Eduardo Diana
Aspectos críticos del diseño, fabricación e inspección de Tanques para GLP Por: Ing. Eduardo Diana (Gerente Calidad)
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19 Noviembre 1984, Terminal de almacenamiento de GLP de Planta de PEMEX, San Juan de Ixhuatepec. Explosiones e incendios que produjeron 500 muertos y la destrucción casi total de la instalación de almacenamiento
Explosión por BLEVE en Ferrocarril con GLP Eduardo Diana
18 abril 2004,, Cape Breton and Central Nova Scotia Railway (CBNS) freight train 301-18, La flecha indica pieza rota “stub sill” en el extremo final del 5º vagón descarrillado, tanque con GLP
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Recipientes a Presión poseen energía que puede liberarse
Explosión de autoclave, USA Eduardo Diana
LECCIONES APRENDIDAS Localización de los establecimientos que presenten riesgos de accidentes graves. La gran cantidad de muertos y heridos tuvo su origen en la proximidad de las viviendas a la planta de almacenamiento. A la vez que se construía y desarrollaban las instalaciones, iba creciendo sin control el número de viviendas en las proximidades.
Distribución y sistemas de protección de grandes parques de almacenamiento de GLP. La destrucción casi total de las instalaciones ocurrió debido a fallos en los sistemas de protección de los depósitos, lo que incluye una distribución correcta, aislamientos de emergencia y sistemas de cortinas de agua de refrigeración. Por otra parte, los soportes de las esferas y cilindros no estaban protegidos térmicamente contra el fuego.
Sistemas de detección de gases y aislamientos de emergencia . Un hecho que podría haber limitado las consecuencias podría haber sido la detección de gases y la posibilidad de aislar t érmicamente los depósitos. La planta no disponía de sistemas de detección de gases y como consecuencia de ello, las medidas de protección se tomaron demasiado tarde.
Planificación de las emergencias. Un aspecto muy significativo que agravó todavía más las consecuencias fue el caos de tráfico que se produjo y que impidió el correcto acceso al área de emergencia de los equipos de salvamento. Otro riesgo añadido fue la gran cantidad de bomberos que quedaron atrapados por la BLEVE de una de las esferas grandes.
Extinción de incendios en situaciones de riesgo de explosiones BLEVE. Los servicios de extinción de incendios estuvieron en muchas ocasiones en situación de grave riesgo debido a la posibilidad de explosiones BLEVE de los depósitos, sobre todo de las esferas. El riesgo de muerte es muy elevado en las inmediaciones de esferas con peligro de explosión.
Explosiones por expansión explosiva del vapor de un líquido en ebullición, BLEVE. Eduardo Diana
Informe de Incidentes con Recipientes a Presión (Sin Fuego), National Board, USA, 2003 Tipo de Incidente
Accidentes
Heridos
Muertes
Fallas de diseñ o o fabricación
5
1
0
Instalación inadecuada
9
0
1
Reparación inadecuada
5
0
0
Controles límite
5
0
0
42
10
7
4
1
0
17
1
0
Error de Operador - Mantenimiento Vá lvulas de seguridad Desconocido - En investigación
SubTotal (Año 2003) : Total (Últimos 10 años):
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87
13
8
1489
90
8
Factores que influyen en las fallas de los recipientes a presión Operación por encima de las presiones máximas de trabajo (MAWP) y de ensayo admisibles Selección inadecuada de los dispositivos de alivio de presión Operación inadecuada de los dispositivos de alivio de presión, debido a fallas en el mantenimiento y a la regularidad de los ensayos Fallas en el recipiente por fatiga, causadas por presurización repetida, disminución de espesores por erosión o corrosión, corrosión localizada, agrietamiento por corrosión bajo tensión, fragilidad, perforaciones y pérdidas Fallas en la frecuencia de inspección Reparación inadecuada de defectos, que involucren soldadura o tratamientos t érmicos, que debilitan posteriormente al recipiente Sobrepresión y fallas del recipiente debidas a reacciones exot érmicas Recipientes expuestos al fuego (BLEVE) Eduardo Diana
Leyes sobre recipientes a presión
USA Leyes de cada estado Normas de fabricación: Casi todos los estados requieren la adhesión á l Código ASME o al Código de I nspección del National Board (NBIC), que usualmente requieren de cada recipiente: Registro en el Dpto. de Calderas y Recipientes a Presión de cada Estado Diseño y fabricación de acuerdo con el Código ASME Recipientes con placa de identificación y Estampados ASME Revisión de documentación por el Inspector Autorizado Operación de equipos por debajo de la m á xima presión de trabajo admisible, con dispositivos de alivio de presión de acuerdo con el Código ASME, con ensayos a intervalos regulares Inspección periódica para verificar corrosión y defectos, con ensayos de acuerdo con el Manual de I nspectores de Calderas y Recipiente s a Presión ( NBI C) o API - 510 para recipientes utilizados en la I ndustria Petroquímica. Realizar reparaciones o alteraciones de los recipientes solo de acuerdo con un plan aprobado por un I nspector Autorizado, realizando la soldaduras con procedimientos y soldadores calificados
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ALEMANI A Ley fundamental de la República Federal de Alemania Código Industrial Reglamento de Recipientes a Presión Reglas Técnicas de Recipientes a Presión (AD- Merkblätter) Normas DIN, VDTÜV
EUROPA Pressure Equipment Directive (97/23/EC) - PED Certificación propia del fabricante Examen de tipo o de diseño por 3ª parte Inspección por 3ª parte Certificación del Sistema de Gestión de Calidad Simple Pressure Vessels (87/404/EC) Transportable Pressure Equipment (99/36/EC)
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Leyes sobre recipientes a presión
ARGENTI NA Buenos Aires Secretaría de Política Ambiental (Resolución 231- 96) Acepta el uso de diferentes normas de fabricación: ASME, TRD, IRAM, DIN, ASTM Recipientes a presión con fuego, sin fuego, para cloro, GLP, GNC, líquidos refrigerantes, válvulas y dispositivos Inspección de recipientes
Córdoba Secretaría de Industria (Decreto 5945) Generadores de vapor, Operadores No indica norma de fabricación
Santa Fé Secretaría de Industria (Ley 1373 – Decreto 0640) Inspección de calderas, motores a vapor y aparatos sometidos a presión No indica norma de fabricación
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Leyes sobre recipientes a presión
Secretaría de Seguridad y Salud en el Trabajo (NR-13) No indica normas de fabricación (ASME)
Superintendencia de Electricidad y Combustibles (Organismos Técnicos y Agencias de Inspección Autorizada) – Combustibles Líquidos y GLP No indica normas de fabricación (ASME)
Ministerio de Energía Industria y Minería
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Regulaciones GLP ARGENTI NA Secretar ía de Energía de la Nación (Empresas Auditoras) ENARGAS (Normas)
BRASI L Reglamento Técnico TQ 6c de INMETRO (Inspector INMETRO) NBR 8460 Recipiente transport ável de aço para gás liquefeito de petróleo (GLP) - Requisitos e métodos de ensaios (Ref. ASME VIII, Div. 1)
ECUADOR Ministerio de Energía y Minas - Reglamento Técnico Ecuatoriano RTE INEN 024 para el transporte, almacenamiento, envasado y distribución de GLP en cilindros y tanques
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Proceso de Certificación
FABRI CAN TE
ASM E (Sociedad de Ingenieros)
H SB (Agencia de Inspección)
N a t ion a l Boa r d )
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ASME – Certificado de Autorización
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ASME – Certificado de Autorización
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Agencia de Inspección (AIA) Agencias de Estados USA Compañías de Seguros
Autorizada
Inspector Autorizado Comisión válida del National Board
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NB – Certificado de Autorización
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USA, 1910: 25 calderas explotaban por semana, con 1 muerte por día Otros pa íses: número mayor, no existen datos actuales
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1911: Comite ASME de Calderas Fabricantes, Usuarios, Compañías de seguros, Autoridades estatales, Escuelas t écnicas, Público en general
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1914: Código ASME de diseño y construcción de calderas ESTAN D AR COM PREN SI VO Minucioso, completo, equitativo Universalmente aceptable Nivel de excelencia
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1919: National Board de Inspectores de Calderas y Recipientes a Presión
www.nationalboard.com
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Códigos de Construcción Sección
Descripción
Estampa
I
Calderas de Potencia
S, M, E, A, PP, V
III
Nuclear
N3
IV
Calderas de Calentamiento
H, HV
VI I I -División 1
Recipientes a presión
U, UM, UD, UV
(15 – 3.000 psi)
VI I I -División 2
Recipientes a presión
U2, UV
Reglas alternativas
VI I I -División 3
Recipientes a presión
U3, UV3
(> 10.000 psi)
X
Recipientes a presión de plástico reforzado con fibra
XI
Inspección en servicio plantas componentes nucleares
XI I
Construcción y Servicio Continuado Tanques Transporte
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RP
T, TV, TD
Códigos de Soporte Sección
Descripción
MATERI ALES II
A: Ferrosos B: No Ferrosos C: Consumibles de Soldadura D: Propiedades de los Materiales
V
ENSAYOS NO DESTRUCTI VOS
IX
SOLDADURA WPS, PQR, WPQ
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Reparaciones
NATIONAL BOARD INSPECTION CODE (NBIC)
Estampa “R”
Reparación y Alteración de Recipientes a Presión y Calderos
Estampa “VR”
Reparación y Alteración de Válvulas de Seguridad
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Última edición aplicable Materiales según Sección VIII-Div. 1 y Sección II (Partes A y B) Máxima presión de trabajo admisible (MAWP) Mínima temperatura de diseño del metal (MDMT) Temperatura de diseño Ensayos no destructivos (NDT) Tratamiento térmico postsoldadura (PWHT) Especificación del material, tipo o grado Dimensiones y tolerancias Pruebas hidráulicas Ensayos de impacto y requerimientos especiales
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Cilindros DOT 4WB (3 partes) Código ASME, Sec. VIII, Div. 1
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Reparación de materiales (UG-78) Ovalización (UG-80) Tolerancia para cabezales (UG-81) Conformación en caliente (UCS-85) Alineación de juntas soldadas (UW33) Eduardo Diana
Conformado de cabezales en caliente Eduardo Diana
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Cumplimiento del Plan de Inspección y Ensayos Estampado según el Código Certificado de Autorización ASME
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Especificación de Procedimientos de Soldadura (WPS) Calificación de Procedimientos de Soldadura (PQR) Calificación de Soldadores y de Operadores de Soldadura (WPQ) Materiales de soldadura (Sección II - C) Tolerancias de alineación (UW- 33) Sobremonta de soldadura (UW- 35) Reparaciones por soldadura (UW- 39, UG- 90(c)(1)(h) Eduardo Diana
Procedimientos de ensayo Criterios de aceptación (Códigos de Construcción – Secciones VIII y XII) Calificación de personal ABENDE, IRAM- ISO) Informes de ensayo
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(ASNT,
Procedimientos (PWHT) UCS-56 – UHT-56
Registros
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Calibración de equipos de medición y ensayo
Procedimientos Registros Instrumentos
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Procedimientos Películas Radiográficas (5 años) Informe de Datos del Fabricante (Form U-1) Registro en el National Board (USA)
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Estampas para recipientes a presión
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Estampa
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T í t u lo 4 9 : Tr a n spor t e Parte 178: Especificaciones para envases Parte 178.51: Cilindros de acero soldados, 4BA Parte 178.61: Cilindros de acero con costura longitudinal, 4BW Parte 178.331: Especificación MC331, Vehículos motor tanque de carga para el transporte de gases comprimidos
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DOT MC-331 y ASME Eduardo Diana
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NFPA 58
Liquefied Petroleum Gas Code
Los contenedores serán diseñados, fabricados, ensayados y estampados de acuerdo con las regulaciones del Departamento de Transporte de U.S.A. (Department of Transportation (DOT), el Código ASME “Boiler and Pressure Vessel Code”, Section VIII, “Rules for the Construction of Unfired Pressure Vessels,” o el Código API-ASME for Unfired Pressure Vessels for Petroleum Liquids and Gases, La reparación o alteración de un contenedor cumplirá con las regulaciones, reglas, o código bajo el cual el contenedor fue fabricado. Otras soldaduras serán permitidas solamente en chapas de bases, patas u orejas
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NFPA 58 Tanques para uso general, capacidad inferior a 120,000 gal (454 m 3 ). Tanques en estaciones de venta no superarán los 30,000 gal (114 m 3 ). Esta restricción en la capacidad no se aplica a Plantas de Almacenamiento de GLP, Plantas Industriales, o aplicaciones industriales. Tanques ASME de más de 30-gal (0.1-m 3 ) hasta 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua, diseñados y fabricados después de 1º de Diciembre de 1963, serán equipados para ser llenados en el espacio de vapor Tanques ASME de 125-gal (0.5- m 3 ) hasta 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua, fabricados después del 1º de Julio de 1961, serán provistos con una abertura para válvula de exceso de flujo de líquido, con una conexón no menor a 3/ 4-in, rosca NPT (National Pipe Thread) Tanque ASME de más de 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua tendrán una abertura para un medidor de presión (Manómetro)
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NFPA 58 Los contenedores ASME serán marcados con la siguiente información: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)
Servicio para el cual fue diseñado (Ej.: aéreo, subterráneo o ambos) Nombre y dirección del fabricante o marca comercial Capacidad de agua del tanque (en lb, galones U.S.) Presión de diseño en psi La frase “Este tanque no debe contener un producto cuya presión exceda de …. psig a 100°F ” Área de superficie exterior en ft 2 Año de fabricación Espesor del cuerpo y de los cabezales Longitud, diámetro exterior, diseño del cabezal Número de serie del fabricante Estampa ASME
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NFPA 58 Los tanques ASME serán equipadas con una o más válvulas de seguridad (de alivio de presión), diseñadas para alivio de vapor Los cilindros serán equipados con válvulas de seguridad según las regulaciones DOT (a) Si la única válvula de seguridad es a resorte, la misma debe cumplir con los requerimientos de CGA S-1.1, Pressure Relief Device Standards, Part 1 — Cylinders for Compressed Gases, con el comienzo de descarga a no menos del 75% ni más del 100% de la presión de ensayo mínima requerida par el cilindro
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(b) Contenedores DOT no recargables, serán equipados con un sistema o sistemas de alivio que impidan la falla o propulsión del contenedor, cuando éste es Volver expuesto al fuego
NFPA 58 Los tanques ASME para GLP serán equipados con válvulas de seguridad conforme a los requerimientos de UL 132, Standard on Safety Relief Valves for Anhydrous Ammonia and LP-Gas, u otra norma equivalente. El inicio de descarga de las válvulas, con relación a la presión de diseño del contenedor, será el indicado en NFPA 58, Tabla 2.3.2.3 Las válvulas de seguridad para tanques ASME cumplirán: (a) La mínima velocidad de descarga de las válvulas de seguridad será de acuerdo con la Tabla 2.3.2.4(a) o será calculada usando la fórmula Velocidad de flujo = 53.632 × A0.82 ft 3 / min aire donde: A = superficie total del tanque en ft2
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NFPA 58
Los dispositivos de medición de líquido serán instalados en todos los tanques llenados por volumen. Pueden ser medidores de máximo nivel de líquido fijos o variables tipo tubo “slip”, rotativo o flotante (o una combinación de ellos). Los manómetros serán colocados directamente en una conexión o sobre una válvula o accesorio. Si la sección transversal de la abertura dentro del tanque es mayor que el tamaño No 54, se deberá colocar una válvula de exceso de flujo
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NFPA 58
Todos los tanques ASME tendrán una válvula de exceso de flujo o de control de reflujo, ubicada entre el GLP en el tanque y las válvulas de corte, ya sea dentro del tanque o en un punto inmediatamente en el exterior, donde la línea entra o deja al tanque. Si es exterior, la instalación será realizada de modo que cualquier tensión más allá de la válvula de exceso de flujo o de control de reflujo, no provoque una rotura entre el contenedor y la válvula. Todas la conexiones deben listadas en el Informe de Datos del Fabricante serán consideradas parte del tanque mismo
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NFPA 58
Reguladores simple etapa serán calibrados a una presión de salida máxima de 1.0 psig (7 kPag) y serán equipados con: (1) Válvula de alivio seteada dentro de los límites especificados por UL 144, Standard for LP-Gas Regulators. (2) Dispositivo de corte por sobrepresión, que corte el flujo de vapor de GLP cuando la presión de salida del regulador alcance los límites de sobrepresión especificados en UL 144. Dicho dispositivo no debe abrir para permitir el flujo de gas hasta que haya sido reseteado manualmente.
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NFPA 58 Reguladores de segunda etapa e integrales de dos etapas tendrán una presión de salida de 4.0 kPag y equipados con: a) Válvula de alivio de presión integral del lado de la presión de salida con inicio de descarga dentro de los límites establecidos en UL 144, Standard for LP-Gas Regulators. Esta válvula de alivio limitará la presión de salida del regulador de segunda etapa a 2.0 psig (14 kPag) cuando el disco de asiento del regulador sea removido, y la presión de entrada del regulador sea de 10.0 psig (69 kPag) o menos, según lo indicado en UL 144. b) Un dispositivo de corte integral por sobrepresión, que corte el flujo de vapor de GLP, cuando la presión de salida del regulador alcance los límites de sobrepresión especificados en UL 144. Dicho dispositivo no debe abrir para permitir el flujo de gas hasta que haya sido reseteado manualmente.
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NFPA 58 Principales Elementos del Análisis de Seguridad contra el Fuego
1. Efectividad de mediciones de control del producto 2. Condiciones locales de peligro, dentro del local donde se encuentran los tanques, incluyendo la congestión dentro del sitio 3. Población y propiedades fuera del sitio. Impacto en la actividad industrial vecina 4. Efectividad del Departamento Local de Bomberos que puede responder a una emergencia dentro de la Planta 5. Requerimientos y disponibilidad de fuente de suministro de agua 6. Cumplimiento con todos los requerimientos de Código para Plantas de GLP (Ej.: NFPA # 59) 7. Acciones correctivas a implementar para deficiencias Eduardo Diana
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ASME - DOT
Cilindros GLP Vehicular (3 partes) Eduardo Diana
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REI NSPECCI ÓN TANQUES GLP – API 510
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I NSPECCI ÓN, REPARACI ÓN Y ALTERACI ÓN TANQUES GLP – API 510 1. Modos de falla 2. Medición de espesores (Determinación de la velocidad de corrosión 3. Determinación de MAWP 4. Inspección de Defectos (Partículas Magnetizables, Ultrasonidos, Radiografía, Líquidos Penetrantes, Análisis Metalográfico, etc.) 5. Evaluación de la corrosión y espesor mínimo (Vida Remanente) 6. Prueba hidráulica 7. Inspección y calibración de válvulas de seguridad 8. Registros, próximas inspecciones
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I NSPECCI ÓN BASADA EN RI ESGO ( RBI ) – API 580/ 581
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FIN Muchas Gracias Ing. Eduardo A. Diana S.A. LITO GONELLA E HIJO I.C.F.I .
[email protected] www.lito-gonella.com
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