Verificación estructural y en servicio de un tanque cortador de petróleo afectado por corrosión y asentamientos diferenciales de la base

Abstract

El presente trabajo aborda el análisis del comportamiento estructural de un tanque cortador de petróleo con evidencia de daño por corrosión y asentamientos diferenciales y su respuesta bajo la acción de viento. La investigación está basada en los resultados de ensayos no destructivos realizados durante los últimos años en un tanque cortador emplazado en la Provincia de Santa Cruz, que se encuentra actualmente en verificación. Dicha tipología de tanques se utiliza en la industria petrolera para realizar la separación de agua y petróleo, obteniendo así un producto bajo las especificaciones solicitadas en la industria. El análisis se implementa mediante el modelado del tanque con un código de elementos finitos de propósitos múltiples (ABAQUS) y el posterior procesamiento de los resultados obtenidos permite concluir sobre la gravedad del daño por corrosión y desnivelación de la base. El estudio se realiza planteando distintos escenarios: estado inicial del tanque (sin deformación), estado actual del tanque (espesores medidos por ultrasonido y desnivelación obtenida mediante un trabajo de topografía) y estado futuro (avance del deterioro). Mediante la simulación numérica se estudia la influencia de los efectos de forma aislada y luego combinados entre sí con la acción del fluido en el interior del tanque y viento, debido a que en la zona de emplazamiento se registran fuertes vientos. El estudio se implementa mediante Análisis de Bifurcación Lineal (LBA) y Análisis No Lineal Geométrico (GNLA), evaluando configuraciones de deformadas y tensionales, asociadas a estados críticos y poscríticos. Los resultados confirman que la disminución de espesor y los asentamientos diferenciales generan concentración de tensiones aumentando el deterioro de la estructura. El estado más desfavorable para la misma ocurre cuando el tanque se encuentra sin fluido en su interior y con los daños ubicados a barlovento. Las trayectorias de equilibrio son no lineales con un aumento indefinido de los desplazamientos indicando inestabilidad. La presencia de las imperfecciones, tales como reducción del espesor y asentamientos de apoyo, desvía a la estructura del sistema perfecto y el pandeo de bifurcación ocurre para cargas mucho más bajas. Existe plastificación en sectores de la envolvente por lo cual es probable el desarrollo de fisuras y el derrame del producto durante el servicio. Es fundamental la implementación de medidas correctivas para evitar el colapso del tanque lo cual generaría pérdidas económicas, sociales y ambientales no menores.