaluación Fitness-For-Service (FFS) bajo la norma API 579-1/ASME FFS-1. Este estándar permite evaluar la capacidad estructural remanente del tanque, aplicando modelado de esfuerzos, simulaciones no lineales y análisis de deformaciones plásticas. Casos como hundimientos localizados severos o pandeo de la envolvente requieren este tipo de evaluación avanzada para tomar decisiones operativas seguras y fundamentadas.

Nuevas disposiciones del Anexo B de API 653

El Anexo B de API 653 ha sido objeto de importantes actualizaciones en los últimos años, impulsadas por avances tecnológicos, experiencia operativa acumulada y la necesidad de una mayor claridad normativa. Estas modificaciones están recogidas en la Adenda 1 (abril de 2018) y en la Errata oficial de marzo de 2020, y tienen como propósito reforzar los criterios de aceptabilidad y expandir los métodos válidos de evaluación para asentamientos en tanques API 650.

Actualizaciones normativas recientes

Entre las principales adiciones normativas, se encuentran aclaraciones sobre asentamientos fuera de plano y ajustes en los límites de asentamiento localizado para tanques de gran diámetro. Estas actualizaciones permiten un enfoque más flexible, adaptado a realidades operativas modernas, sin perder rigor técnico. También se incorporaron referencias normativas cruzadas que recomiendan el uso de API 579 cuando los límites geométricos son excedidos, pero no hay evidencia visible de daño estructural.

Ajustes en criterios de evaluación

Se revisaron los parámetros aceptables de diferencia de altura entre puntos adyacentes, con base en el diámetro del tanque y la extensión longitudinal del asentamiento. Estos ajustes permiten una evaluación más precisa y reducen la posibilidad de intervenciones innecesarias, integrando una perspectiva basada en riesgo. La distinción entre asentamientos permanentes y estacionales también fue introducida como criterio para determinar si un asentamiento debe ser corregido o simplemente monitoreado.

Nuevas metodologías de medición aceptadas

La norma ahora reconoce oficialmente el uso de tecnologías de alta resolución como escáneres láser 3D, estaciones totales automatizadas, y sensores de deformación de lectura continua. Estas herramientas permiten un levantamiento preciso del perfil de fondo del tanque y una mejor detección de asentamientos tipo dishing o fuera de plano, los cuales pueden pasar desapercibidos mediante métodos tradicionales. También se promueve el uso de sistemas de captura digital para generar curvas automatizadas, alimentar modelos de análisis predictivo y reducir errores de interpretación.

Un ejemplo representativo lo constituye HMT LLC, empresa que emplea tecnologías como escáneres láser 3D y pruebas por ultrasonido automatizadas para capturar millones de puntos de datos por tanque. Estas soluciones permiten construir modelos detallados de deformación e inclinación, facilitando una evaluación técnica precisa conforme a los lineamientos del Anexo B de API 653.

Interfaz con API 579 en escenarios fuera de tolerancia

Cuando los asentamientos exceden los límites geométricos establecidos en el Anexo B, pero no se observan fallas estructurales inmediatas, se establece la obligatoriedad de evaluar la condición del tanque bajo la metodología Fitness-For-Service (FFS) de API 579. Esta integración fortalece la toma de decisiones y permite mantener en operación tanques con asentamientos complejos siempre que se demuestre, mediante modelado estructural, que su integridad no está comprometida. El análisis puede realizarse en Nivel 1 (conservador), Nivel 2 (analítico) o Nivel 3 (elementos finitos), dependiendo de la complejidad del asentamiento.

Tipos de asentamientos y su clasificación según Anexo B API 653

Este aneo establece una clasificación técnica para los asentamientos que pueden afectar la estabilidad y funcionalidad del tanque de almacenamiento de fondo plano. Cada tipo de asentamiento posee implicaciones estructurales diferentes y requiere métodos específicos de evaluación.

Tipos de asentamiento y sus riesgos según el Anexo B de la norma API 653

• Asentamiento uniforme: Es aquel donde toda la base del tanque desciende de forma homogénea. Aunque no genera deformaciones internas significativas, puede afectar conexiones externas y sistemas de drenaje. Se recomienda su monitoreo y verificación de que las tuberías y conexiones no se vean comprometidas.

• Asentamiento inclinado: Se produce cuando un lado del tanque desciende más que el otro, generando un ángulo de inclinación del eje vertical. API 653 indica que no debe superar los 1:120 (8,3 mm/m o 1 in/10 ft). El cálculo se realiza midiendo la diferencia de elevación entre dos puntos opuestos del borde del tanque y dividiéndola por el diámetro total.

• Asentamiento localizado: Consiste en depresiones puntuales bajo la base del tanque. Se representan mediante curvas radiales de asentamiento y deben evaluarse en relación con el diámetro del tanque y la longitud afectada. API 653 establece límites basados en estas proporciones. Un asentamiento localizado puede inducir esfuerzos de flexión significativos en la pared del tanque.

• Asentamiento tipo dishing: Es una deformación en forma de cuenco (cóncava) en el fondo del tanque. Suele ser resultado de una fundación deficiente o consolidación de relleno. Aumenta el esfuerzo por presión hidráulica y puede concentrar tensiones en un punto crítico de la placa de fondo.

• Asentamiento fuera de plano: Implica ondulaciones o distorsiones no simétricas. Su detección requiere modelado estructural o escaneo tridimensional. Las consecuencias incluyen deformación plástica localizada o pandeo, y su análisis puede escalarse a API 579 en caso de duda.

Procedimientos de medición, equipos y monitoreo

La medición precisa de asentamientos es fundamental para evaluar la condición estructural de los tanques conforme al Anexo B de API 653. La metodología se basa en levantamientos topográficos realizados a lo largo del perímetro y en radios internos del tanque.

Procedimiento recomendado por API 653

Se deben ubicar puntos de medición cada 3 a 5 metros (o cada 10 a 15 pies) en el borde del fondo del tanque, así como en radios internos si se sospecha asentamiento localizado o dishing. Las mediciones deben repetirse en intervalos definidos por la criticidad del activo, después de eventos sísmicos, modificaciones estructurales o rellenos importantes.

Equipos recomendados

• Nivel óptico de alta precisión: Útil para depósitos de diámetro pequeño a medio.
• Estación total robótica: permite medición automatizada con alta exactitud y control de errores.
• Escáner láser 3D: tecnología avanzada que permite detectar variaciones milimétricas, modelar la superficie del fondo y visualizar deformaciones fuera de plano.

Aplicaciones de tecnología IoT para monitoreo continuo

Actualmente, se integran sensores de desplazamiento y deformación conectados a plataformas IoT, lo cual permite la recolección de datos en tiempo real. Estos sistemas, cuando se enlazan con software de análisis predictivo, facilitan decisiones de mantenimiento basadas en datos reales y tendencias de deformación.

Escaneo láser en acción: Monitoreo en tiempo real de tanques con Leica C10

El uso práctico del escaneo láser 3D para el monitoreo de deformaciones en tanques de almacenamiento se ilustra claramente en el siguiente video. Utilizando el escáner láser de grado topográfico Leica C10, este método permite capturar hasta 50,000 puntos de datos por segundo, generando nubes de puntos de alta precisión que permiten a los ingenieros evaluar:

• Excentricidad de la envolvente del tanque
• Desviaciones en la verticalidad
• Desplazamientos radiales
• Monitoreo del ángulo de inclinación en diferentes niveles de llenado

Este enfoque también permite el despliegue de la envolvente del tanque en planos bidimensionales, donde mapas de calor codificados por color (azul/amarillo) muestran claramente desviaciones hacia el interior o el exterior. El análisis avanzado incluso permite obtener proyecciones predictivas sobre posibles escenarios de falla, como pandeo o riesgo de derrame asociado a asentamientos del terreno.

Mira la demostración completa en el siguiente video, cortesía: http://www.youtube.com/@jamesrye886

Análisis de datos y curvas de asentamiento

La representación gráfica de los asentamientos es una herramienta clave para evaluar la severidad y distribución de las deformaciones en tanques de fondo plano. API 653 recomienda el uso de curvas de asentamiento generadas a partir de mediciones perimetrales y radiales.

Método gráfico y cálculo diferencial

• Recolectar datos de elevación en puntos equidistantes del perímetro del tanque.
• Trazar una curva base (teórica) a partir de la elevación media o de referencia.
• Superponer la curva real obtenida en campo.
• Identificar desviaciones locales, cambios de pendiente y zonas críticas.
• Para asentamientos radiales, se grafican curvas desde el centro hacia la periferia (útiles para identificar dishing).

Parámetros de comparación

• Diferencia máxima permitida entre puntos adyacentes varía según el diámetro del tanque (generalmente 1/120 a 1/240 del diámetro, según API 653).
• Si la deformación induce pandeo en la envolvente o compromete conexiones estructurales, se requiere una evaluación detallada.
• Casos complejos deben escalarse a análisis FFS bajo API 579-1, especialmente si existen tensiones adicionales, distorsión plástica o contacto no uniforme entre base y suelo.

 En combinación con herramientas digitales, estas curvas pueden integrarse en modelos de análisis predictivo para anticipar la evolución de asentamientos y optimizar la gestión del activo

Criterios de aceptabilidad según API 653 

El Anexo B de API 653 establece criterios específicos para determinar si un asentamiento es estructuralmente aceptable, en función de su tipo, magnitud y longitud afectada.

Límite de asentamientos aceptables

• Asentamiento inclinado: el eje vertical del tanque no debe desviarse más de 1:120 (8,3 mm/m o 1 in/10 ft).
• Asentamiento localizado: el límite depende del diámetro del tanque y longitud de la depresión. Para tanques <60 m (200 ft), la desviación máxima entre puntos adyacentes no debe exceder 13 mm (0.5 in) si la distancia es menor a 3 m (10 ft).
• Asentamientos dishing o fuera de plano: deben evaluarse gráficamente y verificar si exceden los límites que provocarían deformación en el fondo o en la envolvente.

Recomendación cuando se superan los límites

Cuando los asentamientos exceden los criterios del Anexo B, se recomienda realizar una evaluación estructural conforme a API 579-1/ASME FFS-1, en los siguientes niveles:

• Nivel 1: evaluación conservadora con cálculos simplificados.
• Nivel 2: análisis detallado con modelado elástico.
• Nivel 3: análisis por elementos finitos con condiciones reales de carga.

Este enfoque permite tomar decisiones seguras sobre reparación, monitoreo continuo o retiro del servicio.

Acciones correctivas y técnicas de rehabilitación

Cuando se detectan asentamientos fuera de los límites normativos, es necesario aplicar medidas correctivas que devuelvan al tanque su condición segura de operación. Estas acciones deben alinearse con API 653 y, en aspectos de reconstrucción estructural, con el Capítulo 10 de API 650.

• Re-nivelación y ajuste de fundación: Consiste en levantar el tanque mediante gatos hidráulicos para corregir inclinaciones o depresiones, seguido del reemplazo o refuerzo del material de fundación. Esta operación requiere planificación detallada y monitoreo continuo durante la ejecución.

• Reparación del fondo con soldadura: Si el asentamiento ha generado daños en placas de fondo, se puede recurrir a reemplazos parciales o inserciones de secciones. La selección del tipo de reparación dependerá de la profundidad del daño, la accesibilidad y el cumplimiento con los espesores mínimos de API 653.

• Refuerzo de la envolvente y placa de fondo: Cuando la distorsión ha inducido esfuerzos excesivos en la pared del tanque, se puede instalar refuerzos internos o externos, diseñados conforme a las disposiciones de API 650 – Capítulo 10. Esto incluye refuerzos horizontales, anillos de compresión o refuerzos locales en zonas de tensión concentrada.

La elección de cada medida debe respaldarse con ingeniería estructural y análisis de integridad conforme al tipo de asentamiento.

Casos de estudio y aplicación prácticap

Tanque con asentamiento inclinado – Intervención exitosa

En 2019, en una terminal de almacenamiento en Luisiana (EE. UU.), se identificó un asentamiento inclinado progresivo en un tanque API 650 de 80 pies de diámetro. La inclinación era de 1:100, superando el límite de 1:120 establecido por API 653. Se aplicó un plan de re-nivelación con gatos hidráulicos, seguido de rediseño y compactación de la fundación.

Este tipo de intervención ha sido abordado por firmas especializadas como Becht, que documentan casos similares bajo los lineamientos del Anexo B. La verificación geométrica permitió devolver el tanque a operación, demostrando que el mantenimiento correctivo controlado puede evitar reemplazos costosos.

Proyecto con escaneo 3D y evaluación API 579

En una refinería ubicada en el Golfo Pérsico, un tanque de 120 pies mostró asentamientos tipo dishing que generaban deformaciones fuera de plano. Se utilizó tecnología LiDAR 3D para capturar con alta precisión la superficie del fondo. Los datos se integraron en un modelo de elementos finitos y se evaluaron mediante API 579 Nivel 3. El resultado permitió conservar el tanque en operación bajo vigilancia con monitoreo continuo. Este caso, presentado en la Middle East Storage Conference 2022, evidenció cómo la digitalización y el modelado avanzado mejoran las decisiones operativas en asentamientos complejos.

Recomendaciones y mejores prácticas 

Para garantizar la integridad estructural de un tanque de almacenamiento sujeto a asentamientos, es esencial adoptar un enfoque integral de gestión:

• Mantener registros históricos de mediciones de asentamientos facilita el análisis comparativo y la predicción de patrones de deformación a lo largo del tiempo.
• Se recomienda realizar inspecciones adicionales tras eventos disruptivos como sismos, inundaciones o trabajos de excavación en proximidad.
• El personal técnico debe capacitarse en interpretación de curvas de asentamiento, uso de normas API y aplicación de evaluaciones FFS.
• La incorporación de herramientas digitales como sensores de nivelación, escaneo 3D y plataformas de monitoreo y análisis predictivo basadas en IA permite detectar anomalías antes de que se traduzcan en fallas críticas.

Estas prácticas, alineadas con las disposiciones de API 653 y API 579, aseguran una operación más segura, económica y sostenible de los activos de almacenamiento.

Conclusiones

La incorporación de nuevas disposiciones en el Anexo B de API 653 marca un antes y un después en la evaluación de asentamientos en tanques API 650. Ya no se trata únicamente de aplicar fórmulas geométricas o inspecciones tradicionales, sino de integrar criterios basados en riesgo, herramientas digitales de alta precisión y metodologías de evaluación estructural avanzada como las definidas en API 579.

Adoptar estas prácticas normativas actualizadas no solo permite prevenir fallas estructurales severas, sino también optimizar recursos, prolongar la vida útil del tanque y tomar decisiones informadas sin recurrir innecesariamente a reparaciones costosas. Además, el enfoque moderno promueve la sostenibilidad operativa al reducir emisiones no controladas, aumentar la disponibilidad del activo y cumplir con regulaciones cada vez más exigentes.

En este contexto, el Anexo B se consolida como un instrumento técnico clave para la ingeniería de integridad, adaptado a los desafíos actuales de la industria. Su aplicación sistemática, combinada con capacidades de monitoreo continuo, análisis predictivo, modelado estructural y evaluación por FFS conforme a API 579-1/ASME, garantiza que las decisiones de mantenimiento estén basadas en evidencia, seguridad y rentabilidad a largo plazo.

Referencias

1. American Petroleum Institute. (2014). API Standard 653 – Tank Inspection, Repair, Alteration, and Reconstruction (5th ed., reaffirmed 2020). Washington, DC: API.
2. American Petroleum Institute. (2020). API Standard 650 – Welded Tanks for Oil Storage (13th ed.). Washington, DC: API.
3. American Petroleum Institute & American Society of Mechanical Engineers. (2021). API Standard 579-1 / ASME FFS-1 – Fitness-For-Service (2021 ed.). Washington, DC: API and ASME.
4. Engineering Equipment and Materials Users’ Association (EEMUA). (2020). EEMUA Publication 159 – Users’ Guide to the Inspection, Maintenance and Repair of Above Ground Flat Bottomed Storage Tanks (5th ed.). London: EEMUA.
5. American Water Works Association. (2021). AWWA D100-21 – Welded Carbon Steel Tanks for Water Storage. Denver, CO: AWWA.
6. American Petroleum Institute. (s.f.). API Technical Report 5805 – Settlement Evaluation Case Studies.
7. American Petroleum Institute. (s.f.). API 653 Interpretations Database. Recuperado de https://my.api.org/Standards/Search