Introducción
Los techos flotantes han sido son fundamentales para la industria petrolera desde su creación en los años 1920. Diseñados inicialmente para reducir las pérdidas de productos almacenados por evaporación, han evolucionado para incluir materiales de alta resistencia, diseños aerodinámicos y sistemas avanzados de sellado que aumentan la seguridad y la eficiencia operativa.
En las últimas décadas, la creciente presión regulatoria y ambiental ha impulsado innovaciones como la integración de sensores inteligentes y materiales más ligeros y duraderos, consolidándolos como una solución clave para los tanques de almacenamiento.
Los techos flotantes desempeñan un papel significativo en la reducción de emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV), limitando la evaporación del producto y minimizando su exposición al aire. Además, contribuyen a mejorar la seguridad operacional, al prevenir la acumulación de vapores inflamables y al proteger la estructura interna del tanque de factores climáticos adversos.
El RCM (Reliability-Centered Maintenance) es un enfoque sistemático que permite identificar y gestionar modos de falla en equipos críticos. A través del mantenimiento predictivo, llogrando anticiparse a los se logra anticipar problemas potenciales en los techos flotantes, optimizando su operación y reduciendo riesgos ambientales. Este enfoque optimiza la vida útil de los activos, reduce costos operativos y garantiza que las operaciones cumplan con estándares de seguridad y sostenibilidad.
Principios básicos de los techos flotantes
¿Qué son los techos flotantes?
Los techos flotantes son estructuras internas que se desplazan sobre la superficie del líquido almacenado en un tanque. Su diseño elimina el espacio libre donde podrían acumularse vapores inflamables, reduciendo así las pérdidas por evaporación y las emisiones contaminantes.
Tipos de techos flotantes
- Externos:
- Diseñados para tanques abiertos, expuestos a condiciones climáticas.
- Ideal para entornos donde se necesita un control básico de emisiones.
- Internos:
- Ubicados dentro de un tanque cerrado.
- Ofrecen mayor protección contra los elementos climáticos y una eficiencia superior en la contención de emisiones.
Ventajas de los techos flotantes
1. Reducción de la evaporación de productos
- Impacto técnico: Los techos flotantes limitan el contacto entre el líquido almacenado y el aire, minimizando significativamente las pérdidas por evaporación.
- Beneficio económico: Una menor evaporación reduce las pérdidas de hidrocarburos, lo que equivale a mayores ingresos por producto conservado.
- Aplicaciones industriales: Especialmente valiosos en productos como gasolina, crudo, liviano y solventes.
2. Mejora en la contención de emisiones de hidrocarburos:
- Cumplimiento regulatorio: Facilitan el cumplimiento de normativas ambientales estrictas como las de la EPA en EE. UU. y la Directiva de Emisiones Industriales en Europa.
- Reducción de impacto ambiental: Disminuyen los COV emitidos, mitigando su contribución al smog fotoquímico y al cambio climático.
3. Aumento de la seguridad operativa:
- Prevención de explosiones: Al eliminar la acumulación de vapores inflamables, se reduce el riesgo de explosiones dentro del tanque.
- Protección estructural: Los techos flotantes protegen las paredes internas del tanque contra la corrosión inducida por el contacto constante con vapores.
- Mayor integridad operativa: Evitan la formación de burbujas de presión en el tanque que podrían comprometer su estabilidad estructural.
4. Flexibilidad en diferentes entornos:
- Condiciones climáticas: Los techos internos ofrecen protección adicional en regiones con climas extremos, mientras que los techos externos son ideales para entornos con baja exposición a lluvias o nieve.
- Aplicaciones específicas: Adecuados para hidrocarburos livianos y pesados, con adaptaciones para tanques de almacenamiento de químicos y agua.
5. Optimización de costos operativos y de mantenimiento:
- Mantenimiento preventivo: Su diseño permite realizar inspecciones periódicas y reparaciones sin detener completamente las operaciones. El uso de estrategias de mantenimiento predictivo permite priorizar las intervenciones necesarias, evitando interrupciones costosas e innecesarias.
- Eficiencia energética: Al reducir la necesidad de ventilación forzada o sistemas de contención secundarios, disminuyen los costos energéticos asociados.
Gestión centrada en la fiabilidad (RCM) aplicada a techos flotantes
El RCM es una metodología que se enfoca en optimizar la confiabilidad de los equipos, identificando modos de fallos críticos y aplicando estrategias específicas para prevenirlos o mitigarlos. En el contexto de los techos flotantes, el RCM garantiza su desempeño continuo y seguro, priorizando recursos y esfuerzos en áreas de mayor impacto.
En los tanques con techos flotantes, el RCM combina técnicas de análisis de falla con herramientas de monitoreo avanzado para garantizar que las operaciones sean seguras y sostenibles. Este enfoque se centra en maximizar la disponibilidad del activo mientras se minimizan los riesgos de emisiones y daños estructurales.
Estrategias clave del RCM para techos flotantes
1.Evaluación de modos de falla más comunes:
- Fallas en sellos: Identificación de fugas en juntas primarias y secundarias.
- Degradación estructural: Daños en soportes por corrosión o fatiga mecánica.
- Desgaste en componentes móviles: Evaluación de guías y sistemas de elevación que podrían fallar por uso prolongado.
2. Análisis de riesgos y mantenimiento prioritario:
- Uso de metodologías como FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) para identificar riesgos y priorizar inspecciones.
- Implementación de cronogramas de mantenimiento basados en condiciones reales de operación.
3. Integración de sistemas de monitoreo continuo:
- Sensores de presión y nivel: Detección en tiempo real de irregularidades en la posición del techo.
- Pruebas no destructivas: Inspección mediante ultrasonido para detectar corrosión o daños en componentes críticos. Estos datos alimentan sistemas de análisis en tiempo real que soportan el mantenimiento predictivo, garantizando la confiabilidad del techo flotante.
- Software predictivo: Análisis de datos en tiempo real para predecir fallas antes de que ocurran.
4. Optimización de recursos a largo plazo:
- Reducción de paradas no programadas gracias a estrategias predictivas.
- Prolongación de la vida útil de los techos mediante un mantenimiento eficaz y adecuado a cada caso. El mantenimiento predictivo es una herramienta esencial dentro del RCM, al enfocarse en intervenciones proactivas basadas en el análisis de datos reales.
Modos de falla en techos flotantes y sus causas comunes
Corrosión y factores que la propician
Este fenómeno es uno de los problemas más frecuentes en los techos flotantes, especialmente en ambientes agresivos, donde la humedad y los químicos presentes en el líquido almacenado aceleran los procesos de oxidación. Entre los factores más importantes que contribuyen a la corrosión.
- Humedad elevada: La acumulación de agua en las juntas, soportes o guías de los techos flotantes genera ambientes ideales para la corrosión.
- Exposición a químicos: Productos volátiles como hidrocarburos livianos pueden reaccionar con los materiales del techo, debilitándolos con el tiempo.
- Deficiente recubrimiento: La falta de revestimientos protectores adecuados intensifica la susceptibilidad a daños.
Daños estructurales y causas más comunes
Los daños estructurales ocurren debido a la interacción mecánica del techo flotante con el líquido almacenado y las cargas externas, como viento o presión. Entre las causas mas comunes se incluyen:
- Impactos por sobrecarga: Exceso de producto almacenado o acumulación de desechos en el techo.
- Movimientos extremos: Cambios rápidos en el nivel del líquido o turbulencias dentro del tanque que desgastan las guías y los soportes estructurales.
- Fatiga material: Prolongados ciclos de operación sin mantenimiento adecuado.
Fallas en sellos y juntas
Los sellos y juntas son componentes clave para mantener la estanqueidad y limitar las emisiones.
1. Mecanismos de daño específicos:
- Desgaste: El movimiento constante del techo y la exposición a partículas abrasivas deterioran los sellos.
- Aplastamiento o deformación: Ocurre cuando los sellos se someten a presiones excesivas.
- Incompatibilidad química: Sellos fabricados con materiales no aptos para los productos almacenados.
2. Fugas y problemas de estanqueidad
- Impacto en la eficiencia y seguridad:
- Pérdidas económicas por la evaporación de producto.
- Incremento en las emisiones de COV, afectando el cumplimiento de normativas ambientales.
- Mayor riesgo de explosión debido a la acumulación de vapores inflamables en el espacio confinado.
Inspección y monitoreo de techos flotantes
Técnicas de inspección recomendadas
Una inspección periódica en tanques de almacenamiento es esencial para identificar problemas antes de que se conviertan en fallas críticas.
- Detección de corrosión, deformaciones o daños en los componentes visibles.
- Observación del estado de los sellos primarios y secundarios.
- Pruebas No Destructivas (NDT):
- Ultrasonido: Útil para medir el grosor del metal y detectar corrosión interna.
- Radiografía: Identificación de grietas internas o discontinuidades en el material.
- Termografía: Detección de variaciones de temperatura que podrían indicar fugas o puntos de corrosión activa.
3. Monitoreo en tiempo real:
La integración de tecnologías avanzadas permite detectar anomalías en tiempo real, optimizando los recursos y mejorando la seguridad.
- Supervisan parámetros como presión, nivel de líquido, posición del techo y vibraciones.
- Permiten la detección temprana de fugas o fallas estructurales.
- Analizan los datos en tiempo real para predecir fallas y programar mantenimientos preventivos.
- Alertas automatizadas para tomar decisiones rápidas.
Sellos de techos flotantes: Componentes clave para la eficiencia y la seguridad
Finalidad de los sellos en techos flotantes
- Reducción de emisiones: Los sellos minimizan la liberación de COV al ambiente, contribuyendo a la sostenibilidad operativa.
- Prevención de contaminación: Evitan que agua, suciedad u otros contaminantes ingresen al tanque, preservando la calidad del producto almacenado.
Tipos de sellos y sus características
- Sellos primarios:
- Proveen el primer nivel de contención para evitar fugas de vapores.
- Fabricados en espuma o elastómeros flexibles para adaptarse al movimiento del techo.
- Sellos secundarios:
- Actúan como una barrera adicional sobre el sello primario.
- Incrementan la estanqueidad y reducen aún más las emisiones.
- Materiales resistentes a la abrasión y a productos químicos.
Mecanismos de daños comunes en los sellos
- Desgaste mecánico: Por el contacto constante con las paredes del tanque.
- Corrosión: Deterioro acelerado por exposición a productos volátiles o atmósferas corrosivas.
- Temperaturas extremas: La expansión o contracción del material puede afectar su desempeño.
- Impactos físicos: Durante las operaciones de mantenimiento o movimientos bruscos del techo flotante.
Inspecciones y mantenimiento de los sellos
- Métodos visuales: Inspección de grietas, deformaciones o signos de desgaste evidente.
- Pruebas no destructivas: Uso de ultrasonido o cámaras térmicas para evaluar sellos no visibles.
- Reemplazo programado: Planificar el cambio de sellos según el ciclo de vida recomendado por los fabricantes.
Empresas destacadas en la fabricación de sellos
- HMT es líder en el diseño y fabricación de sellos para techos flotantes, ofreciendo soluciones avanzadas que garantizan la reducción de emisiones, la contención eficiente de vapores y la protección del contenido del tanque. La empresa desarrolla una variedad de sellos primarios y secundarios, adaptados a techos flotantes internos y externos en tanques de almacenamiento. Entre sus productos destacan:
- Sellos primarios como el “Scissor Shoe” y “SealMaster”, diseñados para una estanqueidad efectiva, adaptándose a diferentes configuraciones de tanque y proporcionando un sellado duradero.
- Sellos secundarios como el “Flex-A-Seal” y “Seal King®”, que complementan a los sellos primarios, maximizando la reducción de emisiones y la contención de hidrocarburos.
- HMT también se distingue por integrar tecnologías que mejoran la sostenibilidad, como sistemas de reducción de emisiones y accesorios para monitoreo continuo. Su enfoque en innovación y calidad hace que sus productos cumplan con los estándares más exigentes de la industria.
- Mesa ETP: Fabrica una variedad de sellos para techos flotantes, incluyendo sellos primarios y secundarios con diseños avanzados que cumplen con las normativas de la EPA y estándares internacionales. Sus productos incluyen sellos mecánicos, de espuma y montados en líquido, además de opciones personalizables para emisiones reducidas y resistencia a condiciones extremas【231】.
- Storage Tech: Es un fabricante en tecnología de almacenamiento avanzado, especializado en techos flotantes externos y sistemas de sellado diseñados para maximizar la eficiencia operativa y la seguridad. Sus innovaciones en sellos para techos flotantes, como el Pantagraph type seal y el Scissor type seal, destacan por su diseño robusto y adaptable. Estas soluciones de Storage Tech no solo cumplen con estrictos estándares ambientales, sino que también se adaptan a las necesidades específicas de diferentes industrias, su compromiso con la innovación y la sostenibilidad posiciona a Storage Tech como un referente en el diseño de sistemas de sellado y techos flotantes avanzados.
Observa en el siguiente video cómo sus soluciones redefinen el estándar de calidad en almacenamiento industrial cortesía de Storagetech.
Sellos mecánicos para tanques de almacenamiento con techo flotante externo.
Beneficios económicos y ambientales del enfoque RCM
El enfoque de Gestión Centrada en la Fiabilidad (RCM) aporta beneficios sustanciales tanto desde una perspectiva operativa como ambiental.
Optimización de costos operativos gracias al mantenimiento predictivo
- Reducción de costos de reparación: Al identificar fallas potenciales antes de que ocurran, el mantenimiento predictivo evita paradas no planificadas y costosas reparaciones mayores.
- Mayor eficiencia en los recursos: La programación de inspecciones y mantenimientos en función de datos reales disminuye el uso innecesario de mano de obra y materiales.
- Extensión de la vida útil: Con el monitoreo continuo de los techos flotantes y sus componentes, se maximiza su durabilidad, retrasando la necesidad de reemplazos.
Reducción de riesgos ambientales y cumplimiento normativo
- Control de emisiones: El monitoreo en tiempo real permite detectar fugas de hidrocarburos rápidamente, minimizando el impacto ambiental y garantizando el cumplimiento de normativas como la EPA en Estados Unidos o las regulaciones europeas.
- Prevención de desastres: Al identificar riesgos estructurales en etapas tempranas, se mitigan eventos críticos como derrames o explosiones.
- Sostenibilidad operativa: La adopción de tecnologías compatibles con estándares internacionales refuerza la responsabilidad ambiental de las empresas.
Impacto positivo en la longevidad de los techos flotantes y sus componentes
- Preservación estructural: Inspecciones regulares y mantenimiento proactivo reducen la exposición a daños por corrosión o desgaste mecánico.
- Conservación de sellos y juntas: La aplicación de RCM asegura que estos componentes clave sean reemplazados antes de fallar, garantizando su desempeño continuo.
- Reducción de costos por reposición: La extensión del ciclo de vida útil de los techos flotantes disminuye la inversión en nuevos equipos..
Casos de estudio y mejores practicas
Caso 1: Phillips 66 – Reducción de emisiones y optimización del mantenimiento
Phillips 66 implementó los principios del enfoque RCM en sus refinerías para reducir las emisiones y optimizar las operaciones en tanques de almacenamiento. Al mejorar la integridad de los techos flotantes, la empresa logró una reducción significativa de un 17% en las emisiones de alcance 1 y 2 relacionadas con la manufactura.
Entre sus esfuerzos se incluyeron estrategias avanzadas de gestión del metano y la integración de tecnologías de monitoreo para detectar y mitigar fugas. Además, Phillips 66 colaboró con socios para adoptar tecnologías de menor carbono, como el hidrógeno verde para reemplazar el gas combustible, reduciendo aún más el impacto ambiental. Estos esfuerzos demuestran la efectividad de combinar el RCM con medidas de sostenibilidad.
Caso 2: Petronas: Programa de gestión de activos de tanques
Petronas utilizó las técnicas de RCM para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de los techos flotantes en sus tanques de almacenamiento. Al centrarse en el mantenimiento predictivo y el monitoreo en tiempo real, redujeron significativamente el tiempo de inactividad no planificado y extendieron la vida útil de los componentes de los tanques. Este enfoque incluyó un análisis detallado de los modos de falla de los sellos de los techos flotantes y de los componentes estructurales, mejorando la seguridad y la eficiencia operativa. El éxito del programa resalta el papel crítico del RCM en las operaciones de gran escala en la industria del petróleo y gas.
Conclusiones
La Gestión Centrada en la Fiabilidad (RCM) es fundamental para optimizar la eficiencia, seguridad y sostenibilidad en los techos flotantes de tanques de almacenamiento. Al integrar tecnologías avanzadas como sensores IoT, monitoreo continuo y sellos de última generación, se transforma la gestión tradicional en un modelo proactivo que previene fallas y minimiza riesgos.
El RCM contribuye al control de emisiones y a la prevención de incidentes críticos, alineándose con los objetivos globales de sostenibilidad ambiental. La optimización de recursos y la prolongación de la vida útil de los componentes garantizan un retorno económico significativo, posicionando a las empresas que adoptan estas estrategias a la vanguardia de la industria, preparadas para enfrentar los desafíos regulatorios y ambientales del futuro.
Referencias
- API Standard 650: “Welded Tanks for Oil Storage” – Directrices sobre el diseño, construcción e inspección de tanques.
- OSHA Regulations – “Oil Storage Tank Safety” y “Hydraulic Fracturing Site Safety”
- IEC 60812:2006 – “Analysis techniques for system reliability” sobre el análisis de modos de falla en activos industriales.
- IAM (Institute of Asset Management) – Manual de RCM y mejores prácticas en mantenimiento de activos críticos.
- SMRP – Guías para la aplicación de RCM en la industria del petróleo y gas
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