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Pérdidas y normas de seguridad en tanques de petróleo

Enviado por nestor



  1. Resumen
  2. Pérdidas
  3. Normas de seguridad
  4. Peligro de Fuego y Explosiones
  5. Tormentas Eléctricas e Inventariado en Tanques
  6. Circuito Supresor
  7. Circuito Derivador
  8. Conexión a Tierra y Apantallado
  9. Experiencia en Campo
  10. Conclusiones
  11. Bibliografía
  12. Anexos

Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior

RESUMEN

El almacenamiento de los combustibles en forma correcta ayuda a que las pérdidas puedan ser reducidas, aunque no eliminadas, por las características propias de los productos del petróleo.

Una de las pérdidas que tienen mayor peso son las que se producen por variación de temperatura; la pintura de los tanques tiene una gran influencia para estas variaciones.

También se abordan aspectos de suma importancia a tener en cuenta para operar con los tanques de petróleo. Debido a que estos alcanzan alturas significativas, están expuestos a los rayos de las tormentas eléctricas y producto de su contenido (combustible), son flamables y pueden ocasionar accidentes lamentables. Sin embargo, hay un número definido de normas de seguridad las cuales deberán ser seguidas estrictamente para evitar lesiones serias o la muerte, así como también daños a la propiedad y pérdida de producción.

Palabras claves:

Seguridad

Pérdidas

Normas

Inventariado

Tanques

Petróleo

PÉRDIDAS Y NORMAS DE SEGURIDAD

Terminología

  • JIS: (Japanese Industrial Standard) Normas Industriales de Japón.
  • NFPA: (National Fire Protection Association) Asociación Nacional de Protección Contra Incendios.(EUA)
  • CENELEC: Comité Europeo de Normalización Electrónica

1.1) Pérdidas

Un tanque que almacena petróleo combustible, el color preferido para este tipo de combustible es el negro, por la absorción de calor que este color propicia, y hace más fluido el petróleo al ganar en temperatura.

Los productos blancos del petróleo (diesel, queroseno, naftas y gasolinas) deben estar almacenados en tanques en que el color de la pintura haga reflexión a la luz, por lo que en estos casos se escoge el aluminio brillante para el envolvente, y el blanco brillante para el techo.[A2]

El siguiente ejemplo muestra las pérdidas en un mes de un tanque de 850 m3 de un producto volátil por concepto de pintura o malas condiciones del techo del tanque debido a la evaporación.

Con el techo en malas condiciones de pintura tendrá:

670 litros más de pérdida que pintado de blanco.

340 litros más de pérdida que pintado de aluminio.

Otro factor a considerar en las pérdidas de combustibles es la presión.

Cuando abrimos el registro de medición para medir la altura del producto por medio de la lienza, gran parte de la presión se libera a la atmósfera produciendo un escape de vapores, compuesto por aire y gas puro, que representa una pérdida de acuerdo con la capacidad del tanque.

Si tomamos por ejemplo una gasolina motor a una temperatura de 26,7 oC la pérdida en litros que ocasiona esta diferencia de presión, antes de abrir el registro de medición y después de cerrarlo, puede estimarse como sigue en un tanque de 5 000 metros cúbicos, con diferentes por ciento de llenado el tanque.

Tabla 1.1 Pérdidas debido a la caída de presión.

 

Caída de presión en mm de agua

Pérdidas en litros

Lleno con un 75%

110

25 aproximadamente.

Lleno con un 50%

110

50 aproximadamente.

Lleno con un 25%

110

74 aproximadamente.

Esta pérdida puede disminuir a una cantidad mucho menor, si se instala un tubo que vaya desde el registro de medición en el techo del tanque, hasta una altura calculada del fondo; al abrir el registro para medir, solamente se escapará la presión que hay en el tubo, con el consiguiente ahorro de combustible, ya que la presión en el tanque se mantendrá con muy poca variación; el manómetro instalado en el techo del tanque indicará la presión o depresión en el interior, y la corrección que hay que hacer a la medición para conocer la altura del producto en el interior. De no tener estos accesorios en el tanque, se recomienda efectuar las mediciones en las primeras horas del día, en que la presión dentro del tanque es menor, y por lo tanto menor el escape de gases.

Cuando se almacena un producto volátil en un tanque, es imprescindible una sistemática revisión para detectar cualquier escape de gases, ya sea por el registro de medición, perforación en el techo, o por otros registros; estos escapes traen como consecuencia que la válvula de presión y vacío no retenga presión, lo que puede producir pérdidas ascendentes a varios miles dé litros mensuales, de acuerdo con la capacidad del tanque.

Al igual que en los grandes tanques de almacenamiento, donde las pérdidas deben ser analizadas diariamente para encontrar las causas, los tanques soterrados aunque más pequeños, están sujetos a situaciones que no pueden ser detectadas visualmente; por esta razón, igualmente deben ser analizadas sus pérdidas, en evitación de perforaciones por corrosión debido principalmente a suelos con poca resistencia eléctrica; igualmente sucede a la tubería de succión, la cual se vacía al terminar cada entrega produciéndose por lo tanto una pérdida.

1.2) Normas de seguridad

Ejemplos de medidas de seguridad fundamentales en el Inventariado y manejo en tanques de petróleo son las siguientes:

  1. No fumar o llevar materiales humeantes. Es muy posible que haya materiales volátiles con bajo punto de inflamación presentes.
  2. No pisar o caminar sobre los techos de los tanques.
  3. Conservar la cara y la parte superior del cuerpo apartada cuando se abran las portezuelas del muestreador. Es muy posible que se produzca una emisión de gases acumulados y vapores al abrir la portezuela.
  4. Nunca, bajo ninguna circunstancia debe entrar a un tanque, salvo que esté usando ropa de seguridad y un dispositivo de respiración aprobado y haya otro operador presente afuera para avisar o auxiliar en caso necesario.(B2)

En Cuba se extreman las medidas de seguridad con el objetivo de disminuir los accidentes de trabajo y preservar el medioambiente. Está establecido a partir del momento, que todo tanque que se vaya a poner en operación, ya sea reparado o construido, debe contar con un sistema contra incendio de tecnología de punta, aunque la inversión sea alta por este concepto.

Este sistema consta de unas tuberías que forman anillos alrededor del tanque. El anillo inferior es el encargado de verter agua y el superior espuma para evitar el calentamiento del tanque y controlar el incendio. Está normado en los depósitos de combustible un límite de llenado máximo por debajo del anillo de espuma para que este actúe y cumpla su objetivo sin dificultad. Todos los elementos de este sistema se pintan de rojo y son capaces de apagar un tanque a cientos de metros del sistema principal a través de bombas y tuberías.

En la refinería Ñico López se hacen pruebas para comprobar el estado de dicho sistema y en caso de incendio tiene el apoyo del comando de bomberos que radica en dicha refinería.

Peligro de Fuego y Explosiones (B1)

La mayoría de instrumentos de los Sistemas de Inventariado están instalados en tanques que contienen productos inflamables. Por ello dichos instrumentos deben tener protección antideflagrante, y los elementos electrónicos que estarán ubicados en el interior de los tanques, en contacto permanente con la atmósfera de los productos, como serían los sistemas de medida de temperatura en uno o varios puntos, deben tener protección de tipo seguridad intrínseca. En el pasado cada país tenía sus normas de seguridad, pero actualmente ya existen reglamentaciones armonizadas entre distintos países.

La normativa europea CENELEC [T] y la americana NFPA [T] son aceptadas en muchos países. La Seguridad del equipo, o lo que es lo mismo, la verificación de que la construcción antideflagrante y/o seguridad intrínseca cumple con las normativas internacionales, debe ser certificada por organismos independientes autorizados. Los institutos más conocidos en esta materia son: "Factory Mutual Research" (USA) y JIS [T] (Japón).

Un buen Sistema de Inventariado se caracterizará en que sus instrumentos no solamente cumplen con lo que marcan las normativas, sino que las exceden, anticipándose a las futuras demandas en seguridad de las mismas. En dichos requisitos futuros se incluyen la eliminación del aluminio dentro de los tanques de almacenamiento (zona "0"), y la limitación de la energía cinética, de las partes en movimiento integradas en los equipos de Inventariado, hasta valores mucho más bajos de los estipulados como de riesgo de ignición.

Tormentas Eléctricas e Inventariado en Tanques (B1)

Los rayos pueden provocar situaciones peligrosas, por lo que deben tomarse medidas para proteger el parque de tanques y el Sistema de Inventariado contra dichos peligros. Los sistemas modernos de inventariado incluyen muchos circuitos electrónicos. La posición de los equipos eléctricos en la parte superior de los tanques hace que sean más vulnerables a daños por tormentas que cualquier otro equipo industrial.

Los sistemas de comunicación de hoy en día interaccionan con los equipos de campo a través de redes digitales únicas, lo cual aumentan la probabilidad de posibles daños en los equipos ya que la red de comunicación se extiende por áreas cada vez más y más amplias. Con los requisitos de elevada fiabilidad y disponibilidad impuestos al Sistema de Inventariado, existe la necesidad de métodos de protección frente a tormentas eléctricas, bien diseñados y perfectamente experimentados en campo.

En un parque de tanques, un rayo crea una diferencia de potencial directa entre el equipo de medida y el sistema receptor en la sala de control , en el esquema de conexionado eléctrico vemos al equipo de medida conectado por un lado a la tierra del tanque y por el otro al sistema receptor. El resultado es una diferencia de potencial entre el cable y el equipo medidor o el cable y el sistema receptor. Esta diferencia entre el equipo y el cable tiende a igualarse, buscando un camino de baja impedancia entre la circuitería conectada al cable y tierra. Tan pronto como la diferencia de potencial excede el voltaje de aislamiento, se produce un cortocircuito entre la electrónica y tierra. Además, también aparecerán corrientes transitorias inducidas en componentes y cables adyacentes.

Estas descargas eléctricas pasando a través de circuitos eléctricos causan efectos desastrosos. Cada semiconductor que no sea suficientemente rápido o capaz de soportar las corrientes generadas, aún en periodos de tiempo muy cortos, será ineludiblemente destruido.

Dos son las técnicas utilizadas para minimizar los daños producidos por rayos y corrientes transitorias: Supresión y Derivación.

Circuito Supresor (B1)

Incorporando circuitos especiales en todas las entradas y salidas de cables, es posible aminorar la magnitud del transitorio visto por el instrumento.

Un tubo de descarga de gases es la clave de esta solución. Los tubos de descarga de gases están disponibles para protecciones contra voltajes desde 60 V hasta más de 1000 V y tienen un tiempo de reacción de algunos microsegundos, después de los cuales generan un paso de gas ionizado conductor. No dan protección hasta que no son plenamente conductores.

Un "transzorb" o varistor, en combinación con una resistencia y preferiblemente una inductancia pueden añadirse para mejorar la protección. Estos semiconductores reaccionan en un par de nanosegundos y limitan el voltaje. El mayor problema es que cada vez que reacciona un supresor de transitorios, se degrada. La fiabilidad es por lo tanto más bien pobre, lo cual hace que estas técnicas de protección no sean adecuadas para aplicaciones tan críticas como el Inventariado en Tanques.

Circuito Derivador (B1)

La Derivación es una técnica más fiable y más adecuada para protección contra tormentas eléctricas de los instrumentos del Inventariado en Tanques. Las técnicas modernas de protección utilizan la derivación en combinación con apantallamiento y aislamiento galvánico total. Se trata de una técnica en la que los grandes picos de voltaje son derivados mas que disipados.

Son utilizados transformadores desarrollados especialmente en todas las entradas y salidas. Tienen dos pantallas de tierra internas separadas entre primario y secundario y el núcleo del transformador. El cableado proveniente del exterior del equipo está separado físicamente del cableado interno, al tiempo que se equipan todos los circuitos con tierras propias con el fin de blindar la electrónica en su conjunto.

Desafortunadamente este método no es aplicable con señales de corriente continua. En este caso se utilizan protecciones convencionales junto a aislamientos de tipo galvánico.

Conexión a Tierra y Apantallado (B1)

Un correcto apantallamiento y puesta a tierra de los instrumentos y sistemas conectados en campo es de gran ayuda contra los daños por tormentas eléctricas. El posible camino de descarga a través de la brida de un instrumento y la correspondiente brida de montaje, debe disponer de una resistencia cercana al cero, para prevenir la creación de diferencias de potencial.

Una débil o total falta de toma a tierra, puede ser la causa de chispas y la posterior ignición de los vapores del producto circundante.

Experiencia en Campo (B1)

Los diversos métodos descritos para protección contra tormentas eléctricas, han sido usados durante más de 15 años, con aproximadamente 50.000 instrumentos instalados. Casi el 100% de estos equipos están instalados en el techo de los tanques de almacenamiento e interconectados a través de redes de área local.

Un gran número de instalaciones están situadas en zonas de riesgo de tormentas eléctricas. Hasta la fecha, sólo se han producido unos pocos incidentes, donde las tormentas eléctricas, hayan tenido una actuación decisiva. Los daños producidos son siempre limitados y pueden ser reparados localmente con un gasto mínimo. Antes de que estos métodos de protección fueran utilizados, se experimentaban más daños por tormentas eléctricas.

En Cuba las medidas de seguridad se extreman para la protección del trabajador y los recursos materiales. Se tiene en cuenta que un accidente en una refinería o en una zona donde exista una gran cantidad de combustible, traería consigo perdidas de vidas humanas y recursos al país.

Las principales medidas son las siguientes, independientemente que en cada zona de trabajo existen medidas especiales:

  • Prohibido fumar en el área de la planta, excepto en lugares especiales autorizados para tal fin.
  • En cuanto a las visitas, solo personas autorizadas por la Administración y no se permite la entrada a menores de edad.
  • Se prohibe la permanencia de animales en la planta.
  • Se prohibe entrar a la planta con fósforos, fosforeras, armas de fuego y linternas que no estén a prueba de explosión.
  • Solo podrán introducirse cámaras fotográficas en la planta con autorización expresa de la Administración, y en el caso de su autorizo no podrán tener flash.
  • Los vehículos automotores no podrán entrar en la planta, aquellos que no tengan silenciosos en buen estado; no tengan el motor cubierto; no tengan las baterías cubiertas; cisternas sin cadenas conductoras de electricidad estática con no menos de 2 eslabones tocando el pavimento, estando vacías; y tractores diseñados para trabajar en el campo.
  • Conexión a tierra de tanques y equipos.

También se toman medidas específicas en cuanto a:

  • Trabajo dentro de las plantas.
  • Sistemas de drenaje, recolección y disposición de residuales.
  • La unidad debe estar provista de botiquines.
  • Operaciones nocturnas, que introducen riesgos adicionales de accidentes.
  • Área de gases.
  • Comprobaciones e inspecciones periódicas.
  • Diagrama de flujo del sistema de tuberías.
  • Carga de gasolina y otros productos volátiles. (B4)
  • Altura de llenado de los tanques teniendo en cuenta su capacidad operacional [A1] para evitar reboses del producto.

El personal encargado de las mediciones debe estar el menor tiempo posible en el techo del tanque, lo que dificulta el trabajo preciso de la medición impidiéndola en ocasiones debido a la elevada concentración de gases.

En el caso de los tanques de techo flotante son necesarios dos operadores, uno para realizar la medición y un segundo operador situado en la escalera lateral del tanque, para en caso de un accidente, socorrer al que realiza la medición debido a la alta concentración de gases en el techo del tanque.

Los equipos de tele medición de nivel pueden utilizarse en tanques de almacenamiento de alta presión. También se pueden realizar mediciones muy exactas en productos con baja presión de vapor y en tanques que contengan productos muy viscosos como asfaltos oxidados, productos contaminantes o líquidos turbulentos. Las mediciones manuales en estos casos se ven afectadas por la viscosidad del producto, dificultando la precisión en la medida y presentan una alta probabilidad de ignición, téngase en cuenta que para realizar una medición en el techo de un tanque, una de las normas de seguridad plantea que el calzado no puede tener clavos en la suela que puedan provocar una chispa.

CONCLUSIONES

  • Las pérdidas tienen una estrecha vinculación con las mediciones en los tanques de petróleo, es decir, si modernizamos el sector, se garantizan pérdidas menores, por lo que las conclusiones del trabajo tienen ese enfoque.
  • Invertir en equipos modernos de tele medición en los tanques destinados a almacenar gas licuado con el objetivo de sustituir los equipos Rotogauge, los cuales carecen de certificación y por lo tanto de una verificación periódica que avale los resultados de las mediciones, pudiendo lo anterior estar introduciendo sensibles pérdidas en los volúmenes obtenidos.
  • En equipos de alarmas de nivel de producto con inversión en equipos modernos se anularían los equipos flotador que se utilizan como referencia para que el observador realice la medición y para un control de nivel en el trasiego.
  • En equipos de alarmas de nivel de interfases (agua producto) en los tanques que contengan productos pesados, con la inserción de equipos modernos se eliminaría la medición manual, la cual resulta compleja debido a la viscosidad del producto.
  • Analizar la conveniencia de utilizar los equipos Servo, Radar y HIMS (B3) en el trasiego de combustible. Existe una recomendación de la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML R 85 edición de 1998) que certifica dichos equipos para estos fines.

BIBLIOGRAFÍA

1. Pedrola, J; Subirá, F. El inventariado en tanques. Revista Ingeniería Química. Septiembre-Octubre, 1999.

2. D. Berger, Bill.; Kenneth E. Anderson). Petróleo moderno. Un manual básico de la industria.

3. ENRAF. Equipos. http://www.enraf.com (28/03/05).

4. MINBAS. Procedimientos e instrucciones técnicas para la ejecución de las operaciones vinculadas a la actividad de distribución de las unidades de CUPET .Junio, 2000.

ANEXOS

ANEXO 1: CAPACIDADES – TERMINOLOGÍA

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Capacidad total: Volumen del tanque totalmente lleno: en tanques horizontales hasta el límite de la envolvente; en tanques verticales de techo fijo hasta el anillo que circunda el techo; en tanques de techo flotante hasta que la parte más alta de los elementos del techo se iguale con el extremo superior de la envolvente.

Capacidad operacional: Volumen del tanque hasta la altura máxima a que debe llevarse el tanque por razones de seguridad y expansión del producto. Como regla general se establece: tanques horizontales, capacidad total menos 1%; tanques verticales de techo fijo 300 mm por debajo de la cámara de espuma o 300 mm por debajo del anillo que circunda la envolvente cuando el tanque no tiene cámara de espuma; tanques verticales de techo flotante, igual que la capacidad total. Bajo circunstancias especiales estas capacidades podrán ser alteradas por el Administrador del establecimiento.

Fondaje o residuo: Volumen de producto que no es factible de entregar a través de la toma normal de salidas del tanque.

ANEXO 2: COLORES DE IDENTIFICACION DE TANQUES DE COMBUSTIBLE

Producto

Color primario

Color secundario

Envolvente

Techo

Gas licuado de petróleo

Blanco brillante

-

Blanco brillante

-

Gasolina de aviación

Naranja

-

Aluminio

Blanco brillante

Gasolina especial

Bermellón (rojo)

Azul trianón

Aluminio

Blanco brillante

Gasolina regular

Bermellón (rojo)

-

Aluminio

Blanco brillante

Nafta industrial

Turquesa

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Nafta especial

Bermellón (rojo)

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Solventes

Verde turquesa

-

Aluminio

Blanco brillante

Tolueno

Azul claro

-

Aluminio

Blanco brillante

Turbocombustible producción nacional

Gris acero

-

Aluminio

Blanco brillante

Turbocombustible exportación

Gris acero

-

Aluminio

Blanco brillante

Queroseno

Verde esmeralda

Blanco brillante

Aluminio

Blanco brillante

Combustible diesel

Amarillo tostado

-

Aluminio

Blanco brillante

Aceites lubricantes

Cocoa

-

Aluminio

Blanco brillante

Aceite usado

Cocoa

Negro brillante

Negro mate

Negro mate

Petróleo combustible

Blanco brillante

-

Negro mate

Negro mate

Petróleo crudo

Negro brillante

Verde manzana

Aluminio

Blanco brillante

Asfalto

Ferroprotector negro

-

Ferroprotector negro

Ferroprotector negro

Alcohol desnaturaliza-do

Azul trianon

-

Aluminio

Blanco brillante

Agua

Gris dublin

-

Gris dublin

Gris dublin

NOTAS:

  • Los techos flotantes se pintaran de aluminio
  • En áreas normales se usará pintura línea 30. En áreas expuestas al aire de mar se usará la línea 9.

Ing. Néstor Amaury Moreno Domenech

Estudios realizados:

1997-2002: Ingeniería Hidráulica. Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE), Ciudad de la Habana, Cuba.

1993-1996: Graduado de Bachiller, Instituto Preuniversitario Vocacional de Ciencias Exactas "Vladimir Ilich Lenin", Ciudad de la Habana, Cuba.

Enero 2005: Comienzo la maestría "Estudios de Ciencia, Tecnología y Sociedad". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Noviembre 2004-Abril 2005: Curso de postgrado "Metodología de la Investigación". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Julio 2004: Curso de postgrado "Estrategias de Comunicación". Universidad de la Habana, Asociación Cubana de Comunicadores Sociales. Ciudad de La Habana.

Enero-Abril 2004: Curso de postgrado "Curso de Infotecnología". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Noviembre-Marzo 2003-2004: Curso de postgrado "Ciclo de Gestión de Proyectos de Cooperación Internacional". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Abril-Junio 2003: Curso de postgrado "Gestión de Proyectos". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Febrero 2003: Curso de postgrado "Primer Taller de Pedagogía para Adiestrado", auspiciado por el CREA. Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Diciembre-Abril 2002-2003: Curso de postgrado "Curso Básico de Inglés". Universidad de las Ciencias Informáticas. Ciudad de La Habana.

Fecha de realización: Realicé el trabajo inicial en el año 2002 en conjunto con Alberto Diaz Machado para el trabajo de diploma. En este año 2005 le hemos hecho algunos arreglos, ahora en equipo de 3 personas y decidimos publicarlo.

ING. NÉSTOR A. MORENO DOMENECH

ING. ALBERTO DIAZ MACHADO

MAILÍN PAVÓN RODRIGUEZ

CIUDAD HABANA, CUBA, JUNIO 2005

CATEGORÍA: INGENIERÍA


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