ESTUDIO TÉCNICO DE LA IMPLEMENTACION DE UN TANQUE VERTICAL DE TECHO CONICO PARA EL INCREMENTO DE CAPACIDAD DE JET FUEL EN LA AEROPLANTA CAPITAN NICOLAS ROJAS DE POTOSI

1 CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN .......................................................................................1 1.1 ANTECEDENTES................................................................................................................1 1.1.1 Planteamiento del Problema ............................................................................................1 1.2 OBJETIVOS ......................................................................................................................2 1.2.1 Objetivo General ..............................................................................................................2 1.2.2 Objetivos Específicos .......................................................................................................2 1.3 JUSTIFICACIÓN ..............................................................................................................3 1.3.1 Justificación Practica .......................................................................................................3 1.3.2 Justificación Teórica ........................................................................................................4 1.4 METODOLOGÍA ..............................................................................................................4 1.4.1 Técnicas de Investigación ................................................................................................4 1.4.2 Instrumentos de Investigación .........................................................................................4 2 CAPÍTULO II: DESARROLLO ..................................................................................5 2.1 MARCO TEORICO ...........................................................................................................5 2.1.1 Marco Conceptual............................................................................................................5 2.1.1.1 Tanques de Almacenamiento......................................................................................5 2.1.1.2 Normativa Aplicable ..................................................................................................6 2.1.1.3 Otras Normas Aplicables...........................................................................................7 2.1.1.4 Normas de Seguridad.................................................................................................7 2.1.1.5 Ley 1333, Reglamentos Ambientales del Sector Hidrocarburifero...........................8 2.1.1.6 Tipos de Tanques de Almacenamiento......................................................................8 2.1.1.7 Accesorios de Tanques (American Petroleum Institute, API 2012)........................10 2.1.1.8 Combustibles Almacenados ....................................................................................12 2.1.1.9 Jet Fuel.....................................................................................................................12 2.1.1.10 Demanda del Transporte Aéreo .............................................................................17 2.1.1.11 Criterios de Diseño para un Tanque de Almacenamiento .....................................19 2.1.1.12 Dimensionamiento del tanque ...............................................................................21 2.1.2 Marco Contextual ..........................................................................................................26 2.1.2.1 Ubicación del Lugar de Aplicación ..........................................................................26 2.1.3 Características del tanque de almacenamiento ..............................................................27 2.1.4 Características del Entorno ............................................................................................29 2.1.5 Determinación de la demanda de combustible en el aeropuerto ...................................30 2.2 INFORMACIÓN Y DATOS OBTENIDOS ....................................................................31 2.2.1 Determinación geométrica del tanque vertical ..............................................................31 2.2.2 Información para el diseño del tanque ...........................................................................32 2.2.3 Selección del tipo de acero estructural ..........................................................................32 2.2.4 Dimensionamiento del cuerpo del tanque......................................................................33 2.2.4.1 Determinación de la altura en cada anillo, espesor, y numero de placa ...................33 2.2.4.2 Cálculo de placas de fondo y techo ..........................................................................34 2.2.5 Diseño del tanque mediante el software AMETANK ...................................................36 2.2.5.1 Diseño del cuerpo del tanque vertical .......................................................................36 2.2.5.2 Diseño del techo del tanque .....................................................................................38 2.2.5.3 Diseño del fondo del tanque ....................................................................................40 2.2.5.4 Dimensionamiento de boquillas en el techo y cuerpo del tanque............................41 2.2.5.5 Complementos .........................................................................................................45 2.2.5.6 Análisis de costos ....................................................................................................45 2.2.5.7 Costos de compra de placa en el montaje de fondo.................................................46 2.2.6 ANALISIS Y DATOS OBTENIDOS ...........................................................................46 3 CAPÍTULO III: CONCLUSIONES ..........................................................................48 4 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................49 ANEXOS ...................................................................................................................................50 ÍNDICE DE FIGURA Figura 1: Tanque vertical de tecno cónico. ............................................................................................5 Figura 2: Tanque de techo fijo cilíndrico, vertical y fondo plano...........................................................9 Figura 3: Tanques a Presión cilíndricos y esferas................................................................................10 Figura 4: Instalación de portcamp en el aeropuerto de Potosí.............................................................12 Figura 5: Transporte de JET FUEL mediante cisternas de almacenaje. ..............................................13 Figura 6: Tanque Horizontal para almacenamiento de JET FUEL......................................................16 Figura 7: Tanque vertical para almacenamiento de JET FUEL...........................................................17 Figura 8: Ubicación satelital del Aeropuerto Capitán Nicolas Rojas. .................................................27 Figura 9: Tanque en construcción de una capacidad de 40.000litros. .................................................28 Figura 10: Planta de almacenamiento de Jet Fuel en el aeropuerto de Potosí. ...................................28 Figura 11: Diagrama de barras de las aeronaves en capacidad de almacenaje de jet fuel. .................29 Figura 12: Determinación del volumen del tanque...............................................................................31 Figura 13: Determinación de la capacidad de tanque, peso de fluido y tanque. ..................................36 Figura 14: Esquema representativo de la placa del tanque vertical .....................................................37 Figura 15: Determinación de la longitud y Angulo de cada placa en el anillo.....................................38 Figura 16: Determinación del espesor y peso del techo en la construcción del tanque. .......................39 Figura 17: Diseño del fondo del tanque................................................................................................40 Figura 18: Dimensionamiento de placa en la construcción de fondo del tanque. ................................41 Figura 19: Ubicación de las boquillas en el techo cónico ....................................................................42 Figura 20: Ubicación de boquillas en el cuerpo del tanque .................................................................44 Figura 21: Esquema final del tanque esférico de techo cónico.............................................................45 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Coordenadas de ubicación.....................................................................................................26 Tabla 2: Características de las diferentes aeronaves. ..........................................................................29 Tabla 3: Capacidad de Aeronaves y aviones ........................................................................................30 Tabla 4: Grupos de materiales de acero (I, II, III, IIIA). ......................................................................32 Tabla 5: Dimensiones comerciales de placas de acero A36 .................................................................36 Tabla 6: Resultados de la simulación en el cálculo de espesor, diámetro. ...........................................42 Tabla 9: Resultados obtenidos por el simulador AMETANK................................................................44 Tabla 10: Costos en compra de material de construcción de placa para el cuerpo. ............................65 Tabla 11: Costos en compra de material de construcción de placa para el techo................................65 Tabla 12: Costos en compra de material de construcción de placa para el fondo ...............................66 Tabla 13: Resultados obtenidos del diseño del tanque. ........................................................................4

El propósito de este estudio es la expansión de la aeroplanta Capitán Nicolás Rojas de Potosí, que implica la construcción de un tanque vertical de techo fijo de tipo cónico. Para ello, se ha evaluado la situación actual de la aeroplanta, caracterizada por vuelos exclusivamente chárter de aeronaves, con una demanda total para todas las aeronaves de 40,517 litros. Actualmente, la capacidad máxima existente es de 40,000 litros, generando una escases en el suministro de combustible JET FUEL, sin considerar la capacidad de aviones. Se ha evaluado la capacidad requerida para la aeroplanta, tomando en cuenta las aeronaves HERCULES y BOEING, con capacidades de 24,000 litros y 26,020 litros, respectivamente. Considerando un stock de autonomía de 3 días y un crecimiento del 60%, la capacidad necesaria asciende a 434,577.6 litros, equivalente a 435 metros cúbicos. Con base en estos cálculos, se ha determinado la geometría óptima del tanque, con una altura de 9 metros y un diámetro de 8 metros. Al realizar el cálculo del cilindro, se ha obtenido una capacidad de 452 metros cúbicos, lo que asegura cubrir la demanda futura. Para llevar a cabo el estudio técnico, se utilizó el software AMETANK, el cual sigue la normativa API 650 en su 13ª edición. Se optó por el material de placa A36 grupo I, dada su resistencia a las temperaturas extremas. Utilizando este material, se determinaron cuatro anillos en el cuerpo del tanque, compuestos por siete placas cada uno con sus respectivas longitudes y anchos. Además, se calculó el ángulo de construcción necesario, considerando la forma circular del tanque, y se determinó el espesor requerido para cada anillo. La configuración del techo y la base del tanque es asimétrica, ya que implica cortes específicos en las placas que se replican en la soldadura. En otras palabras, se emplean dos placas con dimensiones idénticas. Este análisis confirma que el tanque vertical representa una solución efectiva para abordar la escasez de suministro de jet fuel en la aeroplanta.