Isolatie opslagtanks

Opslagtanks: voor industriële bedrijfstakken een cruciale schakel in de procesketen, voor isolatieondernemers specifiek vakwerk waaraan hoge eisen worden gesteld. De beschikbaarheid van grondstoffen, brandstoffen en de opslag van afgewerkte producten is een kritisch gegeven. In het algemeen worden hiervoor grote opslagtanks gebruikt. Om de inhoud te beschermen en de stabiliteit en de veiligheid van het productieproces te garanderen, is het essentieel om de temperatuur in de tank binnen bepaalde grenzen te houden. In de vaktechnische bijdrage behandelt Rockwool Technical Insulation isolatiesystemen voor opslagtanks.

Stabiliteit en veiligheid van het productieproces vereist goede beheersing van de condities van grondstoffen en verwerkte producten in opslagtanks. Daarom stelt de industrie hoge eisen aan opslagtanks met betrekking tot de conditioneringstemperatuur. We geven enkele voorbeelden:

– De voedingssector gebruikt opslagtanks bijvoorbeeld voor het koelen en koud bewaren van melk en zuivel, tot het kan worden verpakt en gedistribueerd.

– De opslag van vloeibare gassen zoals LNG (liquified natural gas, lpg) gebeurt op temperaturen tot -168 °C. Verdamping of expansie houdt grote veiligheidsrisico’s in.

– De petrochemische industrie vraagt op zijn beurt opslagtanks die bestand zijn tegen temperaturen die variëren van 30 °C tot 220 °C. Dit is noodzakelijk om problemen te vermijden bij het vullen of leegmaken van tanks met, bijvoorbeeld, bitumen.

Conclusie: optimale tankisolatie is van doorslaggevend belang voor de realisatie van functionele opslagfaciliteiten.

Bovendien biedt isolatie een aantal bijkomende belangrijke voordelen:

• Kostenbesparing: isolatie van opslagtanks leidt tot significante vermindering van warmte- en zogeheten dampverliezen. Bij lagere temperaturen (30 °C) is de terugverdientijd van warmte-isolatie minder dan een jaar. En dat terwijl de isolatie zelf vele jaren meegaat;
• Milieu: naast kostenbesparing, betekent minder warmteverlies ook een lagere CO2-uitstoot. Verminderde dampverliezen van gevaarlijke stoffen komen het milieu ten goede;
• Procescontrole: isolatie voorkomt bevriezing van de tankinhoud of oververhitting bij instraling van zonnewarmte. Verder reduceert het de afkoeling van de opgeslagen substantie zodat deze, bijvoorbeeld, niet stolt. In beide gevallen kan aanvullende verwarming of koeling nodig zijn;
• Veiligheid: dankzij de aangebrachte isolatie is bij brand buiten de tank het risico op brandoverslag beperkt. Bovendien biedt isolatie ook bescherming bij aanraking van de tankwand. De thermische eigenschappen van de isolatie houden immers de contacttemperatuur laag.

Het ontwerp van de tankisolatie hangt vooral af van de isometrie en de locatie van de opslagtank, de vloeistof en doelstelling van de isolatie. De hier beschreven voorbeelden zijn enkel van toepassing op warmte-isolatie in een buitenomgeving. Zelfs dan zijn de verschillen tussen de diverse tanktypes zo groot dat elk praktijkvoorbeeld weer anders kan zijn door specifieke omstandigheden. Elk geval dient dus afzonderlijk te worden bestudeerd om vast te stellen welke producten en constructies van toepassing zijn.

Verder dienen steeds de geldende normen en voorschriften in acht te worden genomen. Enkele voorbeelden:

• DIN 4140 (Isolatie van industriële installaties en gebouwinstallaties)
• AGI Q05 (Constructie van industriële productieinstallaties)
• AGI Q101 (Isolatiewerken in energiecentrales)
• CINI-Handboek: ‘Industriële isolatie’

Keuze en uitvoering van de isolatie
Opslagtanks staan opgesteld in de open lucht. Het is daarom essentieel isolatiemateriaal te selecteren met een laag warmtegeleidingsvermogen en goede waterwerende eigenschappen. Een flexibele steenwol-plaatisolatie wordt vooral gebruikt voor isolatie van tankwanden.

In het algemeen is het niet aan te raden om een minder waterafstotende isolatie te gebruiken met een lagere drukweerstand, zoals gaasdekens. Bij beloopbare oppervlakken – op het tankdak – kan er een drukvaste plaat worden gebruikt. Is dat niet mogelijk, dan kan er een draagconstructie worden aangebracht om de isolatie te beschermen. Voor temperaturen boven 100 °C wordt geadviseerd ten minste twee isolatielagen aan te brengen, waarbij de naden van de platen verspringen (steensverband).

Isolatie van tankdaken
Isolatie van een tankdak is geen eenvoudige opdracht. Er kan gemakkelijk corrosie van het dak optreden als de isolatie onzorgvuldig wordt aangebracht en slecht wordt onderhouden. Daarom kiezen veel bedrijven ervoor om het tankdak niet te isoleren. Bovendien wordt ten onrechte aangenomen dat de lucht boven een warme vloeistof als isolatie fungeert voor het tankdak.

Dit is slechts het geval indien de lucht stilstaat, wat nooit voorkomt. Immers door de temperatuurverschillen tussen de warme vloeistof en de binnenzijde van het ongeïsoleerde dak zal de lucht heftig in beweging. Dit zorgt dus juist voor een aanzienlijk warmteverlies door convectie.

Conclusie: daktankisolatie is zeker rendabel als het juiste isolatiemateriaal en de correcte montagevoorschriften worden toegepast.

Constructie
Voorafgaand aan het isolatiewerk dienen de voorbereidende werkzaamheden aan de tank te zijn uitgevoerd. Opslagtanks in de buitenomgeving zijn voortdurend blootgesteld aan wisselende weersomstandigheden. De wind zorgt zowel voor druk als erosie (afslijting) die gemakkelijk de bestaande bescherming (meestal aluminium beplating) kan beschadigen. Als gevolg hiervan kan de aluminium beplating wegwaaien en regenwater in de isolatie doordringen. Waterophoping leidt tot corrosie die op haar beurt onherroepelijk leidt tot aantasting van het tankoppervlak en mogelijkerwijs mediumlekkage binnenin.

Daarom zijn voorzorgsmaatregelen nodig om kwaliteit en levensduur van de isolatie te garanderen. Er zijn diverse constructies en systemen beschikbaar die voldoen aan de gestelde eisen. De meest geschikte constructie is sterk afhankelijk van diameter, tanktemperatuur, omgevingsvariabelen en de mogelijkheid om gebruik te maken van een steiger

tijdens de montage van het isolatiesysteem. Tevens kan de opdrachtgever specifieke eisen stellen.

Beplating
Voor de afwerking van tankwand en tankdak wordt doorgaans metalen beplating toegepast. Meestal wordt aluminiumplaat gebruikt gezien het lichte materiaalgewicht, de lage kostprijs en het montagegemak. Al naar gelang de omstandigheden (brandwerendheidsklasse, corrosieve omgeving, enzovoorts) kan ook roestvast staal als afwerkingsmateriaal worden gebruikt.

Daarnaast kan voor een tankdak tevens Rockwool Rocktight als tankdakbescherming worden toegepast.

Steunringen
Bij verticale toepassingen kan het gewicht van de isolatie schade veroorzaken aan de lager gelegen isolatielaag. Bij tanks hoger dan vier meter moet ervoor worden gezorgd dat de steenwolplaten niet te zwaar drukken op de lager gelegen platen. Daarom wordt

geadviseerd horizontale steunringen toe te passen. De steunringen zijn zodanig uitgevoerd dat lekwater gemakkelijk wegvloeit. De verticale afstand tussen deze ringen bedraagt ten hoogste 3 meter.

Expansie
Omdat opslagtanks doorgaans een grote diameter hebben, is het belangrijk rekening te houden met uitzetting ten gevolge van de opwarming van de tank en het uitbuiken ten gevolge van de vulling van de tank. De totale diametervergroting daardoor kan vele centimeters bedragen. Om te voorkomen dat hierdoor de afwerkmantel te veel wordt belast, dient men er voor te zorgen dat de isolatie voldoende veerkracht heeft. De hiervoor gunstige karakteristieken van Rockwool Multiboard en Flexiboard dragen ertoe bij dat de additionele druk op de aluminium beplating gering blijft. Zeker bij hoge temperaturen wordt geadviseerd te zorgen voor voldoende expansiemogelijkheden van de aluminium afwerking. Doorgaans wordt dan een geprofileerde plaat gebruikt.

Voorbeeld: een met bitumen gevulde tank met een diameter van 20 m en een temperatuur van 220 °C zal ten gevolge van opwarming en druk binnen in de tank een diametervergroting ondergaan van ca. 50 tot 60 mm. De cirkelomtrek neemt dan toe met ongeveer 180 mm.

Trappen en inspectieluiken
Bij nieuw te bouwen tanks is het verstandig ruimte te laten tussen de trap en de tankwand voor de eventueel later aan te brengen isolatie. Trappen langs de tankwand moeten daarom op voldoende afstand van de tankwand worden geplaatst. Inspectieluiken dienen zodanig te worden geïsoleerd dat deze eenvoudig kunnen worden geopend zonder hinder van de isolatie.

Aansluiting tankwand op tankbodem
In een opslagtank bestaat altijd het risico dat de lasverbinding tussen wand en bodem onder spanning komt te staan. Oorzaak hiervan is uitzetting (veroorzaakt door warmte) en het uitbuiken van de tankwand (veroorzaakt door de tankinhoud). Daarom wordt dikwijls de onderste 500 mm van de tankwand niet geïsoleerd. Zo blijft de lasnaad op elk moment vrij voor inspectie op scheurtjes of zweten. Op die hoogte wordt doorgaans de onderste steunring aangebracht. Bij de lasverbinding tussen dit profiel en de tank worden ruime openingen vrijgehouden voor de afvoer van lekwater.

Waar de tankwand in het tankdak overgaat, wordt een regenrand aangebracht. Deze voorkomt inwatering langs de tankwand. Op deze plaats wordt ook de aansluiting van de handrail aan de tankromp aangebracht.

Doorvoeringen tankwand
Doorvoeringen de ommanteling van de tank (bijvoorbeeld aftapkranen, inspectieluiken of trappen) kunnen leiden tot indringing van regenwater of verontreiniging met chemische stoffen in het isolatiemateriaal. Het aantal doorvoeringen moet dus tot een minimum worden beperkt en vakkundig worden geïsoleerd.

Afwerking tankdaken
Dakconstructies kunnen, net als tankwanden, op verschillende manieren worden afgewerkt. De juiste methode is afhankelijk van de tankdiameter en de dakranduitvoering. Ook de opdrachtgever en het isolatiebedrijf kunnen bepaalde eisen stellen. Meestal wordt een afwerking in aluminiumplaat toegepast, gefelst of in radiale segmenten en vervolgens vastgeschroefd.

Windzuiging op de tankdaken kan plaatschroeven en dergelijke lostrekken. Daarom wordt vaak gekozen voor een afwerking met een aan het dak gelast rondstaal, waar een strip roestvast staal omheen is geslagen. Vervolgens wordt de isolatielaag aangebracht en daarna de aluminiumbeplating. De strip wordt samen met de randen van de aluminiumbeplating met bouten vastgezet (zie afbeeldingen 10A, 10B en 10C).

Als lassen aan het dak uitgesloten is, kan worden gekozen voor een ‘spinnekop’ waarvan de stalen radialen in het centrum van het dak in een ring bij elkaar komen en aan het andere einde om de dakrand worden gehaakt.

Het meest kritische aspect van tankisolatie is doorgaans het voorkomen van regenwater in de isolatie. Waterophoping kan corrosie veroorzaken, en dat op haar beurt mogelijk leidt tot ernstige aantasting van het tankoppervlak. Om de kwaliteit en de levensduur van de isolatie te garanderen, zijn voorzorgsmaatregelen dan ook essentieel.

Doorvoeringen tankdak
Doorvoeringen binnen de tankdakisolatie kunnen inwatering van regenwater of – bij overvulling van de tank – verontreiniging met chemische stoffen veroorzaken. Daarom worden doorvoeringen op het tankdak tot een minimum beperkt. Wanneer dit niet tot de mogelijkheden behoort, kan een constructie volgens afbeelding 13 worden toegepast.

Beloopbaarheid
Tankdaken moeten in het algemeen beloopbaar zijn. Met de zeer harde Rockwool CRS-plaat is dat uitstekend mogelijk. Wijkt de verwachte buigradius van het tankdak echter te veel af en is de Rockwool CRS-plaat geen optie? Dan is een flexibele isolatieplaat, zoals Rockwool Multiboard, in combinatie met een beloopbare metalen onderconstructie een goed alternatief. In dat geval moeten de looppaden ook duidelijk worden gemarkeerd.

Waterdichte tankdakbescherming
Conventionele tankdakisolatiesystemen zijn vaak gevoelig voor beschadiging door weersomstandigheden (water, wind) en inwerking van chemicaliën. De onderhoudskosten en de hierdoor verminderde bedrijfszekerheid overtreffen dan ook vaak de (energie)kostenbesparingen die isolatie realiseert. Juist daarom worden veel tankdaken niet geïsoleerd, zeker niet bij een lager temperatuurbereik. Met het Rocktightbekledingssysteem biedt RTI hiervoor een passende oplossing. Rocktight vormt een naadloze verbinding die de isolatie waterdichte beschermt.

Rocktight is een glasvezelversterkte polyestermat met dubbelzijdig aangebrachte folie. Het materiaal bevat harsen, glasvezels en speciale vulmiddelen. Het is klaar voor direct gebruik. In onverwerkte toestand is het zacht en flexibel. In deze toestand kan Rocktight in iedere vorm worden gesneden of geknipt, waardoor het eenvoudig op de isolatie aan te brengen is. Het polyester hardt vervolgens uit onder invloed van ultraviolet (UV) licht.

Na uitharding is Rocktight absoluut waterdicht en biedt het optimale mechanische bescherming.

• Rocktight wordt op locatie direct op de aluminiumbeklede Rockwool-tankdakplaten aangebracht. Omdat er geen directe dakverbindingen meer nodig zijn, sluit het naadloos aan op alle tankonderdelen. Het heeft bovendien een zeer hoge hardheid en mechanische sterkte. Het is dus prima beloopbaar;
• Bij hoge windbelasting kan een speciale kabelconstructie worden toegepast die onder de meest extreme weersomstandigheden de isolatie op haar plaats houdt;
• Om de veiligheid te waarborgen is een antislipcoating beschikbaar. Deze is eenvoudig aan te brengen op Rocktight;
• Het ontbreken van directe dakverbindingen sluit vrijwel elk risico op pitcorrosie uit. Hierdoor beschermt het de isolatie en de opslagtank optimaal en blijft de duurzaamheid van de isolatie gewaarborgd.