Reducir los riesgos de fuegos de tanques
Según un estudio sobre fuegos de tanque de almacenamiento de petróleo occuridos entre 1951 y 2003, el número de fuegos de tanques en el mundo está en el rango de 15 a 20 incendios por año.
El alcance de esos incidentes varía considerablemente, que van desde el fuego de sello perimetral del techo externo flotante, a múltiples, simultáneos y completos incendios de tanques.
De los 480 fuegos de tanques reportados, un tercio se atribuye a relámpago. Otro estudio, patrocinado por 16 empresas petroleras, encontró que 52 de las 55 incendios de sello perimetral fueron causados por un rayo, y concluyó que “el relámpago es el más fuente común de ignición”.
Hasta que la API RP 545 fue publicada en 2009, las normas de protección contra el rayo para la industria del petróleo proporcionaban poca orientación. Las investigaciones realizadas en nombre de la API proporcionaron valiosos conocimientos para comprender el mecanismo de ignición relacionado con los rayos.
Las tres recomendaciones principales que se ofrece en la API 545 permiten una reducción del riesgo relacionado con los rayos para los tanques de techo flotante (FRT).
La fuente
Un rayo puede causar un fuego de tanque de dos formas distintas:
- Una descarga directa al tanque de almacenamiento (Este es el peor de los casos)
- Una descarga que termina cerca del tanque de almacenamiento, por lo tanto sometiendo el tanque a la
efectos indirectos de la descarga
En el caso de un tanque de Techo Externo Flotante (TEF), una corriente de relámpago fluirá a través de la interfaz techo-envolvente, sin importar si la descarga termina ya sea directamente en o cerca del tanque.
Si una corriente relacionada con un rayo se encuentra con un sistema eléctrico discontinuo con vapores inflamables e oxigno (como en el caso de la interfaz techo flotante-envolvente), los vapores pueden encenderse si el arco se mantiene por más que unos 5 milisegundos.
Cómo un rayo causa un fuego de tanque?
Rayos de relámpago son caracterizados por corrientes altas en muy corto tiempo. Por ejemplo, el rayo típico envíe aproximadamente 30.000 amplios de electricidad a la tierra en sólo milisegundos. Esta corriente fluirá en todas direcciones, aunque la cantidad va a variar con los paseos de menos impedancia.
La locación más probable de un rayo de relámpago es la cima o el poste de medida. Pero, el rayo puede dañar a un TEF si termina en (1) el techo, (2) la envolvente, (3) cualquier cosa conectada al techo o a la envolvente, como el poste, o (4) una estructura bajada o la tierra cerca del TEF. Si el relámpago termina en cualquiera de estas cosas, o cerca de un TEF, una porción de la corriente total se fluye por el interfaz entre el techo y la envolvente. Si el relámpago se termina en la envolvente del tanque, como está ilustrado abajo, corrientes bien grandes fluirán por el interfaz.
Si el relámpago termina cerca de un TEF, o a la tierra o a una estructura bajada como está ilustrado abajo, corrientes más pequeñas fluirán por el interfaz. En los dos casos, corrientes relajadas al relámpago fluirán por el interfaz entre el techo y la envolvente del tanque. Si la impedancia entre el techo y la envolvente está alta, los arcos ocurren a través del interfaz del sello.
Soluciones convencionales
Para crear un vínculo entre el techo y el esqueleto, los constructores de un TEF instalan dispositivos llamados “shunts”. Los shunts están hechos de acero tensionado a resorte. Estas derivaciones están conectadas al techo para que estén tocando la envolvente del tanque constantemente sin considerar la posición del techo flotante. La resistencia del contacto depende en las características del material del shunt, la presión del contacto y el estado de la envolvente del tanque.
NFPA 780, el Estándar para la Instalación de Sistemas de Protección Contra el Relámpago, requiere que los shunts estén espaciados no más que cada 3 metros alrededor del perímetro del techo, y que las derivaciones sean construidas de correas de acero 50 milímetros de ancho por .4 milímetros de grueso, Tipo 302. Las derivaciones están abrochadas a la cima del techo flotante y dobladas para que las derivaciones se aprieten contra la interior, haciendo una conexión con el esqueleto.
Desafortunadamente, los shunts no proporcionan un vínculo positivo de baja impedancia al esqueleto del tanque para varias razones:
- Componentes de petróleo crudo, como la cera, el alquitrán, la parafina, etc. cubren la interior de la pared del tanque, formando una barrera resistente entre la envolvente y los shunts.
- La corrosión (oxidación) adentro de la envolvente crea una conexión de alta resistencia entre la envolvente y los shunts.
- Aproximadamente 10 a 25% de todos los TEF están pintados adentro, típicamente con una pintura de epoxi. Se considera los contentos del tanque y la probabilidad de oxidación cuando se decide a pintar. Si el interior del tanque sí está pintado, la pintura aísla la envolvente de los shunts.
- Los grandes tanques típicamente están fuera-de-redondez. Si un tanque está alargado, los shunts se separarán de la envolvente en la dimensión larga del tanque.
Un estudio independiente, hecho en cooperación con el API y el Instituto de Energía en Inglaterra, ha descubierto que los arcos ocurrirán en el interfaz entre los shunts y el envolvente bajo de todas condiciones; no importa si los shunts estén limpios o sucios, nuevos o viejos, cuidados o descuidados. Tampoco importa si las paredes interiores estén limpias, oxidadas, pintadas; los arcos van a ocurrir en cada situación.
Arcos ocurrirán entre los shunts y la pared interior del tanque bajo de todas condiciones, sin importar si los shunts estén sumergidos o arriba del techo. Si los shunts están arriba del techo, la locación de los arcos es la peor posible: en una locación Clase I División I, que puede contener una alta concentración de vapores inflamables.
Otras soluciones clásicas:
- por la escalera delizante: La calidad de la conexión por la escalera es cuestionable. La parte más alta de la escalera es una bisagra empernada y está susceptible a la flojedad, la corrosión, y la pintura. La conexión eléctrica en la parte baja se conecta solamente por las ruedas en las barandas. Esta conexión también está susceptible a la corrosión y la pintura
- el cable de vínculo: el tercero método de crear un vínculo entre el techo y el esqueleto es instalar un cable de vínculo entre la tapa del esqueleto y la mitad del techo. Este cable es un conductor típico de tamaño 2/0 a 250 MCM. El cable está conectado a la tapa de la cima cerca de la tapa del sendero, suspendido por la parte inferior, y vinculado al centro del techo. El cable debe ser bastante largo para acomodar el techo en su posición más baja.
Por ejemplo, para un tanque de 61 metros de diámetro y 15.2 metros de altura, el cable tiene que ser por lo menos 34 metros de longitud para tocar el centro del techo cuando el tanque está vacío. Aunque con 60 Hz este cable tendrá baja impedancia, con frecuencia del relámpago, este cable tendrá una impedancia muy alta. Por eso, durante un evento de relámpago cuando miles de amplios de electricidad pueden pasar por el tanque, la impedancia del cable está demasiado alta para prevenir los arcos continuos en las derivaciones.
Recomendaciones de la API 545
La API 545 recomienda tres modificaciones importantes para los TFE:
- Instalación de shunts sumergidos entre el techo y la envolvente cada 3 metros alrededor el perímetro del techo, y eliminar los shunts clásicos
- Aislar eléctricamente todos los sellos componentes de ensamblaje (incluyendo los resortes, ensamblajes de tijera, sello membranas, etc.), y todos y los postes guía, del techo del tanque
- Instalar dispositivos de puesta a tierra entre el techo y la envolvente no más de cada 30 metros de circunferencia. Estos Los conductores de desvío deben ser lo más corto posible y espaciadas uniformemente alrededor el perímetro del techo.
Las 2 primeras recomendaciones son casi imposibles de cumplir, cuando la tercera se soluciona fácilmente con nuestro Enrouleur de mise à la terre.
El cable del RGA está tensionado a resorte, lo que significa que se retrata automáticamente en el carrete cuando no está bajo tensión. Por eso, el cable siempre está lo más corto posible, independientemente de la posición del techo. O sea, el RGA siempre está “de la longitud mínima”.
Porque los TEF típicamente tienen un diámetro bien grande, es importante limitar la impedancia entre el techo y el esqueleto por instalar múltiples RGA. Se recomienda 1 RGA cada 30m de circunferencia.
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