armazenamento de fluidos em plantas de processos

armazenamento de fluidos em plantas de processos

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Facultad Regional Resistencia Dto. de Ingeniería Química

Cátedra Ingeniería de las Instalaciones

Almacenaje de fluidos en Plantas de Procesos

Ing. Carlos O. Alderetes

Nora F. Bertollo

Serie N°2 / 2004 – Argentina

La recepción, almacenaje, transferencia y despacho de líquidos en las plantas de procesos constituye una operación frecuente e importante en muchas industrias. En algunos casos, como el de las plantas de almacenaje de petróleo, combustibles o de gases licuados representan estas operaciones su única y más importante actividad. En otras industrias puede necesitarse manejar tanto productos químicos, alimenticios, combustibles como efluentes y gases licuados simultáneamente. Esta variedad de productos de los que se pueden requerir distintas cantidades en stock, tienen obviamente requerimientos comunes como específicos para su almacenaje y manipuleo, razón por la que el proyecto de estas instalaciones deberá efectuarse siguiendo las Normas y mejores practicas de ingeniería vigentes y bajo una visión de conjunto.

OBJETIVOS La lectura atenta y análisis del trabajo permitirán al lector:

• Entender el marco general de actividades ingenieriles que exigen estas instalaciones

• Analizar los riesgos potenciales que implica manejar productos peligrosos y los medios para minimizar las posibilidades de accidentes industriales

• Segmentar los productos manejados en función de su uso y compatibilidad química con otros almacenados en la planta

• Conocer las Normas y Códigos de ingeniería de aceptación global para el proyecto y diseño de las instalaciones involucradas

• Integrar los conocimientos de las distintas disciplinas relacionadas en el análisis y visión global de estas instalaciones

El diagrama de flujo y el balance de masas de una planta de procesos nos permite conocer los flujos másicos que circulan a través de las instalaciones como así también determinar las capacidades requeridas de los equipos necesarios. Esta información junto a la proporcionada por la ingeniería de procesos nos da idea de las propiedades físicoquímicas de los productos involucrados y de las exigencias para su manejo. Nos permite también conocer las transformaciones que sufrirán en el proceso y las condiciones bajo las cuales se desarrollarán (presión, temperaturas, concentración, etc.) Así resultará que podemos estar frente al manejo de líquidos sencillos como el agua como frente a otros complejos: alimenticios (lácteos, jugos cítricos), ácidos, álcalis, solventes, efluentes, gases licuados, combustibles, etc. Algunos de estos productos participarán como materia prima y otros como insumos específicos en el proceso o para servicios generales. Tal es el caso de los ácidos que pueden emplearse en diversas industrias químicas (CPI) como reactantes, solventes y catalizadores. Análogamente, los álcalis pueden emplearse también como reactantes, neutralizantes y como catalizador en la fabricación de productos farmacéuticos, químicos, celulosa y papel, jabones y detergentes, etc. También los gases licuados podrán ser utilizados como insumos en algunos procesos (C02 en la fabricación de bebidas carbonatadas, N2 como inertizante o GLP como combustible). Visto el amplio campo de productos y usos en la industria, está claro que al momento de organizar el proyecto de las instalaciones para el manejo de los mismos será necesario contar con un criterio de segmentación que nos permita agruparlos para su tratamiento.

Criterio de segmentación

Con los fines de almacenamiento, la segmentación de las sustancias que se encuentran en las plantas industriales se hará según el uso que se le da a las mismas. Esta clasificación engloba en siete grupos las sustancias cuya utilización es común a gran parte de las industrias químicas de proceso (CPI). Como veremos, este criterio no es arbitrario sino que obedece a un conjunto de razones vinculadas no solo a aspectos operativos sino fundamentalmente a cuestiones de seguridad industrial. Cada planta industrial podrá utilizar también otras sustancias químicas dentro de sus procesos productivos, para cuyo manejo y almacenamiento se tendrán en cuenta las reglamentaciones específicas de cada una de ellas. La razón primordial de esta forma de clasificación se debe a la necesidad de plantear lineamientos generales para la realización del diseño preliminar de las instalaciones asociadas. Siguiendo este criterio adoptado encontramos:

• Combustibles: se consideran como tales a aquellas sustancias de uso común en la industria que actúan como proveedoras de la energía térmica necesaria para los procesos que se llevan a cabo en la misma.

• Acidos y álcalis: se incluyen productos tanto inorgánicos como orgánicos.

• Solventes: se consideran a los productos químicos que se utilizan exclusivamente para disolver otras sustancias con los fines de separar componentes de una mezcla. Entre los más utilizados están: benceno, tolueno, éter etílico, éter de petróleo.

• Oxidantes y reductores: a aquellas sustancias utilizadas con fines catalíticos.

• Líquidos criogénicos: de acuerdo al National Institute of Standards and

Technology (NIST), se entienden como tales a todos aquellos líquidos cuyas temperaturas son menores a –150°C. Se incluyen en este grupo productos tales como el 02, N2, He, GNL, etc.

TABLA N°1 – SEGMENTACION DE PRODUCTOS EN CPI

GaseososGas natural

Líquidos Fuel oil, gasoil

GLP, Butano (gases licuados) Combustibles

Sólidos Biomasa

InorgánicosÁc. sulfúrico, nítrico, clorhídrico.

Ácidos

OrgánicosÁc. Acético, cítrico

ÁlcaliHidróxido de sodio, de potasio, de amonio

OxidantesPermanganatos, peróxidos, percloratos, cloratos, cloritos, nitratos

SolventesÉter etílico, éter de petróleo, benceno, tolueno

Reductores Amoníaco, compuestos orgánicos Fluidos Criogénicosoxígeno, nitrógeno, helio, GNL

En las plantas industriales al almacenar productos químicos existen riesgos potenciales de accidentes. Estos riesgos pueden originarse o provenir de muy diversas fuentes, a saber:

1. sobrepresión o vacío (roturas de recipientes por explosión o implosión) 2. fugas y derrames 3. mezclas de productos incompatibles químicamente 4. alteración de las condiciones de almacenamiento (temp y presión), entre otras 5. cargas eléctricas 6. causas naturales (terremotos, ciclones, alta temperatura ambiental, rayos, etc.) 7. errores operativos o fallas de componentes, etc.

Debido a sus propiedades físicas y químicas, un mismo producto puede generar diferentes riesgos y problemas. En este sentido es importante recordar que no es necesario que un producto se encuentre en grandes cantidades como para generar un accidente de importantes consecuencias Los accidentes posibles de ocurrir pueden afectar gravemente la salud del hombre, provocar daños materiales en la planta industrial y perjudicar al medio ambiente. Los riesgos principales enumerados a continuación, tienen una fuerte interrelación entre sí, y la mayoría de las veces la consecuencia de una falla se transforma en causa de otra, dándose el fenómeno de reacciones en cadena o efecto dominó que potencia el problema inicial. El orden de prioridad para ponderar los riesgos es:

• Los que afectan directamente a las personas dentro y fuera de la fábrica.

− Incendio / explosión − Emisiones tóxicas

• Los que dañan seriamente al medio ambiente

− Fugas / derrames − Corrosión

− Emisiones tóxicas

• Los que ocasionan pérdidas materiales

− Incendio / explosión − Corrosividad - Pérdidas por evaporación

Cada familia de productos tiene en general un grado de riesgo característico que lo diferencia o asocia a otros, razón por la que los accidentes pueden derivarse de cualquier de ellos y están analizados en la tabla siguiente.

MATRIZ N°1 DE RIESGOS POTENCIALES

Riesgos

Potenciales Combustibles Ácidos inorg.

Ácidos orgánicos Álcalis Oxidantes Solventes Reductores Fluidos criogen.

Contaminación

Pérdidas por evaporación √√ √

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