Sellos para techos flotantes: funciones, tipos y materiales

La industria del almacenamiento de hidrocarburos enfrenta la gestión constante de minimizar las pérdidas por evaporación, garantizar la seguridad operativa y cumplir con normativas de sostenibilidad cada vez más exigentes. En este sentido, los sellos para techos flotantes son la tecnología crítica que cierra la brecha entre el techo móvil y la pared del tanque, evitando que vapores peligrosos escapen a la atmósfera.

Seleccionar el sistema de sellado adecuado no es solo un requisito regulatorio: es una decisión estratégica para la rentabilidad y la protección ambiental. Este artículo presenta una visión avanzada de sus tipos, materiales, configuraciones, riesgos y tecnologías más recientes del mercado de sellos para tanques con techo flotante.

¿Qué son los sellos para techos flotantes de tanques AST?

Los sellos para tanques de techo flotante, conocidos internacionalmente como floating roof tank seals, son sistemas diseñados para cerrar el espacio anular (rim seal) entre el techo móvil y el casco del tanque. Este espacio, aunque reducido, es el punto más crítico para la formación y escape de vapores, ya que allí se concentran la mayoría de las emisiones fugitivas de COVs en tanques que almacenan gasolina, nafta, crudo ligero, etanol y otros productos altamente volátiles.

Función operativa y comportamiento estructural

En estos sistemas de contención, los sellos perimetrales también cumplen una función mecánica: estabilizan el movimiento del techo flotante y reducen desplazamientos verticales no deseados. Ensayos experimentales a escala real han demostrado que un sello bien diseñado puede incrementar significativamente la amortiguación del chapoteo del líquido y suprimir las oscilaciones del techo en pocos ciclos, aportando estabilidad estructural.

Cuando el techo flotante, interno (IFR) o externo (EFR), se desplaza verticalmente con el nivel del producto, el sello debe mantener un contacto continuo, uniforme y hermético con la pared del tanque. Si esta barrera no funciona correctamente, se generan tres riesgos inmediatos:

1. Acumulación de vapores inflamables sobre el techo, favoreciendo mezclas explosivas.
2. Incremento de pérdidas económicas por evaporación del producto almacenado.
3. Incumplimiento ambiental, especialmente en países con regulaciones estrictas de emisiones.

Para controlar los riesgos, los sellos perimetrales forman barreras que limitan la emisión de vapores, y mantienen la hermeticidad del tanque, compensan el ovalamientos del tanque, asentamientos diferenciales y cambios térmicos que dilatan o contraen el acero. Esta adaptabilidad permite mantener el confinamiento incluso en tanques con geometrías imperfectas o sometidos a una variabilidad de condiciones operativas.

Exigencias normativas

Desde el punto de vista normativo, los sellos de alto desempeño no son una opción: son un requisito técnico obligatorio. Normas como EPA 40 CFR Parte 60 Subparte Kb, API 650, API 2000 y API 653 exigen que los operadores demuestren control efectivo de emisiones y mantengan la integridad mecánica del sistema. En particular, API 2000 define los criterios de respiración y manejo del espacio de vapor, parámetros directamente vinculados a la eficiencia del sello perimetral.

Exigencias operativas y consecuencias de falla

En términos operativos, los sellos deben funcionar de manera consistente, estable y sin problemas durante todo el ciclo operativo, soportando radiación UV, cargas térmicas, variaciones del rim space y condiciones ambientales severas. Cuando un sello se degrada o falla, las consecuencias son directas:

• Aumento de emisiones fugitivas
• Mayor pérdida de producto por evaporación
• Reparaciones no programadas
• Incremento del riesgo ambiental

Por estas razones, los sellos perimetrales son uno de los componentes más inspeccionados en los programas de mantenimiento de tanques con techo flotante.

Tipos de sellos para techos flotantes en tanques AST

Los sistemas de sellado utilizados en los tanques AST constituyen uno de los elementos más determinantes para el control de emisiones fugitivas y la prevención de atmósferas inflamables. Desde la ingeniería de diseño hasta la operación en campo, la selección, configuración y desempeño de un sello impactan directamente la eficiencia del confinamiento, la vida útil del techo flotante y el cumplimiento normativo.

En este contexto, la industria distingue dos componentes clave: sellos primarios, responsables de cerrar el espacio anular principal, y sellos secundarios, que actúan como refuerzo aerodinámico y ambiental para garantizar un sellado de alto desempeño durante todo el ciclo operativo.

Sello primario: la primera barrera de confinamiento

El sello primario se ubica en contacto directo con el vapor, y en ciertas configuraciones con el producto, y define la eficiencia fundamental del sistema de control de vapores. Su función es minimizar la presencia de gas inflamable en el rim space y mantener la hermeticidad durante los cambios volumétricos y térmicos del tanque. En la práctica industrial predominan tres familias tecnológicas, cada una optimizada para condiciones operativas específicas.

Sello de zapata mecánica (Mechanical Shoe Seal, MSS)

El sello de zapata mecánica es el sistema de referencia en tanques que almacenan productos altamente volátiles o en instalaciones sujetas a regulaciones ambientales estrictas. El diseño integra zapatas metálicas, de acero inoxidable o galvanizado; que mantienen un contacto continuo con el casco mediante mecanismos de pantógrafo o resortes calibrados. La unión entre la zapata y el techo flotante se realiza mediante una tela de barrera de vapor, diseñada para soportar ciclos térmicos severos.

El MSS destaca por su capacidad para compensar ovalamiento, variaciones térmicas, asentamientos diferenciales y movimientos elevados del techo. Su resistencia al ataque químico y estructural lo convierte en el estándar técnico para tanques EFR de gran diámetro y para operaciones que buscan maximizar la reducción de emisiones sin comprometer la seguridad.

Sellos montados en líquido (Liquid-Mounted, LM)

En los sellos LM la barrera de vapor se forma directamente sobre la superficie del producto mediante cápsulas flexibles o tubos llenos de líquido o espuma. Esta configuración elimina prácticamente el espacio de vapor bajo el sello.

No obstante, su desempeño está estrechamente ligado a la compatibilidad química entre los polímeros del sistema y el producto almacenado; aromáticos, oxigenantes y temperaturas elevadas pueden acelerar la degradación del material. Por ello son especialmente utilizados en techos flotantes internos (IFR), donde no están expuestos a radiación UV ni lluvia.

Sellos montados en vapor (Vapor-Mounted, VM)

Los sellos VM emplean anillos de espuma comprimida ubicados sobre la fase de vapor. Aunque son económicos y de instalación rápida, mantienen un volumen interno de vapor susceptible a la formación de mezclas inflamables, lo que los hace menos recomendados en tanques que manejan productos de alta volatilidad o en terminales sujetas a inspecciones ambientales frecuentes. Su uso suele justificarse en aplicaciones donde las exigencias regulatorias son moderadas y el riesgo operativo es controlado.

Sello secundario: refuerzo para el control de emisiones y la integridad del sistema

El sello secundario se instala sobre el primario y constituye la capa de refuerzo que optimiza la contención de vapores y protege al sistema de factores ambientales externos, capturan vapores residuales, y evitan que la lluvia, el polvo, la radiación UV o partículas abrasivas degraden prematuramente la barrera principal.

Sellos tipo wiper

Los sellos tipo wiper están fabricados con elastómeros de alta resistencia que mantienen un contacto flexible y continuo con la pared del tanque. Su diseño permite compensar microdeformaciones del casco y variaciones en el rim space, ofreciendo un comportamiento aerodinámico estable y un mantenimiento reducido. Son ampliamente utilizados en IFR y EFR debido a su bajo perfil y versatilidad.

Sellos de placas de compresión

Estos sistemas emplean componentes metálicos o híbridos que ejercen una presión firme sobre el casco, garantizando un contacto uniforme incluso ante expansiones térmicas considerables. Su combinación con un sello primario MSS permite alcanzar niveles de reducción de emisiones superiores al 98%, cumpliendo con los límites establecidos por EPA 40 CFR Parte 60 Subparte Kb y otras regulaciones internacionales. Su robustez los posiciona como la opción óptima para terminales que buscan rendimiento ambiental sostenido y máxima confiabilidad.

En conjunto, los sellos primarios y secundarios conforman un sistema integral capaz de adaptarse a las condiciones operativas más exigentes, prolongar la vida útil del techo flotante y garantizar que el tanque opere bajo los estándares de seguridad y emisiones más rigurosos de la industria.

Materiales innovadores para sellos de techo flotante

La evolución de los sistemas de sellado en tanques de almacenamiento ha estado impulsada por la necesidad de reducir emisiones fugitivas, mejorar la resistencia química y aumentar la confiabilidad operativa.

Los materiales modernos deben enfrentar hidrocarburos reactivos, radiación UV, humedad, abrasión, cargas electrostáticas y ciclos térmicos severos. La selección correcta del material no solo determina el rendimiento del sello, también mantiene la vida útil del techo flotante y la eficacia del control de vapores. A continuación, se describen los materiales más relevantes utilizados en sellos primarios, secundarios y barreras de vapor.

PTFE (Teflón): desempeño químico superior

El PTFE es uno de los materiales más utilizados en sellos de alto desempeño debido a su resistencia frente a aromáticos, compuestos corrosivos y mezclas químicas altamente agresivas. Su baja fricción permite que el sello mantenga un contacto uniforme con la pared del tanque incluso en movimientos verticales prolongados, reduciendo el desgaste y evitando pérdida de hermeticidad. Posee estas ventajas clave:

• Resistencia sobresaliente a hidrocarburos aromáticos, etanol, MTBE y solventes pesados.
• Estabilidad térmica en rangos extremos, ideal para climas severos.
• Baja fricción superficial, reduciendo esfuerzos mecánicos en el sistema.

Este material es particularmente recomendado para tanques sometidos a auditorías ambientales rigurosas, donde la integridad del sellado es severa para el cumplimiento normativo.

Elastómeros de ingeniería

Los elastómeros como NBR, EPDM y FKM se utilizan ampliamente en sellos tipo wiper, membranas flexibles y barreras de vapor debido a su equilibrio entre flexibilidad, resistencia mecánica y compatibilidad química.

• NBR (Nitrilo): Ideal para hidrocarburos convencionales y combustibles con bajo contenido aromático.
• EPDM: Excelente comportamiento frente a intemperismo, rayos UV y ozono; muy utilizado en EFR expuestos.
• FKM (Viton): Resistencia química superior para servicio severo y productos de alto octanaje o aromáticos.

Su funcionalidad permite diseñar sellos híbridos y sistemas capaces de compensar deformaciones locales sin pérdida de hermeticidad, un factor requerido en tanques con deformaciones o asentamiento diferencial.

Compuestos multicapa: durabilidad estructural con flexibilidad

Los sistemas multicapa combinan aluminio, acero inoxidable, telas técnicas reforzadas y polímeros avanzados, creando una estructura capaz de soportar condiciones operativas extremas sin comprometer la flexibilidad del sello. Sus características destacadas son:

• Excelente resistencia mecánica ante fricción constante.
• Comportamiento antiestático para evitar acumulación de cargas.
• Elevada vida útil comparada con membranas monocomponente.

Estos compuestos se emplean tanto en sellos primarios como en secundarios, especialmente en equipos que manejan productos volátiles y se necesitan ciclos de operación prolongados.

Una de las innovaciones recientes en materiales para sellos es Armor Fabric™, desarrollado por Mesa ETP para mejorar la durabilidad, resistencia química y desempeño mecánico de barreras de vapor y sistemas montados en líquido. 

Materiales ATEX y retardantes al fuego

En tanques ubicados en zonas clasificadas, la selección de materiales debe controlar la generación de cargas electrostáticas y reducir la propagación del fuego en escenarios de riesgo. Por ello, muchos fabricantes incorporan:

• Polímeros antiestáticos, diseñados para mantener continuidad eléctrica en el sello.
• Materiales retardantes al fuego, compatibles con requisitos NFPA y ATEX.
• Componentes metálicos con recubrimientos especiales que minimizan chispas por impacto o fricción.

Estos materiales proporcionan una capa adicional de seguridad, especialmente en tanques EFR donde la interacción con polvo, agua, viento y radiación puede aumentar el riesgo de cargas electrostáticas acumuladas.

Además de estos materiales, fabricantes especializados desarrollan tecnologías que elevan la hermeticidad y la confiabilidad en sellos para techos flotantes. Entre ellos destaca Mesa ETP, cuyo sistema WG Seal mantiene una presión constante aun en tanques con ovalamiento, logrando un sellado más estable. Su tecnología ClipLock™ elimina perforaciones en la barrera de vapor, reduciendo puntos de fuga y acelerando la instalación. Para sellos secundarios, MesaWedge™ ofrece contacto uniforme y excepcional resistencia UV y a la abrasión.

En el siguiente apoyo audiovisual, Mesa ETP presenta sus sistemas de sellado perimetral para tanques de almacenamiento, destacando la ingeniería del WG Seals y otras soluciones diseñadas para mejorar hermeticidad, reducir emisiones y optimizar el rendimiento operativo en techos flotantes.

Riesgos operativos y fallas frecuentes en sellos de tanques

Los sellos para techos flotantes pueden fallar por degradación química, deformaciones del casco o pérdida de continuidad mecánica. Entre los riesgos más comunes se encuentran:

• Acumulación de gases inflamables en el espacio anular.
• Degradación de elastómeros por aromáticos, temperatura o radiación UV.
• Gaps fuera de tolerancia API, que reducen la hermeticidad.
• Desalineación del techo, generando fricción y desgaste irregular.
• Corrosión en zapatas, pantógrafos o herrajes del sello primario.
• Ingreso de agua, afectando flotabilidad y estabilidad estructural.

Una inspección periódica regulada por API 653 permite detectar puntos de fuga, deformaciones y fallas en la barrera de vapor antes de comprometer la operación o la seguridad.

Además de los riesgos mecánicos y de emisiones, los tanques con techo flotante también son vulnerables a descargas atmosféricas. La práctica API RP 545 establece lineamientos de bonding y grounding para reducir el riesgo de arcos eléctricos en el sello perimetral (rim seal), reforzando la necesidad de mantener integridad eléctrica y continuidad del sistema de sellado.

Checklist de inspección rutinaria según API 653 (EFR / IFR)

La inspección rutinaria conforme a API 653 debe verificar:

• Rim space clearance dentro de los límites definidos en API 653.
• Continuidad del contacto del sello primario y secundario.
• Condición de membranas, telas y elastómeros, sin roturas, desgaste o exposición del refuerzo.
• Estado de zapatas, pantógrafos y mecanismos de soporte, libres de corrosión, deformación o atascamientos.
• Ausencia de líquidos o residuos en el rim space, que comprometan movimiento del sello o flotabilidad del techo.
• Continuidad eléctrica en sistemas antiestáticos según el fabricante y API 653.

Tecnologías avanzadas de sellado de techos flotantes

La ingeniería moderna de sellos para techos flotantes avanza hacia sistemas precisos, seguros y sostenibles, impulsados por mayores exigencias ambientales y operativas. Las tendencias más relevantes incluyen:

• Sistemas de cero emisiones, orientados a eliminar prácticamente toda fuga en el rim space.
• Materiales compuestos anticorrosivos, capaces de soportar hidrocarburos agresivos, UV y ciclos térmicos severos.
• Sellos modulares de instalación rápida, que reducen tiempos de parada y facilitan el mantenimiento.
• Componentes autoajustables, diseñados para compensar deformaciones del casco y holgajes variables.
• Materiales antiestáticos y retardantes al fuego, requeridos en zonas clasificadas ATEX o NFPA.
• Diseño CAD–CAM y manufactura de precisión, que optimizan la geometría y desempeño de zapatas mecánicas.

Conclusiones 

La eficiencia de un tanque con techo flotante depende en gran medida de la capacidad del sistema de sellado para mantener el confinamiento del vapor bajo distintas condiciones operativas. Elegir configuraciones adecuadas, sello primario, secundario y barrera de vapor, permite reducir emisiones, mantener estabilidad mecánica y prolongar la vida útil del equipo.

Recientes desarrollos en materiales, diseño y manufactura para sellos para techos flotantes ofrecen una hermeticidad más estable y un desempeño uniforme frente a productos agresivos y ambientes exigentes. Los sellos avanzados garantizan que el activo se mantenga dentro de los estándares internacionales en materia de integridad, seguridad y protección ambiental.

Referencias

1. Doustvandi, A; Roudsari, M; Niazi, B; (2023). Experimental Investigation on the Effect of Seal Presence on the Behavior of Double-Deck Floating Roofs in Cylindrical Steel Storage Tanks. Structural Durability & Health Monitoring (SDHM), 2023, Vol 17, Issue 1, p55. DOI:10.32604/sdhm.2022.017458.
2. Ye, H. et al. (2024). Development and Status of Sealing System from Internal Floating Roof Tank. In: S. Shmaliy, Y. (eds) 8th International Conference on Computing, Control and Industrial Engineering (CCIE2024). CCIE 2024. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 1253. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-6937-7_66.

Preguntas Frecuentes (FAQs)