Tanques de almacenamiento: Fallas comunes, causas y soluciones

Los tanques de almacenamiento forman parte de la infraestructura fundamental de la industria petrolera, petroquímica, energética y de procesos. A través de su diseño y correcta operación, contribuyen a la continuidad operativa, la seguridad industrial y el cumplimiento ambiental. Sin embargo, su exposición a ambientes agresivos, variaciones térmicas, ciclos operativos y, en la mayoría de los casos décadas de servicio, favorece mecanismos de deterioro que pueden evolucionar silenciosamente hasta desencadenar fallas críticas.

Fugas por el fondo, deformaciones del casco, fallas en techos flotantes y corrosión acelerada son algunos de los modos de falla más comunes en tanques de almacenamiento (AST, por sus siglas en inglés). Comprender sus causas raíz y aplicar prácticas de mitigación basadas en estándares como API 650, API 653, API 580 y API 579 es estratégico para preservar la integridad mecánica, extender la vida útil del activo y reducir riesgos operativos y ambientales.

Este artículo consolida los mecanismos de daño más relevantes y presenta soluciones prácticas de acuerdo con las mejores prácticas internacionales.

Tanques de almacenamiento y su importancia crítica

Los tanques atmosféricos de acero al carbono, regulados por API 650, son recipientes cilíndricos soldados conformados por el fondo, placa anular, casco, techo y accesorios operativos. La norma establece los requisitos mínimos de materiales, espesores, tolerancias geométricas y configuraciones de diseño (techo fijo, domo o flotante) para garantizar resistencia y estabilidad estructural.

En la práctica, muchos tanques operan bajo condiciones más severas que las previstas en su diseño original: mayores cargas ambientales, variaciones térmicas más amplias, asentamientos acumulativos y cambios de servicio que introducen esfuerzos no contemplados. Este fenómeno se acentúa en tanques con 30–60 años de operación, en los que el deterioro acumulado del fondo, el casco, los accesorios y el techo flotante aumenta de forma significativa la probabilidad de falla.

En servicio, los tanques experimentan ciclos de llenado y vaciado, vapores corrosivos y esfuerzos mecánicos que aceleran la degradación. Por esta razón, API 653 regula inspecciones externas e internas, criterios de reparación, evaluaciones dimensionales y límites de servicio, enfatizando que la confiabilidad depende de programas de inspección planificados, monitoreo continuo y operación disciplinada.

Corrosión en tanques: zonas críticas y mecanismos principales

La corrosión es el mecanismo de deterioro más determinante en la integridad de los tanques de almacenamiento. Afecta fondo, casco, techo y accesorios, progresa de manera gradual y difícil de detectar hasta causar fugas, pérdida de espesor o fallas estructurales. API 653 establece un enfoque de inspección tanques basado en mecanismos de daño para detectarla oportunamente.

Corrosión soil-side del fondo

Es la causa más frecuente de fugas. Aparece cuando la cara inferior del fondo entra en contacto con humedad, suelos contaminados, zonas anóxicas, drenaje deficiente o un anillo de cimentación degradado. La retención de agua provoca pitting profundo y pérdida acelerada de espesor, especialmente en tanques sin membrana de separación, sin protección catódica o con recubrimientos deteriorados.

Corrosión interna del fondo y primer anillo

La corrosión interna depende del producto almacenado, la presencia de agua libre y los sedimentos que generan celdas de concentración. La interfase producto/vapor, especialmente en techos fijos sin membrana interna; es una de las zonas más agresivas por la combinación de humedad, oxígeno, variaciones térmicas y compuestos corrosivos como CO₂, H₂S o cloruros. En productos pesados, pueden formarse biopelículas que favorecen corrosión microbiológica (MIC), afectando fondo y primer anillo.

Corrosión externa y atmosférica

Afecta superficies expuestas como el techo, casco, plataforma, soldaduras y la pestaña del fondo. La lluvia, humedad, radiación solar y contaminantes industriales aceleran el deterioro. Los mecanismos más relevantes son: COB (Corrosión bajo recubrimiento), que es cuando la pintura se desprende y permite la infiltración de humedad; mientras que la CUI (Corrosión bajo aislamiento), es cuando el aislamiento absorbe agua, generando corrosión oculta en zonas de difícil acceso.

El video explica los fallos más comunes en tanques de almacenamiento, como corrosión en fondo y casco, fugas por el fondo, deformaciones estructurales y problemas en techos flotantes,  y describe sus causas: suelo húmedo, variaciones térmicas, sedimentos, falta de mantenimiento. También aborda la necesidad de inspecciones regulares (como las definidas por API 653) para detectar daños a tiempo y prevenir fallas críticas, pérdidas operativas o riesgos ambientales.

Otros mecanismos relevantes

Aunque menos frecuentes, deben incluirse en los planes de inspección:

• Corrosión por hendidura (juntas bridas y soportes).
• Corrosión galvánica por contacto de metales distintos.
• Erosión–corrosión en drenes, boquillas o líneas de recirculación.
• SCC (corrosión bajo tensión) en ambientes con H₂S o aminas.

Fallas principales en tanques de almacenamiento

Los tanques pueden fallar por mecanismos de corrosión, problemas geotécnicos, degradación estructural, condiciones operativas adversas, cambios de servicio o defectos heredados del diseño original. API 653 y API 579-1/ASME FFS-1 proveen los criterios para evaluar la severidad del daño y definir si el tanque puede continuar en servicio, requiere reparación o debe reconstruirse.

Conforme los tanques envejecen, aumenta la probabilidad de fallas asociadas al deterioro acumulado, a cargas no previstas en el diseño original y a la fatiga de componentes como el techo flotante, el fondo o el casco.

Fugas por el fondo del tanque

Representan fallas críticas por su impacto ambiental, operativo y económico. Las causas típicas incluyen:

• Corrosión soil-side o interna en la placa anular o placas centrales.
• Pitting profundo por sedimentos, agua libre o MIC.
• Fallas en soldaduras circunferenciales y longitudinales.
• Asentamientos diferenciales que generan grietas en la unión fondo–casco (corner weld).

La detección temprana requiere inspecciones API 653 con UT de alta resolución, MFL, evaluación del sumidero y análisis geométrico del fondo.

Fallas estructurales del casco

El casco puede deformarse debido a:

• Asentamiento desigual.
• Cargas desbalanceadas.
• Variaciones térmicas.
• Vientos extremos.
• Degradación de la cimentación.

API 653 define los límites aceptables de ovalización y pandeo. Cuando se superan, el análisis FFS según API 579 determina si el tanque puede seguir operando con seguridad.

Fallas en techos flotantes y techos fijos

Techos flotantes (IFR/EFR):

Pueden presentar:

• Pérdida de flotabilidad por entrada de agua o producto.
• Pontones perforados o pérdida de estanqueidad.
• Daños en sellos primarios o secundarios.
• Desalineación del tubo guía.
• Falla del sistema de drenaje (válvula, sumidero o pivot master).

Evolución del daño y fallas adicionales:

• Corrosión acelerada del deck central.
• Deformaciones alrededor del tubo guía.
• Aflojamiento de uniones estructurales.
• Deterioro en puntos de apoyo o pivote.

Estos mecanismos suelen estar relacionados con acumulación de agua, cargas cíclicas, asentamiento del techo, fallas de los soportes del techo y falta de mantenimiento del sistema flotante.

Techos fijos

Pueden deformarse por cargas externas, corrosión, fatiga térmica o envejecimiento estructural. También es común el vacuum collapse, documentado en múltiples incidentes, ocurre cuando los respiraderos están obstruidos durante el vaciado rápido.

Drenaje del techo flotante: una forma de falla recurrente

El drenaje del techo flotante es uno de los componentes más vulnerables debido al movimiento continuo y a los esfuerzos cíclicos. Las fallas comunes incluyen:

• Obstrucción por sedimentos o corrosión,
• Fatiga de la tubería flexible,
• Fugas en uniones,
• Pérdida de movilidad,
• Sobrecargas por acumulación de agua.

Para evitar hundimientos o deformaciones, el drenaje debe diseñarse considerando:

• Máximos históricos de lluvia,
• Eventos climáticos severos,
• Libertad de movimiento total,
• Compatibilidad geométrica con el tanque API 650.

En este caso, empresas especializadas como MESA Industries – MESA ETP ofrece sistemas de drenaje y tuberías flexibles fabricados en una sola longitud continua, guiados por tensores y sin uniones intermedias. Estas soluciones, utilizadas en terminales y refinerías a nivel mundial, disminuyen puntos potenciales de fuga o fatiga y se integran con los criterios de diseño API 650 y los lineamientos de inspección API 653.

Durante mantenimientos mayores, también realizan modernización o rediseño del drenaje, asegurando compatibilidad con tolerancias geométricas y condiciones de operación específicas del tanque.

Fallas operacionales y externas

Incluso con buena gestión de corrosión, pueden presentarse fallas por condiciones externas:

• Sobrellenado (API 2350): causa deformaciones del techo y derrames.
• Vacío por respiraderos obstruidos: puede colapsar los techos fijos.
• Incendios externos: inducen pandeo térmico.
• Vibraciones industriales: generan fatiga en soldaduras y boquillas.
• Eventos climáticos severos: deforman el casco o afectan la cimentación.
• Sobrepresión interna: por fallas en válvulas PVRV o bloqueos de venteo.

Causas raíz de fallas en tanques de almacenamiento

Diseño y construcción fuera de especificación API 650

Fallas de origen asociadas a:

• Espesores no adecuados para la gravedad específica del producto.
• Soldaduras con falta de fusión.
• Tolerancias geométricas fuera de límite.
• Placa anular omitida o subdimensionada.

Aunque API 650 define requisitos mínimos, muchos tanques enfrentan hoy cargas superiores a las originalmente consideradas: vientos extremos, lluvias extraordinarias, asentamientos progresivos o mayores variaciones térmicas; las cuales, inducen deformaciones o pérdida de flotabilidad.

Degradación operativa y condiciones de servicio

Ciclos térmicos, variaciones de nivel, sedimentos, agua libre y fluidos corrosivos aceleran la fatiga, la corrosión y la pérdida de espesor. Cambios de servicio sin análisis API 579/API 653 incrementan el riesgo de mecanismos de daño no previstos, que no fueron contemplados en el diseño original, acelerando los mecanismos de daño.

Cimentación deficiente y asentamiento diferencial

El uso de materiales no conformes, compactación inadecuada o pobre, drenaje insuficiente o procesos erosivos o socavaciones en el anillo de cimentación, generan asentamientos desuniformes que deforman el fondo y el casco, afectando la unión fondo–casco.

Falta de inspección y mantenimiento oportuno

La ausencia de inspecciones API 653, el uso limitado de END avanzados, falta de histórico de operaciones y mantenimiento; y la desatención de señales tempranas (manchas, filtraciones, deformaciones o corrosión activa) permite que los mecanismos de daño progresen hasta producir fugas o fallas estructurales.

5 Señales tempranas de falla (Checklist práctico)

1. Manchas húmedas o filtraciones en la placa anular o anillos del casco, indicativas de pérdida de contención inicial.
2. Acumulación persistente de agua en la zona central del techo flotante señal de drenaje obstruido.
3. Acumulación de producto en pontones o sellos, que puede indicar pérdida de estanqueidad, fisuras o problemas de flotabilidad.
4. Deformación visible del techo flotante, dificultad para completar el recorrido o cambios anómalos en la inclinación del deck.
5. Pandeo o abultamientos visibles en el casco.
6. Corrosión activa en soldaduras, bordes vivos o bajo recubrimiento, evidenciada por ampollas, descascaramiento de pintura o presencia de óxido fresco.
7. Variaciones inusuales de nivel, indicando hundimiento o problemas de flotabilidad.

Soluciones prácticas para garantizar la integridad de los tanques

Inspección integral según API 653

Este estándar es la referencia central para evaluar tanques en servicio, definiendo alcances, frecuencias y criterios de aceptación. Un programa completo debe incluir:

• Inspección visual del casco, placa anular y techo.
• Medición de asentamiento y análisis dimensional.
• UT de alta resolución.
• Evaluación de soldaduras, boquillas y refuerzos.
• En techos flotantes, revisión del sello, pontones y drenaje.
• Verificación del anillo de cimentación y muro de contención.

Gestión de corrosión y sistemas de protección

Controlar la corrosión es una de las acciones más determinantes en la prevención de fallas por fugas, pérdida de espesor y degradación estructural. Las medidas estratégicas incluyen:

• Recubrimientos internos y externos de alto desempeño.
• Protección catódica (CP) con monitoreo permanente.
• Continuo drenaje para la eliminación de agua libre en el fondo.
• Inspección continua y prioritaria de la placa anular.
• Evaluación periódica del sistema flotante.
• Uso de VCI según API TR 655 en fondos sin CP eficaz.

Mantenimiento predictivo y END avanzado

• Ultrasonido automatizado (AUT).
• Ondas guiadas y MFL para fondo y casco.
• Robots internos en espacios confinados.
• Drones para techos y corrosión atmosférica.
• Cámaras térmicas y sensores permanentes.
• Sistemas de monitoreo continúo basados en radar o láser para detectar hundimientos, inclinaciones o anomalías en el movimiento del techo flotante.

La tendencia actual es migrar hacia monitoreo predictivo, reduciendo incertidumbre y fallas inesperadas.

Inspección Basada en Riesgo (IBR / RBI)

La metodología de inspección basada en riesgo (IBR/RBI) conforme a API RP 580 y API RP 581 permite calcular el riesgo de falla de un tanque (Risk = PoF × CoF). Esta evaluación cuantifica la probabilidad (PoF) y la consecuencia (CoF) de falla, optimizando frecuencias de inspección y priorizando los activos más críticos.

Integridad estructural y análisis FFS (API 579-1)

El análisis Fitness-For-Service (FFS) según API 579-1 evalúa la aptitud del tanque frente a daño por corrosión general o localizada, pandeo, abolladuras, grietas y pérdida de espesor. Determina si el equipo:

• Puede seguir operando de forma segura.
• Requiere reparación o mitigación inmediata.
• Debe ser retirado o reconstruido.

El FFS evita reparaciones innecesarias y permite decisiones fundamentadas en criterios de ingeniería, no en supuestos conservadores.

Conclusiones

La integridad de los tanques de almacenamiento depende de un diseño adecuado bajo API 650, inspecciones establecidas por API 653, una gestión disciplinada de la corrosión y una operación dentro de límites seguros.

Las fallas más comunes, corrosión soil-side, fugas por el fondo, deformaciones del casco, fallas en techos flotantes y fallas operacionales, pueden controlarse mediante inspección basada en riesgo, mantenimiento predictivo, análisis FFS y una revisión sistemática del drenaje, la cimentación y los recubrimientos.

La aplicación de estas prácticas reduce riesgos, evita fallas catastróficas y extiende la vida útil de los tanques, fortaleciendo la confiabilidad global de las instalaciones.

Preguntas frecuentes (FAQs)