05 Almacenaje De Líquidos Inflamables Y Gases

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO, GAS NATURAL Y PETROQUÍMICA

Presentado por: Ing. Guillermo La Rosa Romero

MARCO LEGAL

NORMATIVA NACIONAL Entre los dispositivos legales aplicables a las instalaciones a que se hace referencia y al giro de la empresa, tenemos la Ley Orgánica de Hidrocarburos Ley N° 26221 y sus reglamentos; en los que se detallan una serie de medidas para regular las actividades en las que intervienen hidrocarburos, en las diferentes etapas en las que participa, tales como: exploración, explotación, procesamiento, refinación, almacenamiento, transporte, comercialización, etc. A continuación se hace referencia a los reglamentos de dicha ley que norman las actividades mencionadas, así como estipulan las disposiciones relativas al tipo de instalación que es motivo del presente capítulo.

NORMATIVA NACIONAL El Ministerio de Energía y Minas dictará las normas relacionadas con los aspectos técnicos de instalaciones y operaciones de exploración y explotación tanto de superficie como de subsuelo y seguridad. El Osinergmin aplicará las sanciones respectivas en caso de incumplimiento. El contratista está obligado a facilitar la labor de las entidades fiscalizadoras, a salvaguardar el interés nacional y atender la seguridad y la salud de sus trabajadores.

NORMATIVA NACIONAL • • •

• • •

Reglamento para la Protección Ambiental en las Actividades de Hidrocarburos – D.S N° 015-2006-EM Reglamento de Seguridad para las Actividades de Hidrocarburos – D.S N° 043-2007-EM Reglamento de Seguridad para el Almacenamiento de Hidrocarburos – D.S N° 052-93-EM Reglamento de Transporte de Hidrocarburos por Ductos – D.S N° 081-2007-EM Reglamento de Seguridad para Instalaciones y Transporte de Gas Licuado de Petróleo – D.S N° 27-94-EM Reglamento de Normas para la Refinación y Procesamiento de Hidrocarburos – D.S N° 051-93-EM

NORMATIVA INTERNACIONAL • •

•

Normas IEC – (Internacional Electromechanical Commision) Normas NFPA (National Fire Protection Association – Asociación Nacional de Protección contra Incendios de los Estados Unidos) Normas API (American Petroleun Institute)

MARCO TEÓRICO

CLASIFICACIÓN DE TANQUES PARA ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que: • Actúa como pulmón/resorte entre producción y transporte para absorber las variaciones del consumo. • Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de despacharlo por el oleoducto o destilación. • Brindan flexibilidad operativa a las refinerías. • Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS Los tanques de almacenamiento se usan como depósitos para contener una reserva suficiente de algún producto para su uso posterior y/o comercialización. Los tanques de almacenamiento se clasifican en: - Tanques Horizontales - Tanques Verticales • Tanques Horizontales: Los tanques horizontales, generalmente son de volúmenes relativamente bajos, debido a que presentan problemas por falla de corte y flexión. Por lo general, se usan para almacenar volúmenes pequeños.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS • Tanques Cilíndricos Verticales: Los tanques cilindros

verticales nos permiten almacenar grandes cantidades volumétricas con un costo bajo. Estos tipos de tanques se clasifican en: • Tanques de techo fijo, donde el techo está unido permanentemente al cilindro del tanque. • Tanques de techo flotante, donde el techo está separado del cilindro, flota y se desplaza sobre el líquido almacenado. • Existe un tercer tipo, techo fijo con sábana flotante, que es una solución mixta entre los dos últimos.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS La selección entre ellos, depende de factores económicos y técnicos: • Punto de inflamación. • Presión de vapor y evaporación del líquido. • Costo del líquido almacenado. • Costo de cada tipo de tanque. • Protección contra incendio. • Condiciones locales, como lluvias, nieve, vientos, etc.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS TANQUES DE TECHO FIJO Los tanques de este tipo consisten de una coraza cilíndrica permanentemente ligados al techo del tanque, donde el eje del tanque es perpendicular a la base. El cilindro o carcasa de estos tanques es usualmente construido de acero. Estos tanques pueden ser calentados. Entre los diseños actuales resultan los menos costosos durante su construcción y constituyen los mínimos equipos aceptables para el almacenamiento de líquidos orgánicos.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS Los tanques de este tipo pueden clasificarse de acuerdo a la forma en: a. Cónicos. b. Casquetes esféricos (Cúpulas).

Según su estructuración en: a. Autoportante, cuando las planchas mismas del techo, están diseñadas para resistir su propio peso y sobrecarga del techo. b. Soportados, cuando se tiene una estructura metálica de vigas y columnas que transmiten su carga al cilindro y al suelo.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS El Tanque de Techo Fijo es el más económico, después del tanque abierto y puede utilizarse en los siguientes casos: a. Líquidos combustibles, contaminantes y/o tóxicos. b. Cuando se debe evitar la contaminación del líquido almacenado. c. Líquidos volátiles, pero cuyas pérdidas por evaporación no compensarán el mayor costo de un techo flotante.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS TANQUES DE TECHO FLOTANTE En la actualidad, se construyen dos tipos de techo flotante: a. Techo flotante con pontones, que está constituido por un anillo perimétrico de compartimientos estancos o pontones y una cubierta central simple. La superficie superior de los pontones tiene pendiente hacia el centro, para su drenaje. La superficie inferior tiene pendiente hacia el perímetro, a fin de entrampar los vapores bajo la cubierta central. Los pontones proporcionan un aislamiento de aire contra el calor, inhibiendo la ebullición del líquido, debajo de los pontones.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS La cubierta central puede deflectar hacia arriba, creando una cámara, donde se acumulan los vapores que se van formando. Esta cámara de vapor, se constituye, de esta manera, en una capa aislante. Es conveniente pintar de blanco, por lo menos la cubierta central, a fin de disminuir la temperatura en el metal, que esta en contacto con el líquido. Se pueden almacenar líquidos con presión de vapor hasta de 15 psia.

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA HIDROCARBUROS b. Techo flotante de doble cubierta, está constituido por dos cubiertas completas. Los compartimientos estancos están formados por divisiones radiales y circunferenciales. La parte anular central no tiene las divisiones radiales y forma un compartimiento único. Este compartimiento le da flexibilidad al techo y evita daños estructurales cuando se tiene que deformar por sobrecargas o al acomodarse a la forma del fondo. La parte superior del techo tiene pendiente hacia el centro, para su drenaje. El aire encerrado entre las dos cubiertas, proporciona un buen aislamiento sobre la superficie del líquido. Se pueden almacenar líquidos con presión de vapor hasta de 17 psia. Para tanques menores de 10 MB, la diferencia de costos entre ambos tipos no es significativa. Para tanques mayores, el techo de doble cubierta es más costoso que el de pontones.

INCENDIO POR REBOSAMIENTO

BOIL OVER 







Rebosamiento violento de un líquido combustible incendiado (generalmente, petróleo crudo), cuya densidad y punto de ebullición son, respectivamente inferior y superior a los del agua, producido por la ebullición brusca de la capa de agua existente en el fondo del recipiente que lo contiene. La destilación del líquido genera residuos viscosos, cuya densidad es superior a la del líquido y cuya temperatura es superior a la del punto de ebullición del agua. Los residuos forman una capa llamada ola caliente, que desciende por el tanque lentamente, aunque a una velocidad superior a la de la bajada del nivel de la superficie del líquido debido a su combustión. Cuando la ola caliente alcanza la capa de agua, provoca una ebullición brusca. El vapor generado expulsa violentamente del recipiente al líquido incendiado.

INCENDIO POR REBOSAMIENTO



Cuando el frente calórico (Onda caliente) que desciende, hace contacto con el agua contenido en el fondo, cada partícula de agua se expande 1600 veces su volumen, lo que ocasiona una presión tal, que empuja violentamente el crudo hacia arriba, expulsando el crudo hacia todos los lados, a una distancia aproximadamente de 100 metros o mas.

INCENDIO POR REBOSAMIENTO

Las características primordiales para que se produzca el fenómeno Boil-over son:  Que el tanque no tenga techo, o el mismo haya sido desprendido luego de una explosión de los gases del crudo contenido. . Que el crudo contenido sea de un API adecuado. . Presencia de agua en el fondo del tanque. 

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL ESFERAS PARA ALMACENAMIENTO DE GLP Los recipientes donde se almacena y transporta el GLP son diseñados para este fin (cerrados y presurizados) para prevenir la perdida de evaporación de los gases . Todos los tanques llevan al menos una válvula de servicio a travez de la cual se adiciona o retira gas y una válvula de seguridad para aliviar cualquier acumulación de presión Si la presión del recipiente comienza elevarse (por causa de un agente externo -BLEVE-), la válvula de seguridad permitirá la descarga de un poco de vapor, disminuyendo el riesgo de explosión. Los tanques de Gas Licuado de Petroleo deben construirse bajo ciertas condiciones y siguiendo ciertas normativas y estas son: El D.S 052-93-EM. La base del diseño deberá estar basado al ASME Sección VIII Div.1 o 2 según sea aplicable. Finalmente debe estar certificado por un organismo acreditador.

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL

TANQUE ESTACIONARIO DE GLP Recipiente de acero fabricado de acuerdo a la Norma Técnica Nacional aprobado por INDECOPI o en su defecto al Código ASME. Puede dividirse de acuerdo a la manera de instalación por ejemplo: Enterrada, Soterrada o Monticulada o dependiendo de las condiciones de instalación. Cuando los tanques estacionarios para el almacenamiento de GLP se instalen soterrados (bajo el nivel del suelo), se tendrá en cuenta las siguientes características:

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL

• Impedir la Flotación, lo cual esta deberá ser anclado

adecuadamente. • EL tanque estacionario en su diseño y fabricación debe cumplir con las especificaciones del Código ASME Sección VIII para recipientes a presión no sometidos a la acción al del fuego. • Su instalación se efectuara conforme a lo estipulado y siguiendo en detalle la Norma NFPA 58 (Liquefied Petroleum Gas Code).

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL TANQUE PARA ALMACENAMIENTO DE GNL En cuanto al Tanque de almacenamiento de GNL en particular, se adopta como Norma básica de referencia para su diseño y construcción la API 620 “Diseño y Construcción de tanques de almacenamiento grandes de baja presión, soldados” - Apéndice Q; utilizándose como Norma complementaria la EN - 1473. A un nivel inferior, tanto el diseño y la fabricación de equipos y materiales como los trabajos de construcción en el emplazamiento deben cumplir con la normativa aplicable de ASME, API, NFPA, ASTM, …, así como con las especificaciones técnicas particulares del Proyecto.

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL Para ser más precisos listamos a continuación las normas aplicables en cada caso. o Tanque: • API 620 – Appendix Q: Low-pressure storage tanks for liquified hydrocarbon gases; 2004 • EN-1473 (or BSI-7777): Installation and equipment for liquefied natural gas. Design of onshore installations; 2007 • NCSE-94 (Min. Fomento): Norma de construcción sismorresistente. Parte general y edificación; 1994 • ACI-376: Design and construction of concrete structures for the containment of refrigerated liquefied gases; 2010 • NTE-CSL (MOPU): Normas tecnológicas de la edificación. Cimentaciones superficiales. Losas; 1984.

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL o Tuberías: • ASME B31.3: Process piping; 2004 • ASTM B619: Welded Ni and Ni-Co alloy pipe • ASTM B622: Seamless Ni and Ni-Co alloy pipe and tube • ASME B16.5: Pipe flanges and flange fittings • ASME B16.11: Forged steel fittings.

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL o Dispositivos de seguridad: • NFPA 59A: Production, storage and handling of liquefied natural gas; 2011 • API 2000: Venting atmospheric and low-pressure storage tanks • BSI 6651: Protection of structures against lightning • API 520: Sizing, selection and installation of pressure-relieving devices in refineries; 2008 23 • EN-12845: Sistemas fijos de lucha contra incendios

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL o Electricidad: • Reglamento electrotécnico de baja tensión (Min. Industria y Energía) o Instrumentación: • ISA-84.01: Functional safety, SIS (Safety Instrumented Systems) for the process industry, 2004 • ISA MC96.1: Temperature measurement thermocouples • API RP 550: Installation of refinery instruments and control systems • API 526: Flanged steel pressure relief valves.

ALMACENAJE DE GLP Y GAS NATURAL El GNL se almacena a -161 °C y a presión atmosférica en tanques criogénicos especiales para baja temperatura. El típico tanque de GNL tiene doble pared: una pared externa de hormigón armado, recubierto con acero al carbono, y una pared interna de acero niquelado al 9%. La seguridad y la resistencia son las consideraciones de diseño primarias al construir estos tanques, los cuales se diseñan para soportar terremotos y fuertes vientos.