instituto politÉcnico nacional escuela superior de ...6.0 cámaras formadoras de espuma tipo ii...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA

E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO O ACTUALIZACIÓN

DE LOS SISTEMAS CONTRA INCENDIO

PARA LA PROTECCIÓN DE TANQUES ATMOSFÉRICOS

DE ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS INFLAMABLES Y COMBUST IBLES

T E S I S P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E :

I N G E N I E R O Q U Í M I C O P E T R O L E R O

P R E S E N T A :

J O H N A T A N M A N U E L Z E P E D A D E L A C R U Z

D I R E C T O R D E T E S I S :

I N G . A R M A N D O Á V I L A R A M Í R E Z

F E C H A : O C T U B R E 2 0 1 3

Instituto Politécnico Nacional

Tesis para obtener título de Ingeniero Químico Petrolero

i

ÍNDICE

Página

Resumen 1

Introducción 2

I Alcance y Campo de Aplicación 3

II Definiciones y abreviaturas 4

III Desarrollo 12

1 Lista de líquidos inflamables y combustibles 12

2 Propiedades físicas y químicas de líquidos inflamables y combustibles 12

3 Localización, accesos y frentes de ataque. 14

4 Distanciamientos mínimos. 16

5 Diques de contención para tanques atmosféricos. 23

6 Rampas de acceso. 33

7 Drenajes. 35

8 Almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles. 48

9 Protección contra incendio a base de inyección de espuma. 50

10 Protección contra incendio por enfriamiento con agua. 83

11 Ejemplo de aplicación. 93

Conclusiones 102

Referencias bibliográficas 103

Anexos: Anexo A Guía para inspección del sistema contra incendio para tanques atmosféricos. 105



ii

ÍNDICE DE TABLAS

Página

1.0 Propiedades físicas de los líquidos inflamables y combustibles. 13

2.0 Número mínimo de frentes de ataque por capacidad del tanque atmosférico. 15

3.0 Espaciamientos mínimos aplicables a las áreas de almacenamiento de

hidrocarburos o productos petroquímicos.

18

4.0 Espaciamientos mínimos en instalaciones industriales de proceso,

almacenamiento y distribución.

21

5.0 Seccionamiento de patios interiores de los diques de contención. 27

6.0 Volumen, superficie y tamaño de los diques de contención para un tanque

considerado dentro de un dique.

32

7.0 Número mínimo de rampas de acceso al interior del dique para vehículos contra

incendio dependiendo de la capacidad del tanque.

34

8.0 Coeficientes de escurrimiento (C) para el Método Racional. 40

9.0 Coeficientes de rugosidad (n) de la formula de Manning. 44

10.0 Dimensiones de tanques atmosféricos. 49

11.0 Propiedades de los líquidos espumantes. 54

12.0 Protección contra incendio a tanques de almacenamiento de acuerdo al

producto contenido.

56

13.0 Aplicación superficial de solución espumante para tanques de techo fijo con o

sin membrana interna flotante.

61

14.0 Proporción de concentrados de espumantes diluidos con agua para compuestos

no polares.

68

15.0 Proporción de concentrados espumantes diluidos con agua para líquidos

polares.

68

16.0

Aplicación superficial de espuma a tanques atmosféricos de almacenamiento de

techo fijo con o sin membrana interna flotante.

72



iii

ÍNDICE DE FIGURAS

Página

1.0 Clasificación de líquidos inflamables o combustibles. 8

2.0 Muro de contención. 25

3.0 Junta de expansión entre muros de contención. 26

4.0 Sistema de drenajes pluvial y aceitoso. 28

5.0 Plano de Isoyetas del Distrito Federal, con un periodo de retorno de 20 años y

una duración de 60 min.

42

5.1 Sección del Plano de Isoyetas de la figura 5.0. 46

6.0 Cámaras formadoras de espuma tipo II descritas en la NRF-125-PEMEX-2005. 57

7.0 Cámara formadora de espuma tipo Venturi. 58

8.0 Junta giratoria universal para tubería o manguera flexible a prueba de fuego. 60

9.0 Ubicación de la cámara de espuma en tanques de techo fijo con o sin

membrana interna.

62

10.0 Sello de tanque de techo flotante. 63

11.0 Sellos de tanques atmosféricos de techo flotante. 64

12.0 Ubicación de la cámara de espuma en tanque de techo flotante. 65

13.0 Mampara de contención de espuma. 66

14.0 Orificio en mampara para drenaje pluvial. 66

15.0 Acceso a cámara de espuma. 67

16.0 Instalación semifija superficial de espuma. 70

17.0 Formador de espuma de alta contrapresión semifijo. 71

18.0 Formador de espuma de alta contrapresión fijo. 71

19.0 Localización de puntos de inyección subsuperficial en tanques. 73

20.0 Arreglo para inyección subsuperficial. 76

21.0 Protección contra incendio a base de espuma con sistemas semifijos. 77

22.0 Tomas de camión. 78



iv

23.0

Arreglo de inyección superficial y subsuperficial por sistema de presión

balanceada.

79

24.0 Sistema de presión balanceada. 81

25.0 Anillos de enfriamiento. 85

26.0 Enfriamiento en tanques con anillo atiesador. 86

27.0 Ubicación de las válvulas manuales y de control automático para tanques

verticales de 15 Mb a 55 Mb.

88

28.0 Ubicación de las válvulas manuales y de control automático para tanques

verticales de 80 Mb y mayores.

89

29.0 Purgas de anillos de enfriamiento. 90

30.0 Boquilla de aspersión de chorro plano y sockolet. 90

31.0 Arreglo típico de boquillas de aspersión de chorro plano. 91

32.0 Espaciamiento de boquillas de aspersión. 92

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Metodología para el diseño o actualización de los sistemas contra incendio para la protección de tanques atmosféricos de almacenamiento de

líquidos inflamables y combustibles.

1

RESUMEN

Este trabajo surge por la inquietud de plantear un proyecto en el cual se digan los pasos a seguir para la implementación de un sistema de seguridad contra incendio en tanques atmosféricos que almacenen líquidos inflamables y combustibles; el objetivo es crear una metodología que sirva para el diseño o actualización de un sistema de seguridad contra incendio para los tanques ya mencionados.

En la investigación se conoce que Petróleos Mexicanos tiene una norma de Referencia (NRF-015-PEMEX-2008), la cual se usa como referencia principal para este trabajo sabiendo que este documento dice con que hay que cumplir, para este proyecto se mención con que hay que cumplir y como cumplir, el desarrollo de los cálculos, así mismo; también se indican las referencias de los requerimientos ya sea por estándares internacionales, normas internacionales y nacionales y por el fabricante de los accesorios.

Al final de la realización de este proyecto se cumple con el objetivo inicial presentado como tesis para obtener el título de licenciatura.

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2

INTRODUCCIÓN Las características propias de los productos inflamables y combustibles derivados del petróleo, hacen que las áreas donde se manejan y almacenan estos productos, dentro de las instalaciones de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios o cualquier otra industria donde existan tanques atmosféricos verticales del tipo que se muestran en esta metodología, requieran contar con equipos y materiales, para hacer frente a una emergencia contra incendio.

Por lo antes dicho Pemex se cuenta con una norma de referencia (NRF-015-PEMEX-2008), para tomarse como base para la contratación de los servicios de ingeniería que permitan la construcción para estos sistemas de contra incendio en los tanques atmosféricos de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles derivados del petróleo.

Dicho lo anterior, se presenta este trabajo como una metodología que indica lo mínimo requerido de medidas de seguridad para un sistema de contra incendio para tanques atmosféricos que almacenan productos inflamables y combustibles derivados del petróleo.

El objetivo de este trabajo es: Establecer una metodología para el diseño o actualización de los sistemas contra incendio para la protección que indique las condiciones mínimas de seguridad de tanques atmosféricos verticales de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles.

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3

I. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN En esta metodología se establecerán formulas de diseño, memorias de cálculo, tablas de referencia y ejemplos para los diversos sistemas de protección de contra incendio, los materiales que se requieren para la construcción, las normas, manuales, métodos utilizados, etc., de manera que toda persona que tenga esta metodología y tenga conocimientos básicos de ingeniería, pueda supervisar o modificar el sistema contra incendio dependiendo de sus necesidades o mejoras que a futuro se requieran.

Se incluyen a los tanques atmosféricos verticales de techo fijo y flotante.

Dentro de este trabajo encontrarás los elementos destinados a la protección contra incendio de tanques atmosféricos de almacenamiento; drenajes, diques de contención, accesos, vías de escape, arreglos de tuberías y accesorios de los sistemas contra incendio como: sistemas de inyección de espuma y sistemas de protección contra incendio por enfriamiento con agua.

No aplica para instalaciones costa afuera, embarcaciones marítimas, ni en instalaciones que procesen, manejen o se almacene Acrilonitrilo (liquido altamente inflamable) y Estireno (liquido inflamable, el vapor puede provocar explosión si entra en combustión en un área cerrada), para estos casos deben efectuarse estudios específicos que permitan establecer espaciamientos adecuados en función del riesgo y de las instalaciones aledañas, acordes a las características particulares del lugar en donde se vayan a construir las instalaciones (asentamientos humanos, topografía del terreno, condiciones ambientales, entre otras).

Esta Metodología se puede utilizar en los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

Este proyecto se basa en la aplicación de la norma de referencia NRF-015-PEMEX-2008 y se consideran los códigos, normas, estándares, leyes y reglamentos vigentes que apliquen, manuales y prácticas de diseño de equipo como el ASME, API, NFPA y ASTM mencionados en las referencias bibliográficas.

¿Por qué desarrollar este proyecto?

En los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos se tiene la necesidad de tener protección de contra incendios para los tanques atmosféricos de almacenamiento de productos inflamables y combustibles, así que esta metodología podrá ser útil para el personal de Petróleos Mexicanos como consulta o supervisión de obras y cualquier otra empresa que cuente con este tipo de recipientes para almacenar productos derivados del petróleo.

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II. DEFINICIONES Y ABREVIATURAS

Accesos peatonales.- Escaleras o rampas instaladas estratégicamente en los muros de los diques de contención de los tanques de almacenamiento. Accesos vehiculares.- Calles pavimentadas para permitir el acceso al frente del ataque contra incendio.

Anillo atiesador.- Perfiles estructurales soldados a la envolvente que evitan deformaciones a las placas de los anillos del tanque, originados por la carga del viento para mantener su redondez cuando el tanque ésta sometido a cargas por viento. Estos anillos se deben colocar en o cerca de la parte superior de la envolvente o de preferencia en la cara exterior

Aplicación Tipo II de espuma.- Consiste en la aplicación de espuma sobre la superficie o por el fondo del tanque de almacenamiento, mediante dispositivos fijos o semifijos (cámaras de espuma o formadores de espuma a contrapresión), que permiten la formación de una capa de espuma en la superficie del líquido inflamable o combustible depositándose suavemente sin provocar la agitación del liquido inflamable o combustible.

Aplicación Tipo III de espuma.- Consiste en la aplicación de espuma, sobre la superficie del liquido inflamable o combustible contenido en un tanque de almacenamiento, con monitores móviles de alto gasto, que permitan direccionar y depositar la espuma en cualquier parte de la superficie del tanque de almacenamiento.

Aspersor.- Dispositivo utilizado en áreas abiertas para atomizar, dosificar y aplicar agua contra incendio, con el objeto de proporcionar enfriamiento a diversas instalaciones, así como para prevenir y/o extinguir incendios.

Baja Viscosidad.- Cualquier liquido espumante que esté por debajo del 30-40% de viscosidad de los demás líquidos espumantes. Bleve (boiling liquid expanding vapour explosion).- Explosión de vapores que se expanden al hervir el líquido. Este tipo de explosión ocurre en tanques que almacenan gases licuados a presión y sobrecalentados, en los que por la ruptura o fuga del tanque, el líquido del interior entra en ebullición y se incorpora masivamente al vapor de expansión.

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5

Boil Over.- Fenómeno que se presenta durante el incendio de tanques de almacenamiento que contienen petróleo crudo o hidrocarburos pesados, el cual ocurre, cuando residuos de la superficie encendida, se vuelven más densos que el producto no incendiado, formando una capa caliente que avanza hacia abajo más rápidamente que el liquido que regresa a la superficie. Cuando esta capa caliente alcanza el agua o la emulsión agua-aceite depositada en el fondo del tanque, se provoca un calentamiento y eventualmente la ebullición súbita del agua, con lo cual, el producto fluye explosivamente hacia arriba, originando la expulsión de aceite incendiado, asociado con un incremento repentino de la intensidad del fuego.

Cámaras de espuma.- Son dispositivos que se instalan permanentemente en los tanques de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles, cuya definición es la de producir espuma a base de aire-agua-líquido espumante como medio utilizado para el combate de incendios. En el interior de la cámara se forma la espuma antes de depositarse sobre la superficie del líquido; dentro del cuerpo de este dispositivo se encuentra un sello que impide que el líquido y los vapores del producto almacenado entren en la línea de alimentación de la solución. El deflector de la cámara se diseña para dirigir el flujo de la espuma horizontalmente sobre las paredes del tanque, con esto se reduce su velocidad de caída, impidiendo que se realice un chapoteo, esto provoca que el depósito de la espuma sea suave, aumente la eficiencia y ayude a evitar su destrucción.

Concreto armado.- Compuesto armado por cuatro elementos básicos como son: grava, arena, cemento y agua, con ellos se genera una “piedra” sumamente dura y resistente, es por esto que se usa en estructuras ofreciendo una muy buena capacidad para someterse a compresión.

Dique.- Muro de contención de concreto armado, construido alrededor de uno o más tanques de almacenamiento, para contener el derrame de producto.

Drenaje.- Sistema formado por un conjunto de tuberías, válvulas y accesorios, para colectar y desalojar los líquidos contenidos en los diques de contención de los tanques de almacenamiento.

Drenaje aceitoso.- Sistema que colecta y desaloja hidrocarburos o aguas contaminadas con hidrocarburos, dentro de los diques de contención de los tanques de almacenamiento.

Drenaje pluvial.- Sistema que colecta y desaloja las aguas generalmente de lluvia no contaminadas con hidrocarburos, dentro de los diques de contención de los tanques de almacenamiento.

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Espuma mecánica contra incendio.- Masa estable de pequeñas burbujas constituidas por agua y líquido espumante, que se mezclan con aire para formar una burbuja. Esta última, al ser más ligera que los hidrocarburos líquidos, flota en la superficie impidiendo el acceso de oxígeno y evitando su mezcla con vapores inflamables, así como enfriando y separando la flama de la superficie incendiada y, por lo tanto, provocando la extinción del fuego.

Etiqueta.- Cualquier señal o símbolo escrito, impreso o gráfico visual o fijado mediante un código de interpretación, indica el contenido, manejo, riesgo y peligrosidad de las sustancias, materiales y los residuos peligrosos.

Fluido criogénico.- Amoniaco, gas LP, propileno, etileno, bióxido de carbono, entre otros, almacenados en tanques de baja presión.

Frente de ataque.- Calle o área de cuando menos con 7 metros de ancho, aledaña a los tanques de almacenamiento, por donde pueden circular y maniobrar vehículos contra incendio, tomando en cuenta su longitud y radio de giro.

Gases licuados.- Fluidos comprimidos por debajo de su temperatura crítica, tales como: propano, propileno, butano, butileno o isobutano, amoníaco, entre otros.

Junta de expansión.- Dispositivo metálico a prueba de fugas, utilizado para adsorber cambios dimensionales, tales como los causados por expansión o contracción térmica u otros efectos mecánicos de una tubería o equipo.

Límite de batería.- Es el límite donde inicia o termina un área en cuyo interior, encuentra la totalidad del equipo requerido para la operación de una unidad de proceso, distribución o almacenamiento. Generalmente lo conforma una calle o una frontera física reconocida. Líquido espumante.- Agente concentrado de baja, mediana o alta expansión de formación orgánica o sintética, biodegradable y compatible con polvo químico seco, que se mezcla con agua dulce o salada, conteniendo productos estabilizadores y con resistencia a la temperatura. Líquidos inflamables y combustibles.- Todos los productos líquidos derivados del petróleo quedan comprendidos dentro de los grupos de substancias inflamables o combustibles siguientes, de acuerdo a la clasificación de la NFPA 30 o equivalente.

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Líquidos inflamables: Cualquier líquido con punto de inflamación menor de 37.8 °C (100 °F). y una presión de vapor no mayor de 274 58 2,2 Pa (2,8 kgf/cm2 (abs.))(39,82 lb/pulg2) a 37.8 °C.

Clase IA.- Líquidos con temperatura de inflamación inferior a 22.8 °C (73 °F) cuya temperatura de ebullición sea menor a 37.8 °C (100 °F). Clase IB.- Líquidos con temperatura de inflamación inferior a 22.8 °C (73 °F), pero cuya temperatura de ebullición sea mayor o igual a 37.8 °C (100 °F).

Clase IC.- Líquidos con temperatura de inflamación entre 22.8 °C (73 °F) y 37.8 °C (100 °F).

Líquidos combustibles: Cualquier líquido con punto de inflamación igual o mayor de 37.8 °C (100°F).

Clase II.- Líquidos con temperatura de inflamación igual o mayor a 37.8 °C (100 °F) pero menor a 60°C (140 °F). Clase III-A.- Líquidos con temperatura de inflación igual o mayor a 60 °C (140 °F), pero menor a 93 °C (200 °F).

Clase III-B.- Líquidos con temperatura de inflamación de 93 °C ( 200 °F) y mayores.

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Figura 1.0 Clasificación de líquidos inflamables o combustibles.

Miscible.- Es un término usado en química, que se refiere a la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción, formando una mezcla. Patio interno del dique.- La superficie interna de los diques de contención, en donde se ubican uno o varios tanques de almacenamiento.

Periodo de retorno.- o intervalo de recurrencia (en años), es el número de años en que en promedio, se presenta un evento. En este caso se define como, el número de años que se presenta una precipitación pluvial de conocida magnitud. Petróleo crudo.- Mezcla de hidrocarburos con temperatura de inflamación menor a 65.6°C, que aún no han sido procesados en refinería .

Presión de vapor.- Es la presión ejercida por un producto en equilibrio, a cualquier temperatura, cuando ambas fases líquido-vapor coexisten.

Rampa de acceso.- Acceso con inclinación que facilita la entrada al interior del dique.

Te

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ón

°C

(°

F)

100-

90-

80-

70-

60-

50-

40-

30-

20-

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0-

C L A S E I I I - B

C L A S E I I I - A

C L A S E I I

C L A S E I - C

C L A S E I - A C L A S E I - B

[ P . E B . < 3 7 . 8 ° C ] [ P . E B . > 3 7 . 8 ° C ]

93°C (200 °F)

60 °C (140 °F)

37.8 °C (100 °F)

22.8 °C (73 °F)

CO

MB

US

TIB

LE

INF

LAM

AB

LE

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Reacciones endotérmicas.- Transformaciones químicas que al producirse absorben calor del medio.

Reacciones exotérmicas.- Transformaciones químicas que generan calor hacia el medio en el que se produce.

Riesgo mayor por incendio.- El escenario que demanda la mayor cantidad de recursos materiales en cada siniestro.

Sello hidráulico.- Sección de una tubería de drenaje ahogada en el interior de un registro, el cual se emplea principalmente en registros de drenajes aceitosos y químicos, para evitar la propagación de gases a las tuberías y/o de las flamas en caso de incendio.

Surfactantes. - Agente que tiene actividad sobre las superficies, básicamente modificando la tensión superficial de los compuestos.

Tanque atmosférico.- Tanque de almacenamiento del tipo cilíndrico-vertical diseñado para operar a presiones de vapor que no sean mayores a 17,16 kPa (2,5 lb/pulg2), almacenado prácticamente a la presión atmosférica.

Tanque atmosférico de techo fijo.- Tanque de almacenamiento del tipo cilíndrico-vertical, con techo cónico soldado al cuerpo.

Tanque atmosférico de techo fijo con membrana flota nte.- Tanque de almacenamiento del tipo cilíndrico-vertical con techo cónico, que cuenta con una membrana interna flotante para reducir las emisiones de vapor del liquido almacenado.

Tanque atmosférico con techo flotante.- Tanque de almacenamiento del tipo cilíndrico-vertical, cuyo techo es flotante, con lo que se reducen las emisiones de vapor de los productos almacenados, este tipo de tanque es destinado al almacenamiento de productos inflamables clases IA, IB y IC. (Últimamente este tipo de tanques se ha ido sustituyendo por los del tipo atmosférico de techo fijo con membrana flotante , por la problemática que se presenta en los pontones que conforma el techo, así como la manguera que drena el agua de lluvia).

Tanque de almacenamiento presurizado.- Recipiente esférico o cilíndrico horizontal o vertical, diseñado para operar a presiones internas superiores a 102 969,8 Pa (1,05 kg/cm2 manométricas) (15 lb/ pulg2).

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10

Tanque refrigerado.- Recipiente que almacena un líquido a una temperatura por debajo de la temperatura atmosférica, con o sin la ayuda de un sistema de refrigeración; por la propia evaporación del contenido del tanque o por su sistema de circulación de algún refrigerante.

Temperatura de ebullición.- Temperatura a la cual la presión de un líquido, iguala a la presión atmosférica.

Temperatura de inflamación.- Temperatura a la cual, bajo condiciones especificas de concentración, presión y temperatura, un líquido inflamable produce la cantidad suficiente de vapores, que mezclados con aire y en presencia de una fuente de ignición, se inflaman.

Rutas de escape.- Se consideran como rutas de fácil salida desde dentro del dique a afuera del dique de contención, estas rutas de escape pueden ser rampas o escaleras.

Las definiciones descritas anteriormente se obtuvieron de las normas de referencia de Petróleos Mexicanos (NRF), consultar en referencias bibliográficas al final de este trabajo.

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ABREVIATURAS Se muestran las abreviaturas y símbolos usados en el contenido de este trabajo. AFFF.- Espuma formadora de película acuosa. (Aqueous Film Forming Foam). ANCE.- Asociación de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico. API.- Instituto Americano del Petróleo. (American Petroleum Institute). ASTM.- Organismo de normalización de Estados Unidos de América. (American Section of the International Association for Testing Materials). EJMA.- Asociación de fabricantes de juntas de expansión. (expansión joint manufactures association).

EPA.- Agencia de protección al ambiente. (Enviromental Protection Agency). gpm .- galones por minuto. Kgf/cm 2.- Kilogramos por centímetro cuadrado, es una medida de presión del sistema internacional. kPa .- Kilopascales, es una medida de presión en el sistema internacional. lb/pulg 2 .- Libras por pulgada cuadrada, es una medida de presión en el sistema ingles (psi). lpm .- litros por minuto. Mb-. Mil barriles, ejemplo, 100Mb= 100 Mil Barriles. MSDS.- Hoja de datos de seguridad. (material safety data sheet).

N.- Newton; unidad de fuerza [�� ] .

NFPA.- Asociación Nacional de Protección Contra incendio. (National Fire Protection Association).

NOM.- Norma Oficial Mexicana. NRF.- Norma de Referencia. OSHA.- Administración de la seguridad y la salud ocupacionales. (Occupational Safety and Health Administration)

Pa.- Pascal. PEMEX.- Petróleos Mexicanos. SSU.- Saybolt Universales es una unidad de viscosidad cinemática 1cps=31 SSU °C.- Grados Celsius. °F.- Grados Fahrenheit.

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III. DESARROLLO

1. LISTA DE LÍQUIDOS INFLAMABLES Y COMBUSTIBLES: En la presente lista se muestran algunos de los líquidos inflamables y líquidos combustibles que se pueden almacenar en los tanques se desarrollan en esta metodología.

1.1. Líquidos inflamables. �� Benceno �� O-xileno �� P-xileno �� Tolueno �� Xileno �� 1,3-Butadieno �� Cloruro de vinilo �� 1,2 -Dicloroetano �� Metanol �� Mono etilenglicol �� Trietilenglicol

1.2. Líquidos combustibles.

�� Pemex magna UBA �� Pemex magna �� Pemex diesel �� Diesel marino especial �� Diesel industrial bajo azufre �� Combustóleo �� Gasavion �� Turbosina

2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS LÍQUIDOS INFL AMABLES Y COMBUSTIBLES.

A continuación se presenta una tabla donde se muestran las propiedades físicas y químicas que son de importancia para los fines de incendio de los líquidos, como son; densidad, temperatura de ebullición, punto de inflamación y solubilidad en agua; además, se sugiere el medio de extinción del fuego de cada líquido mencionado.

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Metodología para el diseño o actualización de los sistemas contra incendio para la protección de tanques atmosféricos de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles.

13

TABLA 1.0 PROPIEDADES FÍSICAS DE LÍQUIDOS INFLAMA BLES Y COMBUSTIBLES.

PRODUCTO Densidad Temperatura de Ebullición

Punto de Fusión

Punto de Inflamación

Solubilidad en Agua

Medios de Extinción Adecuados

g/cm 3 °C °C °C g/l

PEMEX PREMIUM UBA No datos 38,8 No 21 No soluble CO2,espuma y polvo seco

PEMEX MAGNA No datos 38,8 No 21 No soluble CO2,espuma y polvo seco

PEMEX DIESEL 0,88 175 -5 62 No soluble CO2,espuma y polvo seco

DIESEL MARINO ESPECIAL No datos No soluble CO2,espuma y polvo seco

DIESEL INDUSTRIAL BAJO AZUFRE No datos No soluble CO2,espuma y polvo seco

COMBUSTOLEO No datos 66/100 No datos No soluble CO2,espuma y polvo seco

GASAVION No datos CO2,espuma y polvo seco

TURBOSINA No datos CO2,espuma y polvo seco

Benceno 0,878 80,1 5,5 -11 0,7 espuma y polvo seco

Estireno 0,9 145 -31 31 0,24 CO2,espuma y polvo seco

o-xileno 0,88 144 -25 30 0,2 CO2,espuma y polvo seco

p-xileno 0,861 138 13 25 0,2 CO2,espuma y polvo seco

Tolueno 0,865 110,62 -95 4 0,5 CO2,espuma y polvo seco

Xileno 0,865 37-144 No 29 0,2 CO2,espuma y polvo seco

1,3-Butadieno 0,6 -4 -109 -76 No CO2,espuma y polvo seco

cloruro de vinilo 0,9 -13 -154 -78 0,3 CO2,espuma y polvo seco

1,2-Dicloroetano 1,257 83 -35 13 8,5 CO2,espuma y polvo seco

Metanol 0,791 64,7 -97,8 12 Miscible CO2,espuma, agua y polvo seco

mono etilenglicol 1,15 196-198 -13 111 Miscible CO2,espuma, agua y polvo seco

Trietilenglicol 1,123 287 -7 165 Miscible CO2,espuma, agua y polvo seco

Información obtenida de cada uno de los MSDS.

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3. LOCALIZACIÓN, ACCESOS Y FRENTES DE ATAQUE

Ubicar a un tanque de almacenamiento considerando su localización dentro de una planta de proceso o terminal de almacenamiento es sumamente importante pues se considera la dirección del viento, además los accesos de entrada y salida al dique del tanque para el personal; es importante saber cuántas salidas por lado del dique debe haber dependiendo de la dimensión del tanque y dique, así como se consideran accesos para unidades móviles como son camiones de bomberos.

3.1. Para la localización y distribución de los tanques de almacenamiento de tipo atmosféricos y de techo flotante y para sus sistemas de protección contra incendio, se debe considerar la dirección de los vientos reinantes y dominantes, se debe ubicar primero a los tanques que almacenen líquidos combustibles y posteriormente a los que contengan líquidos inflamables; también se debe considerar que si estos tienen volátiles no deberán llegar a áreas donde existan flamas abiertas, oficinas, áreas habitacionales o zonas de riesgo.

3.2. Las vías de escape y accesos destinados al ataque de emergencias, se deben diseñar

libres de obstáculos además de siempre estar libres también; las vías de escape son rampas y escaleras.

3.3. Las calles que circundan a los tanques atmosféricos deben medir como mínimo 7 metros de ancho y deben estar pavimentadas; el tamaño mínimo de 7 metros es porque algunos camiones de bomberos que tienen escalera telescópica requieren de este espacio para sus radios de giro.

Metodología para el diseño o actualización de los sistemas contra incendio para la protección de tanques atmosféricos de alma


Tabla 2.0 Número mínimo de freatmosférico.

Capacidad

Menores de 55 Mb pavimentada ubiquen la

Desde 55 Mb y hasta menos de 100 Mb

Al menos 2 accesos vehiculares con

Desde 100 Mb y hasta menores de 200 Mb

Mínimo 3 accesos vehiculares con

de 200 Mb a mayores pavimentadas

(Mb) mil barriles Referencia: NRFproductos inflamables y combustibles.


úmero mínimo de fre ntes de ataque por capacidad del tanque

Número mínimo de frentes de ataque

1 acceso vehicular con calle pavimentada (por el lado donde se ubiquen las tomas de espuma para

protección contra incendio).

Al menos 2 accesos vehiculares con calles pavimentadas

Mínimo 3 accesos vehiculares con calles pavimentadas

4 accesos vehiculares con calles pavimentadas (uno por cada costado).

NRF-015-PEMEX-2008. Protección de áreas y tanques de almacenamiento de productos inflamables y combustibles.

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capacidad del tanque

Imagen

2008. Protección de áreas y tanques de almacenamiento de

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4. DISTANCIAMIENTOS MÍNIMOS

Establecer espaciamientos entre tanques atmosféricos y plantas, equipos de proceso, limites de batería, equipos de distribución, cuartos de control, oficinas y tanques atmosféricos, esféricos presurizados, horizontales presurizados y refrigerados. Esto con la finalidad de que existan espacios abiertos que favorezcan la dispersión de gases y vapores (radiación térmica) de hidrocarburos, la reducción de daños por explosión o por exposición al fuego y las facilidades de acceso para el desempeño de maniobras contra incendio, evitando el congestionamiento o la concentración de equipos o instalaciones para reducir las pérdidas por daños a la propiedad, en este capítulo se muestran los espaciamientos mínimos con los que se debe cumplir para minimizar riesgos de incendio.

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4.1. Espaciamientos mínimos en áreas de almacenamiento d e hidrocarburos.

Nota 1.- Ver tabla 3.0 Espaciamientos mínimos aplicables a las áreas de almacenamiento de hidrocarburos o productos petroquímicos.

Nota 2.- Referencia: NRF-010 PEMEX-2004 Espaciamientos mínimos y criterios para la distribución de instalaciones industriales en centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y organismos subsidiarios.

4.1.1. Es la distancia mínima entre un tanque y otro dependiendo de la capacidad de cada tanque y el producto que almacena cada uno, tomando en consideración lo anterior se da el distanciamiento mínimo entre uno y otro.

4.1.2. Distanciamiento mínimo entre tangentes de tanques atmosféricos que almacenen crudo o líquidos inflamables (Clase I), debe ser la mitad de la suma de los diámetros.

4.1.3. Distanciamiento mínimo entre tangentes de tanques atmosféricos que

almacenen líquidos combustibles (Clase II y III), debe ser una cuarta de la suma de los diámetros.

4.1.4. Distanciamiento mínimo entre tangentes de tanques atmosféricos con líquidos

inflamables y tanques presurizados que almacenen hidrocarburos y petroquímicos con capacidad de 40 Mb y menores, a tanques a presión de cualquier capacidad, debe ser de 1.5 veces el diámetro del tanque atmosférico.

4.1.5. Distanciamiento mínimo entre tangentes de tanques atmosféricos con líquidos

inflamables y tanques presurizados que almacenen hidrocarburos y petroquímicos con capacidad mayor a 40 Mb y tanques presurizados, debe ser la suma de los diámetros de los tanques.

4.1.6. El espacio mínimo entre la tangente de un tanque de almacenamiento

refrigerado y un tanque de almacenamiento atmosférico que contenga cualquier tipo de hidrocarburo o producto petroquímico, debe ser una vez el diámetro del tanque más grande o de 30 metros, lo que resulte mayor.

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Tabla 3.0 Espaciamientos mínimos aplicables a las áreas de almacenamiento de hidrocarburos o productos petroquímicos.

Clave Tipo de tanque de almacenamiento 1 Tanques que contienen productos inflamables. 2 Tanques que contienen productos combustibles. 3 Tanques esféricos presurizados. 4 Tanques horizontales presurizados. 5 Tanques refrigerados.

Distancias en metros Clave 1 2

1

�� +�2

�� + �2

2

�� +�2

�� + �4

3

Nota 1

Nota 1

4

Nota 1

Nota 1

5 1�� 30�

1�� 30�

D= Diámetro del tanque de mayores dimensiones Nota 1: La distancia entre tangentes de tanques de almacenamiento presurizados y tanques

atmosféricos de 40 mil barriles de capacidad y menores, que almacenen cualquier clase de hidrocarburos, debe ser cuando menos 1,5 veces el diámetro del tanque de mayores dimensiones. La distancia entre tangentes de tanques atmosféricos mayores de 40 mil barriles y esferas, debe ser como mínimo la suma de sus diámetros. El distanciamiento entre tanques atmosféricos mayores a 40 mil barriles y tanques presurizados horizontales (salchichas), debe ser como mínimo de 60 metros.

Nota 2: �� son los diámetros de los tanques involucrados en la determinación de la distancia.

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4.2. Espaciamientos mínimos en áreas de proceso y otras instalaciones.

(Referencia NRF-010-PEMEX-2001 Espaciamientos mínimos y criterios para la distribución de instalaciones industriales en centros de trabajo de petróleos mexicanos y organismos subsidiarios)

4.3. Para el establecimiento de los espaciamientos mínimos que deben existir entre los

limites de batería de las áreas de proceso y otras instalaciones, como el almacenamiento de hidrocarburos; los riesgos de los procesos son clasificados en niveles de riesgo moderado, intermedio o alto, de acuerdo a los siguientes criterios:

4.3.1. Riesgo moderado: Las plantas de proceso clasificadas con riesgo moderado

son aquellas que tienen un limitado riesgo de explosión o fuga de ma terial tóxico y un bajo riesgo de incendio. En esta clasificación se incluyen los procesos con reacciones endotérmicas como: la separación primaria de aceite y gas y las operaciones de destilación, absorción y mezclado de líquidos inflamables, que corresponden a plantas primarias, de destilación al vacio, reductoras de viscosidad, de amoniaco, azufre, tratamiento de lubricantes, repasadoras de nafta o de lubricantes, de MTBE (metil-terbutil-eter), de TAME (ter-amil-metil-éter) y similares. También están consideradas en este nivel de riesgo, aquellas plantas que contienen pequeñas cantidades de materiales inflamables que al liberarse no representan riesgo de explosión.

4.3.2. Riesgo intermedio: Los procesos u operaciones que tienen un apreciable riesgo de explosión o fuga de material tóxico , se consideran de riesgo intermedio, aún cuando el riesgo de incendio sea bajo . En esta clasificación se incluyen las reacciones exotérmicas y procesos tales como el BTX, (Benceno, Tolueno, Xileno); ciclohexano, poliestireno, plantas reformadoras, recuperadoras de vapores, de alcohol isopropílico, hidrodesulfuradoras, tratamiento de gases, así como plantas que manejan materiales inflamables con potencial de producir una nube de vapor, cuyo tamaño tiene una baja probabilidad de producir una explosión.

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4.3.3. Riesgo alto: Cuando los procesos o las operaciones tienen un alto riesgo de

explosión o fuga de material tóxico y el riesgo de incendio es de moderado a alto , se considera la instalación como de riesgo alto. En esta clasificación se incluyen las reacciones exotérmicas que potencialmente pueden desarrollarse en cadena, así como el manejo de productos considerados como peligrosos. Como ejemplo de estos procesos se tienen los siguientes: alquilación, acrilonitrilo, butadieno, etileno, oxido de etileno, hidrodesintegración de residuos, polietileno de alta y baja densidad y desintegración catalítica. Adicionalmente, quedan incluidas en este nivel de riesgo las plantas que procesan materiales inflamables y que debido a su probabilidad de pérdida de contención y a sus condiciones de operación, tienen una significativa probabilidad de producir una nube de vapor con potencial de explosión debido a su magnitud y reactividad.

4.4. Las instalaciones y equipos de servicios auxiliares , tales como torres de

enfriamiento, calentadores, generadores de energía y subestaciones eléctricas, deben localizarse fuera de las áreas de riesgo.

4.5. Los cuartos de control no deben estar expuestos a incendios o explosiones de no ser

así, deben estar diseñados para resistir la sobrepresión de una explosión potencial.

4.6. Debe minimizarse el almacenamiento de productos inflamables dentro de los límites de batería de las unidades de proceso.

4.7. Los distanciamientos mínimos para los casos descritos en los puntos 4.1.4 al 4.1.10 y

además otras instalaciones y tanques atmosféricos que contengan líquidos inflamables y combustibles se describen en la Tabla 4.0 Espaciamientos mínimos entre instalaciones industriales de proceso, almacenamiento y distribución, (metros).

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Tabla 4.0 Espaciamientos mínimos entre instalacione s industriales de proceso, almacenamiento y distribución.

Tanques atmosféricos

que contengan

líquidos inflamables.

Tanques atmosféricos

que contengan

líquidos combustibles.

Cobertizo de

bombas contra

incendio.

Plantas de proceso de riesgo moderado. 76 30 60

Plantas de proceso de riesgo intermedio. 90 30 76

Plantas de proceso de riesgo alto. 105 45 90

Quemadores de campo, de piso o fosa. 90 45 90

Llenaderas de autotanques de destilados. 76 30 55

Descargaderas de autotanques de destilados. 76 30 55

Llenaderas y descargaderas de gas L.P. 110 75 110 Llenaderas y descargaderas de carrostanques de destilados.

76 30 60

Casas de bombas de productos inflamables. 60 30 60

Edificios de compresoras. 60 30 60

Rack de tuberías de productos inflamables. (sr) (sr) 30

Cobertizo de bombas contra incendio. 76 53 (sr)

Cuartos de control. 76 45 15

Subestaciones eléctricas. 76 45 15

Talleres y laboratorios. 76 45 15

Bodegas, almacenes y oficinas de servicios. 76 45 15

Oficinas administrativas y estacionamientos públicos. 76 76 15 Estacionamiento de autotanques dentro del centro de trabajo.

45 30 60

Trampa de diablos. 76 30 50 Patines de regulación y medición. 76 30 50 Notas: Las unidades en que están dados los valores de esta tabla son en metros. (sr): Sin requerimiento especifico de espaciamiento. 1: Las distancias indicadas para tanques de almacenamiento corresponden a las tomadas desde hasta la envolvente de dichos tanques. 2: Las distancias indicadas para plantas de proceso, corresponden a las tomadas desde y hasta los límites de batería en línea recta sobre el plano horizontal.

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4.8. Para el caso de tanques atmosféricos de almacenamiento de líquidos inflamables que pertenezcan a una planta de proceso, el distanciamiento que debe haber entre el tanque y los equipos descritos en el punto 4.10 es de 30 metros.

4.9. Para el caso de tanques atmosféricos de almacenamiento de líquidos inflamables que

pertenezcan a una planta de proceso, el distanciamiento que debe haber entre el tanque y los cuartos de control es de 60 metros.

4.10. Equipos: compresores, bombas de producto de riesgo intermedio, bombas de producto

de riesgo alto, reactores de riesgo alto, intermedio y moderado, torres de destilación y acumuladores, calentadores a fuego directo, soloaires, cambiadores de calor, corredores de tuberías, controles de emergencia, válvulas de bloqueo de unidades y cuartos de análisis.

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5. DIQUES DE CONTENCIÓN PARA TANQUES ATMOSFÉRICOS. Al almacenar un producto de alto costo, alta peligrosidad por su inflamabilidad y además ser contaminante al medio ambiente y sobre todo al suelo; se considera que puede haber un derrame del tanque donde se tenga almacenados los líquidos inflamables o combustibles, por lo que; se debe colocar un dique de contención, este deberá contar con características de hermeticidad sobre el dique y al suelo para así proteger de un derrame no confinado, además; se debe considerar un modo de recuperación del producto. Este capítulo presenta los requerimientos mínimos de un dique de contención así como la manera de calcular las dimensiones de cada uno de los lados del dique dependiendo del tamaño del tanque.

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5.1. Todos los tanques atmosféricos deben tener diques de contención para confinar derrames.

5.2. Capacidad de contención de los diques.

5.2.1. Un solo tanque: la capacidad volumétrica del dique debe ser igual o mayor a la

capacidad total nominal del tanque atmosférico, significa, que en caso de derrame se debe contener todo el producto almacenado en el tanque, además de, considerar un por ciento en volumen de agua que se utiliza en caso de incendio.

5.2.2. Varios tanques: la capacidad volumétrica del dique debe ser la capacidad total nominal del tanque mayor, más el volumen que otros tanques, que comparten el mismo muro, hasta la altura del muro, más el volumen de otras construcciones o tuberías que ocupen espacio en el interior, mas, el volumen de agua calculada por el estudio de análisis de riesgos.

5.3. Diques.

5.3.1. Los diques de contención deben estar diseñados para resistir la presión lateral, considerando como liquido de almacenamiento al agua por ser más pesada que cualquier líquido inflamable o combustible, además; deben de estar construidos de concreto armado en función del tipo de suelo (condiciones topográficas, y mecánica de suelos) y la sismicidad del lugar.

5.3.2. Altura del muro. Respecto de la calle no mayor de 1,80m ni menor de 1,20m. Respecto al piso interior no exceder 1,80m. Desde fuera del dique en caso de siniestro se debe tener la visión de que alguna persona no se encuentre dentro del dique. En caso de alguna persona se encuentre dentro del dique en caso de siniestro pueda alcanzar a salir con un poco de esfuerzo para saltar la pared del dique.

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Figura 2.0 Muro de Contención.

5.3.3. Cuando dentro o fuera del dique hay accesorios como válvulas de entrada y

salida de producto, dispositivos de sistemas fijos o semifijos de espuma contra incendio y estos están expuestos a afectación por fuego directamente o por radiación, se deben construir mamparas o extensiones del dique; además, estos accesorios deben estar construidos de materiales contra incendio.

5.3.4. Para conservar la hermeticidad de los muros de un dique, en el cruce de tuberías se debe sellar el emboquillado de las tuberías con materiales resistentes al ataque por fuego y por los propios hidrocarburos; algunos de los materiales que se pueden utilizar son: Cemento, Arcilla y Hormigón.

5.3.5. Las juntas de expansión deben ser de lámina de acero inoxidable, para absorber las contracciones o expansiones térmicas de la pared.

5.3.6. Para el diseño de las juntas de expansión el fabricante debe considerar: vientos,

sismos, movimientos de pre-posicionamiento o instalación, tipo de fluido, corrosión, así como cumplir con lo indicado en el Capitulo “C” del EJMA.

5.3.7. Para la adquisición de la juntas de expansión se debe tomar en consideración la

hojas de datos de juntas de expansión metálicas que se encuentra en el punto 12.2 de la NRF-158-PEMEX-2006. (Referencia: NRF-158-PEMEX-2006 Juntas de expansión metálicas.)

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Figura 3.0 Junta de expansión entre muros de conte nción.

5.3.8. El cableado eléctrico, incluyendo el de instrumentación y control; debe ser

subterráneo con cople metálico flexible, hermético a líquidos y vapores para disminuir los daños a las conexiones de las instalaciones eléctricas por asentamiento.

5.3.9. Todos los tanques atmosféricos de almacenamiento con capacidad hasta de 200 MB se deben poner en tierra cuando menos en cuatro puntos opuestos del tanque, y los tanques hasta de 500 MB, se deben conectar a tierra al menos en 8 puntos. (Referencia: NRF-048-PEMEX-2007 Diseño de instalaciones eléctricas.)

5.3.10. Pisos de patios interiores de diques de contención.

5.3.10.1. Los patios interiores deben ser de concreto armado y debe tener una pendiente de uno por ciento como mínimo para que permita el libre escurrimiento de líquidos hacia los registros de drenaje pluvial.

5.3.10.2. El piso debe ser hermético para no contaminar el subsuelo en caso de derrame.

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Tabla 5.0 Seccionamiento de los patios interiores d e los diques de contención.

Producto almacenado Capacidad Número de diques.

Crudo y líquidos que produzcan “Boil over”. 10 Mb y mayores.

1 por cada tanque

Líquidos combustibles Clase II Y III

55 Mb y mayores. 1 por cada tanque

Varios tanques menores de 55 Mb sin exceder de 120 Mb en total.

1

Líquidos inflamables Clase IA, IB y IC

55 Mb y mayores. 1 por cada

tanque Varios tanques de distintos tamaños

sin exceder de 75 Mb. 1

Mb miles de barriles

5.3.11. No deben de compartir un mismo dique de contención tanques que almacenen

productos que produzcan reacciones peligrosas entre sí.

5.3.12. Los diques con varios tanques se deben subdividir con muros intermedios de concreto armado a una altura de 0.45 metros para cada uno; esto con el fin de, en caso de pequeños derrames de dos o más tanques, evitar la mezcla de los líquidos almacenados y disminuir el riesgo.

5.3.13. Debe haber registros para drenaje pluvial y aceitoso por cada dique y en el caso de que sean diques de 0.45 metros también aplica; para cumplir con la no mezcla de líquidos almacenados, en caso de pequeños derrames.

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Figura 4.0 Sistema de drenajes pluvial y aceitoso.

5.3.14. No está permitido el paso de tuberías ajenas al almacenamiento del tanque, por el interior de los redondeles.

5.4. Calculo de distanciamiento de diques (capacidad).

5.4.1. Para este calculo se debe tomar en cuenta el volumen que ocupa el tanque con producto que se encuentra dentro del dique, el volumen de otros accesorios(válvulas, tuberias, otros tanques, entre otros) dentro del dique y sumar el propio volumen nominal del tanque para así obtener un volumen total del dique; en caso especial, si el piso del patio del dique presenta deformaciones, se debera tomar en cuenta.

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5.4.2. Procedimiento

Conociendo que la fórmula para el volumen de un cuerpo cilíndrico es:

Ecuación 1.0… � = ��ℎ

donde;

V = volumen del cilindro o tanque de almacenamiento [m3]

π = “PI” es una constante y su valor para esta metodología es 3.1416

r= Radio del cilindro o tanque de almacenamiento [m]

h= altura del cilindro o tanque de almacenamiento [m]

La tabla 8.0 indica los valores de diámetro de los tanques más comunes usados en Pemex dependiendo de su capacidad, usaremos dicho valor; por lo cual hay que hacerle una consideración a la ecuación 1.0, como se muestra a continuación,

Ecuación 2.0… � = �

donde; r = radio [m] y d = diámetro del cilindro o tanque de almacenamiento [m]

por lo que la ecuación que utilizaremos es:

Ecuación 3.0… volumen del tanque � = � �� ∗ ℎ

Ahora conociendo que el dique preferentemente es un cuerpo cuadrangular, la ecuación para el volumen es:

Ecuación 4.0 �� = !"�#��$ %ℎ��$�&��"

Como lo indica esta metodología, en base a la NRF-015-PEMEX-2008, la altura máxima de los diques de contención debe ser de 1.80m; considerando que el cálculo se debe hacer a 1.70 metros dejando como margen 10 centímetros.

Altura = 1,70 metros

El volumen se obtiene de la siguiente manera utilizando la ecuación 3.0

� = � '(2) ∗ ℎ

Haciendo el ejemplo para un tanque de 100 000 barriles (15 900 m3). Ver tabla 6.0

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V= 100 000 barriles = 15 900 m3 volumen nominal del tanque.

d= 40,84 metros

h= 1,70 metros: porque se calculara hasta la altura máxima que puede tener el dique.

Sustituyendo el diámetro en la ecuación 3.0

� = � '40,84�2 ) ∗ 1,70�

� = 2226,95�0 El volumen de 2 226,95 m3 es el volumen del tanque hasta 1,70 m de altura.

Sumamos este volumen con el volumen propio del tanque y el volumen de los accesorios.

�� = 15900�0 + 2226,95�0 + 1�� (��2"%%�2��3�2 %� 23(��" (�4�� ℎ"�"%%�2��3�25"�"�2&��6��5��,

�� (��2"%%�2��3�2 = 0

�� = 18126,95�0 En el interior del dique se consideran las tuberías de alimentación y extracción del tanque y su diámetro es de aproximadamente entre 10 y 12 pulgadas y se consideran desde una pared del tanque a una pared del dique.

Sabemos que como el dique es un cuerpo cuadrangular el Largo y el Ancho son iguales; por lo tanto decimos que:

!"�#� = $ %ℎ� = !"�#� Por lo que �� = !"�#��$�&��"

Despejando Largo2 !"�#� =789:�;<=9>:?@

Sustituyendo valores !"�#� = �A�B,CD�E�,FG� = 10662,91�

Largo2 = Área total del dique

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Area total del dique = 10 662,91 m2

!"�#� = H10662,91� = 103,26�

Largo= 103,2 m

Ancho = 103,2 m

Altura = 1,70 m

Este cálculo es solo para un dique que contiene solo un tanque en su interior y no tiene accesorios dentro del patio del dique.

Para el caso de un dique que en su interior contenga dos tanques o más; el cálculo se realizara similarmente solo agregando el volumen de todos los tanques hasta la altura del dique (1,70 metros) y dejando como volumen nominal al volumen nominal del tanque con mayor capacidad; en caso de existir otras construcciones dentro del propio dique, agregar el volumen que ocupen.

A continuación se presenta una tabla que indica los valores de los diques para el caso de un tanque por dique en los tamaños más utilizados por Pemex según la tabla 8.0.

5.5. Accesos peatonales.

5.5.1.1. Deben tener dos accesos peatonales (escaleras) opuestos y con

barandal, preferentemente en contra de viento. 5.5.1.2. En las otras esquinas construir vías de escape adicionales tales como,

escalones empotrados, considerando la dirección del viento. 5.5.1.3. Para diques con algún lado mayor a 69 metros, en medio debe haber

escalones empotrados, además, de lo descrito en los puntos 5.5.1.1 y 5.5.1.2.

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Tabla 6.0 Volumen, Superficie y Tamaño de los diqu es de contención para un tanque considerado dentro de un dique.

Capacidad del

Tanque

Diámetro Altura Volumen

del

tanque

hasta

1,70m

Volumen total

del dique

incluido el

tanque hasta

1,70m

Superficie del dique

D I Q U E S

del tanque del tanque Altura Largo Ancho

b m3 m pies m pies m

3 m

3 m

2 ft

2 m pies m pies m pies

500 000 79 500 85,34 280 14,63 48 9 724,91 89 224,91 52 485,24 564 964,95 1,70 5,58 229,10 751,63 229,10 751,63

200 000 31 800 54,85 179,94 14,63 48 4 016,33 35 816,33 21 068,43 226 786,13 170 5,58 145,15 476,21 145,15 476,21

150 000 23 850 45,72 150 14,63 48 2 790,95 26 640,95 15 671,15 168 688,35 1,70 5,58 125,18 410,71 125,18 410,71

100 000 15 900 40,84 134 12,19 40 2 227,28 18 127,28 10 663,11 114 780,48 1,70 5,58 103,26 338,79 103,26 338,79

80 000 12 720 36,58 120 12,19 40 1 786,20 14 506,21 8 533,06 91 852,14 1,70 5,58 9237 303,07 92,37 303,07

55 000 8 745 30,48 100 12,19 40 1 240,42 9 985,42 5 873,78 63 226,89 1,70 5,58 76,64 251,45 76,64 251,45

30 000 4 770 22,35 73,33 12,19 40 667,07 5 437,08 3 198,28 34 427,1 1,70 5,58 56,55 185,54 56,55 185,54

20 000 3 180 18,29 60 12,19 40 446,55 3 626,55 2 133,26 22 963,03 1,70 5,58 46,19 151,53 46,19 151,53

15 000 2 385 17,68 58 975 32 417,26 2 802,26 1 648,39 17 743,68 1,70 5,58 40,60 133,20 40,60 133,20

10 000 1 590 12,95 42,50 12,19 40 224,05 1 814,05 1 067,09 11 486,43 1,70 5,58 32,67 107,17 32,67 107,17

5 000 795 9,65 31,67 10,97 36 124,39 919,39 540,82 5 821,48 1,70 5,58 23,26 76,30 23,26 76,30

3 000 477 9,14 30 7,32 24 111,64 588,64 346,26 3 727,21 1,70 5,58 18,61 61,05 18,61 61,05

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6. RAMPAS DE ACCESO

Dependiendo del tamaño de los tanques atmosféricos es la longitud de las paredes del dique de contención por lo tanto para tanques que tienen diques con considerable longitud pero sobre todo por la dimensión del tanque y la cantidad de producto que almacena, es necesario tener rampas de acceso a vehículos que vayan a actuar para la extinción del fuego (unidades de bombeo de alta presión, bomberos). Este capítulo muestra el número mínimo de rampas de acceso que deben colocarse dependiendo de la dimensión del tanque, así como también la inclinación que deben tener para el acceso a los vehículos.

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6.1. Son rampas que se deben construir para que en caso de incendio los vehículos contra incendio tengan acceso al dique, para así atacar el incendio, la tabla 4.0 muestra el número mínimo de rampas de acceso que se deben colocar dependiendo de la capacidad del tanque.

Tabla 7.0 Número mínimo de rampas de acceso al int erior del dique para vehículos contra incendio dependiendo de la ca pacidad del tanque.

Capacidad Número mínimo de rampas de acceso al interior del dique para vehículos contra incendio.

Menores de 100Mb No

100Mb y menores de 500Mb 1

500Mb Al menos 2

Mb miles de barriles

6.1.1. Las rampas de acceso deben ser de concreto y con superficie antiderrapante.

6.1.2. La rampa debe tener una inclinación de 45°.

Referencia: NRF-009-PEMEX-2012 Identificación de Instalaciones Fijas.

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7. DRENAJES

Para el caso de derrame, lluvia o combatir un incendio genera tener líquido inflamable o combustible y/o agua de lluvia o agua de contra incendio, cualquiera de estos fluidos separados o combinados según sea el caso contenidos dentro del dique por lo que es necesario tener un sistema de drenajes donde se puedan separar los fluidos aceitosos del agua, esto con la finalidad de recuperar los líquidos inflamables o combustibles y no se pierdan por el lado costo, así como por cuidado al medio ambiente para no contaminar el drenaje pluvial de la red de aguas de la localidad. Se necesitan saber los materiales para la construcción de los drenajes, los accesorios que se deben instalar para contar con la hermeticidad de cada registro. Encontraras el procedimiento de cálculo del diámetro de la tubería del drenaje pluvial.

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7.1. Cada uno de los patios internos de los diques de contención debe contar con sistemas independientes de drenaje pluvial y drenaje aceitoso porque en un momento dado los patios puedan contener: agua de lluvia, agua de contra incendio y/o mezcla de estas con el hidrocarburo almacenado.

7.2. Dentro de cada patio se debe hacer el manejo selectivo de los efluentes para su

descarga al drenaje adecuado, ya sea pluvial o aceitoso, porque si existe un derrame de producto almacenado y también llueve o se usa agua de contra incendio se debe recuperar la mayor cantidad de producto posible para evitar la contaminación del agua y poder recuperarla y darle otro uso.

7.3. Los drenajes se deben construir de manera que no produzcan filtraciones al subsuelo

y en su diseño debe permitir con facilidad la limpieza de los registros, depósitos y sedimentos, no deben haber filtraciones por cuidado al medio ambiente recordando que Pemex está comprometido con cuidar la contaminación del planeta y la limpieza de drenajes; en general se debe realizar para evitar que se tapen y en momento dado se contamine el agua con producto almacenado, además, se pueda recuperar el hidrocarburo en el drenaje aceitoso.

7.4. Los pisos internos deben tener zonas de escurrimiento con pendientes parte-aguas o

canaletas, que aseguren la captación total de aguas en los registros pluviales; esto para que no haya encharcamientos en los pisos internos de los diques.

7.5. El patio interior debe contar con un canal de drenaje pluvial, que en un extremo

descargue a un registro con sello hidráulico, localizado en el interior del dique de contención y posteriormente a la tubería troncal de drenaje pluvial, por medio de una tubería de descarga que tenga integrada una válvula de bloqueo.

7.6. La válvula de bloqueo indicada en el punto anterior debe estar localizada fuera del

dique de contención y debe tener también una clara indicación de en qué posición se encuentra si “abierto” o “cerrado” así como letreros indicativos que permitan identificar a cual drenaje pertenece dicha válvula y a que tanque presta servicio; estas válvulas deben estar permanentemente cerradas.

7.7. Las válvulas que se encuentren dentro de registros deben contar con una extensión

que permita la operación de la misma y debe estar a 0,90 m de longitud por encima del nivel de piso terminado.

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7.8. Debe existir una interconexión entre el drenaje pluvial y el drenaje aceitoso esto es para la separación de fluidos en el caso que en el drenaje pluvial vaya producto aceitoso, esta interconexión debe estar dada con una diferencia en alturas, el drenaje pluvial debe estar por lo menos una vez su diámetro por encima del lomo superior del drenaje aceitoso, esto es para evitar la contaminación del agua y permitir la corriente del fluido; la diferencia de alturas ayuda a la separación por gravedad del fluido aceitoso de la corriente pluvial.

7.9. La interconexión mencionada antes debe estar entre la diferencia de alturas y además

esta interconexión debe estar por fuera del dique de contención y antes de las válvulas de bloqueo de cada drenaje pluvial y aceitoso.

7.10. La interconexión del punto 7.8 de esta metodología debe hacerse con una válvula que

debe cumplir con el punto 7.7.

7.11. Todos los registros del drenaje aceitoso, deben contar con sello hidráulico.

7.12. Para el diseño de drenajes pluviales se deben incluir datos de precipitaciones de diseño, periodo de retorno y planos de isoyetas de la localidad.

7.13. Las purgas de los tanques atmosféricos deben descargar directamente en las copas o

registros conectados al drenaje aceitoso.

7.14. Los sistemas de drenado de las cúpulas flotantes deben descargar directamente al drenaje pluvial y la válvula al exterior del dique debe permanecer cerrada.

7.15. Cada red de drenaje debe estar constituida por tramos rectos que encausen las

corrientes por el camino más corto y rápido hacia el lugar de vertido, evitando la formación de contracorrientes.

7.16. Se debe tomar en cuenta la pendiente del terreno, tanto para facilitar el drenaje

superficial como para evitar que la tubería se profundice demasiado.

7.17. En la determinación de la elevación de las tuberías se debe tomar en cuenta el sitio de descarga para evitar recorridos innecesarios que impliquen mayor longitud de tuberías excavaciones y registros.

7.18. En las áreas de tanques de almacenamiento, las copas y registros de purga del drenaje

aceitoso deben estar diseñados de tal manera que se evite la introducción de materiales (basura, rebabas, entre otros) que se hayan acumulado dentro del dique.

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7.19. Capacidad del drenaje pluvial

7.19.1. Este se deberá calcular respecto al mayor volumen que resulte de las consideraciones de los puntos 7.19.1.1 y 7.19.1.2.

7.19.1.1. Calculo de gasto de aguas pluviales a desalojar: la cantidad de agua a

desalojar debe estar en función directa del área a desalojar, de la intensidad de la lluvia y de la duración de la lluvia cuyo valor máximo se deduce de una análisis de datos pluviométricos con un periodo de retorno de 20 años, de la frecuencia de precipitaciones, del máximo caudal, del coeficiente de escurrimiento y de la inclinación de la superficie del estado de la zona a desaguar.

(Referencia NRF-140-PEMEX-2005 Sistemas de Drenajes)

7.19.1.2. Cantidad máxima de agua contra incendio que se pueda colectar utilizada para combatir un incendio, este dato lo obtendrás del estudio de análisis de riesgos.

7.20. Calculo de Drenaje Pluvial Método Racional … “Para estimar el gasto producido por una lluvia sobre una cuenca, existen diferentes métodos, los cuales se clasifican en: Métodos directos o empíricos: Consideran que el escurrimiento provocado por una tormenta es función, principalmente de las características físicas de la cuenca; ejemplo de estos métodos, son: el racional y grafico alemán. … 5.1 Método Racional Es posiblemente el método más antiguo de la relación lluvia-escurrimiento, su origen remonta a 1851; debido a su sencillez es uno de los más utilizados. Está basado en considerar que, sobre el área estudiada se tiene una lluvia uniforme durante un cierto tiempo, de manera que el escurrimiento de la cuenca se establezca y se tenga un gasto constante en la descarga. Este método permite determinar el gasto máximo provocado por una tormenta, suponiendo que esto se alcanza cuando la intensidad de lluvia es aproximadamente constante durante una cierta duración, que se considera es igual al tiempo de concentración de la cuenca.” Referencia: Comisión Nacional del Agua, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx

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Formula Racional Gasto = Intensidad promedio x Superficie drenada x Coeficiente de escurrimiento promedio de la cuenca. Ecuación (1.0)… I = J$K Haciendo compatibles los Sistemas de Unidades tenemos que: Ecuación (1.1 )… I = 2.778KJ$ donde; Q = Gasto, [litros/segundo] C = Coeficiente de Escurrimiento, [Valor Absoluto] I = Intensidad promedio de la lluvia, que corresponde al tiempo de duración de la lluvia t = al tiempo recorrido del agua, entre el parteaguas y el punto analizado, [mm/hr] A = Superficie drenada, [Hectáreas] 2.778 = Factor de conversión de unidades La siguiente tabla muestra los coeficientes de escurrimiento (mínimo y máximo) dependiendo del tipo de superficie o suelo.

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Tabla 8.0 Coeficientes de escurrimiento (C) para el Método Racional .

Tipo de superficie por drenar Pendiente (%)

Coeficiente de escurrimiento (C) Mínimo Máximo

A) Praderas: 1. Suelo arenoso plano < 2 0,05 0,10 2. Suelo arenoso medio 2 a 7 0,10 0,15 3. Suelo arenoso empinado > 7 0,15 0,20 4. Suelo arcilloso plano < 2 0,13 0,17 5. Suelo arcilloso medio 2 a 7 0,18 0,22 6. Suelo arcilloso empinado > 7 0,25 0,35 B) Zonas pa vimentadas: 1. Pavimento asfáltico ---- 0,70 0,95 2. Pavimento de concreto hidráulico ---- 0,80 0,95 3. Pavimento adoquinado ---- 0,70 0,85 4. Estacionamientos ---- 0,75 0,85 5. Patios de ferrocarril ---- 0,20 0,40 C) Zonas residenciales: 1. Unifamiliares ---- 0,30 0,50 2. Multifamiliares, espaciados ---- 0,40 0,60 3. Multifamiliares, juntos ---- 0,60 0,75 4. Suburbanas ---- 0,25 0,40 5. Casas habitación ---- 0,50 0,70 D) Zonas comerciales: 1. Zona comercial (áreas céntricas) ---- 0,70 0,95 2. Aéreas vecinas ---- 0,50 0,70 E) Zonas i ndustriales: 1. Construcciones espaciadas ---- 0,50 0,80 2. Construcciones juntas ---- 0,60 0,90 F) Campos cultivados ---- 0,20 0,40 G) Zonas forestadas ---- 0,10 0,30 H) Parques y cementerios ---- 0,10 0,25 I) Aéreas de recreo y campos de juego ---- 0,20 0,35 J) Azote as y techados ---- 0,75 0,95

Referencia: M-PRY-CAR-1-06-003/00 Estudios Hidráulico-Hidrológicos para Puentes, Secretaria de Comunicaciones y Transportes.

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Intensidad de Precipitación … “4.2. PRECIPITACIÓN Se llama precipitación a aquellos procesos mediante los cuales el agua cae de la atmósfera a la superficie de la tierra, en forma de lluvia (precipitación pluvial), nieve o granizo. En nuestro país, la primera es la que genera aquellos escurrimientos superficiales que interesa controlar para fines de este Manual. La magnitud de los escurrimientos superficiales está ligada proporcionalmente a la magnitud de la precipitación pluvial. Por este motivo, los estudios de drenaje parten del estudio de la precipitación para estimar los gastos de diseño que permiten dimensionar las obras de drenaje. La medición de la precipitación se ha llevado a cabo, principalmente, con aparatos climatológicos conocidos como pluviómetros y pluviógrafos. Ambos se basan en la medición de una lámina de lluvia (mm), la cual se interpreta como la altura del nivel del agua que se acumularía sobre el terreno sin infiltrarse o evaporarse sobre un área unitaria. La diferencia entre los dispositivos de medición consiste que el primero mide la precipitación acumulada entre un cierto intervalo de tiempo de lectura (usualmente de 24 h), y el segundo registra en una gráfica ( pluviograma) la altura de lluvia acumulada de acuerdo al tiempo, esto último resulta más útil para el ingeniero encargado de diseñar las obras de drenaje. 4.2.1. Intensidad de lluvia y duración La intensidad de lluvia y la duración son dos conceptos asociados entre sí. La primera se define como la altura de lluvia acumulada por unidad de tiempo (usualmente se especifica en mm/h) y la segunda es simplemente un intervalo de tiempo (en minutos). Dado que la lluvia varía con el tiempo, la intensidad de lluvia depende del intervalo de tiempo considerado o duración (min).” Referencia: Comisión Nacional del Agua, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx

Deberá obtenerse de la estación climatológica con fluviógrafo, más próxima a la zona donde se ubique la obra, con base en el Periodo de Retorno y la duración establecidos en la NRF-140-PEMEX-2005 Sistemas de drenajes. El Periodo de Retorno (Tr) debe ser de 20 años y la duración (d) debe ser de 60 minutos; indicado por la norma NRF-140-PEMEX-2005 Sistemas de Drenajes. Nota: En caso de no existir dicha estación, la intensidad de lluvia se podrá calcular con la ayuda del Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, Comisión Nacional del Agua, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx, o con la ayuda del Manual de Proyectos M-PRY-CAR-1-06-003/00 Estudios Hidráulico-Hidrológicos para Puentes, Secretaria de Comunicaciones y Transportes

La Intensidad de lluvia “I” se obtiene del plano de Isoyetas del área como se muestra en la siguiente figura:

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Figura 5.0 Plano de Isoyetas del Distrito Federal, con un periodo de retorno de 20 años y una duración de 60 min.

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Nota: Los planos de Isoyetas de cada uno de los estados de la Republica Mexicana los publica la Dirección General de Servicios Técnicos de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes en la página dgst.sct.gob.mx en la subdivisión de atención a usuarios y después Isoyetas Edición 2000 (Varía dependiendo la fecha de consulta)y se seleccionan por estado.

Para el cálculo de velocidad del agua en una tubería se usa la formula de Manning, ecuación (3.0).

… “3.4.2. Fórmula de Manning La fórmula de Manning es la más empleada por su sencillez y porque se dispone de gran cantidad de datos para estimar el coeficiente de rugosidad “n”. Además, es recomendada en el cálculo de flujos con superficie libre y en conductos cerrados con sección parcialmente llena, se define como:

� = M< N�EOPM� (3.25)

donde V es la velocidad media del flujo (m/s); n el coeficiente de rugosidad (s/m1/3); R el radio hidráulico (m); Sf la pendiente de fricción (adimensional). Para estimar el valor del coeficiente de rugosidad n, se usan instrucciones, tablas e incluso fotografías con diferentes condiciones del cauce. Existen varios factores afectan el valor del coeficiente de rugosidad, entre los que se encuentran principalmente: aspereza de la superficie de la conducción, presencia y tipo de vegetación, irregularidades y obstrucciones en la conducción, depósitos de materiales y erosión, tamaño y forma de la conducción, material suspendido y transporte de fondo.” Referencia: Comisión Nacional del Agua, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx

Ecuación (3.0)… � = M< N�EOM� donde; V = Velocidad media en la tubería, [m/s] n = Coeficiente de Rugosidad de Manning, [Valor Absoluto] R = Radio Hidráulico de la sección, [m] S = Pendiente de Fricción [m/m] La siguiente tabla muestra el coeficiente de rugosidad (n) que se utiliza para la formula de Manning en donde indica el coeficiente de rugosidad dependiendo del material, en la misma tabla se marcan como negritas el material y su coeficiente que utilizaremos para este proyecto.

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Tabla 9.0 Coeficientes de rugosidad (n) de la formu la de Manning

MATERIAL n PVC Y PEAD 0.009 Asbesto cemento 0.010 Fierro fundido nuevo 0.013 Fierro fundido usado 0.017 Concreto simple acabado rugoso 0.016 Concreto armado acabado liso 0.013 Mampostería con mortero de cemento 0.020 Acero Soldado con revestimiento interior epóxico 0.011 Acero sin revestimiento 0.014 Acero galvanizado nuevo o usado 0.014 Referencia: NRF-140-PEMEX-2005 Sistemas de Drenajes

En caso de que el material que se vaya a ocupar en el desarrollo del proyecto, no se encuentre en la tabla (6.0) Coeficientes de rugosidad (n) de la formula de Manning, se puede consultar el Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, Comisión Nacional del Agua, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx, o con la ayuda del Manual de Proyectos M-PRY-CAR-1-06-003/00 Estudios Hidráulico-Hidrológicos para Puentes, Secretaria de Comunicaciones y Transportes

Ecuación de Continuidad … “3.3.1. Continuidad. El principio de conservación de masa o de continuidad establece que “La diferencia entre la cantidad de masa que ingresa a un volumen de control y aquella que se extrae del mismo es igual al cambio en el almacenamiento dentro del propio volumen”, lo cual escrito en términos matemáticos equivale a �7�> = ∑�; −∑�� (3.8)

donde dV es un elemento diferencial de volumen y dt es un diferencial de tiempo, siendo el cociente de ambos un incremento o decremento de volumen por unidad de tiempo según el signo (positivo o negativo respectivamente). En el miembro de la derecha, el primer término es la suma de aquella masa que entra al volumen de control y el segundo término la que sale. La cantidad de agua en el volumen de control, así como la que entra o sale del mismo podrá cuantificarse en unidades de: masa (kg), peso (N) o de volumen (m3) por unidad de tiempo (kg/s, N/s o m3/s), siendo las últimas las que dan origen al concepto de flujo volumétrico o gasto (Q), tan común en la práctica. El gasto puede ser evaluado en una sección transversal de un flujo si se conocen la velocidad media del flujo y el área hidráulica, pues su producto es precisamente igual al gasto. I = $� (3.9) donde I es el gasto (m3/s); $ el área hidráulica (m2); � la velocidad media del flujo (m/s).” Referencia: Comisión Nacional del Agua, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial, diciembre de 2007 www.cna.gob.mx

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Ecuación (4.0)… I = �$ donde; Q = Gasto, [m3/s] V = Velocidad del agua, [m/s] A = Área de la tubería, [m2] Con la información y las formulas antes mencionadas se procede a la descripción del procedimiento del cálculo de drenaje pluvial. Procedimiento para el cálculo de drenaje pluvial (d iámetro de la tubería). Aplicando la ecuación (1.1) para encontrar el gasto Q I = 2.778KJ$ El coeficiente de escurrimiento C se obtiene de la tabla 5.0. Dependiendo de las condiciones de la superficie (material) es el coeficiente de escurrimiento que le corresponde. La intensidad de lluvia “I”, se obtiene del plano de Isoyetas, como se muestra en la figura 5.0; en caso de que sobre el plano de Isoyetas; la Isoyeta (curva) no cruce con la zona donde se va a realizar el proyecto, es aceptable que se haga una aproximación de manera visual, considerando los valores de la Isoyetas (curvas) más cercanas sobre el plano y así se determine el valor que de la intensidad de lluvia.

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Figura 5.1 Sección del Plano de Isoyetas de la figu ra 5.0. Suponiendo que nuestra zona de estudio es Lindavista el Plano de Isoyetas´, como se muestra en la figura 5.1, indica que tiene un valor I=34 mm/hr para un periodo de retorno de 20 años y un tiempo de duración de de la lluvia de 60 min. A= La Superficie drenada o Area de la tubería se obtiene de los cálculos realizados en el punto 5.4.2, los valores de A para los casos más comunes se encuentran como superficie del dique en la tabla 4.0 (Volumen, Superficie y tamaño de los diques de contención para un tanque por dique). Entonces de la ecuación (1.1) conocemos entonces el Gasto Q Ahora utilizando la Ecuación (3.0) Formula de Manning � = M< N�EOM�…. (3.0)

Y la ecuación (4.0) Ecuación de Continuidad I = �$…. (4.0)

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Donde de (4.0) se despeja el Volumen para obtener la siguiente ecuación (4.1) � = T=…. (4.1)

Igualamos la ecuación (3.0) y la ecuación (4.1), para obtener la ecuación (5.0). M< N�EOM� = T=….(5.0)

Donde A que es el Área de la Tubería está dada por la siguiente ecuación (6.0).

$ = UV�W …. (6.0)

Sustituyendo la ecuación (6.0) en (5.0) se obtiene la expresión (7.0). M< N�EOM� = WTUV�….(7.0)

Despejando D= Diámetro de la Tubería se obtiene la siguiente ecuación (7.1)

D= X WTUYMZ[�E\M�]

….(7.1)

Ahora tomando en consideración lo siguiente I = ^"2&�;^"2&�(�5��%353&"%3ó ó^"2&�(�$ á�3232(��3�2#�2.

Para el caso del punto 7.19.1.1.: I= Fue calculado con la ecuación 1.1 y la ayuda del plano de Isoyetas, con este valor y todos los demás datos conocidos se calcula el diámetro de la tubería del drenaje pluvial (ecuación 7.1).

Para el caso del punto 7.19.1.2.: I= Se obtiene del estudio de un análisis de riesgos, y se utiliza la ecuación 7.1 para calcular el diámetro de la tubería.

Importante es saber que se tienen que hacer los dos cálculos y el valor que resulte mayor de los dos casos ese será el tamaño de la tubería.

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8. ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS INFLAMABLES Y COMBUSTIBL ES Sabiendo que existen tanques atmosféricos de techo fijo y tanques atmosféricos de techo fijo con membrana interna flotante, se indica por tipo de líquidos que se almacena, inflamables o combustibles, en qué tipo de tanque se deben almacenar, además; encontraras una tabla donde se muestran las características principales de los tanques dependiendo de su capacidad; el diámetro; la altura; el perímetro y la superficie del tanque.

8.1.1. Los líquidos inflamables se deben almacenar en tanques atmosféricos verticales de techo fijo con membrana interna flotante, o bien, en tanques atmosféricos verticales de techo flotante.

8.1.2. Los líquidos combustibles se deben almacenar en tanques atmosféricos verticales de techo fijo.

8.1.3. Las dimensiones típicas de los tanques de almacenamiento atmosférico que utiliza Pemex y sus Subsidiarias en sus instalaciones son los que se indican en la tabla 10.0 dimensiones de tanques atmosféricos.

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Tabla 10.0 Dimensiones de Tanques Atmosféricos.

Capacidad del Tanque Diámetro Altura Perímetro Superficie del tanque

(espejo total)

del tanque del tanque del tanque

b m3 m pies m pies m pies m

2 ft

2

500 000 79 500 85,34 280 14,63 48 268,12 879,66 5 720,35 61 575,35

200 000 31 800 54,85 179,94 14,63 48 172,35 565,45 2 364,02 25 446,93

150 000 23 850 45,72 150 14,63 48 143,63 471,23 1 641,68 17 671,47

100 000 15 900 40,84 134 12,19 40 128,31 420,96 1 310,13 14 102,58

80 000 12 720 36,58 120 12,19 40 114,90 376,97 1 050,67 11 309,69

55 000 8 745 30,48 100 12,19 40 95,75 314,14 729,63 7 853,93

30 000 4 770 22,35 73,33 12,19 40 70,22 230,38 392,34 4 223,25

20 000 3 180 18,29 60 12,19 40 57,45 188,48 262,66 2 827,34

15 000 2 385 17,68 58 9,75 32 55,53 182,19 245,44 2 641,98

10 000 1 590 12,95 42,50 12,19 40 40,69 133,50 131,73 1 417,96

5 000 795 9,65 31,67 10,97 36 30,32 99,48 73,13 787,19

3 000 477 9,14 30 7,32 24 28,72 94,23 65,66 706,78

Referencia: NRF-015-PEMEX-2008 Protección de áreas y tanques de almacenamiento de productos inflamables y combustibles.

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9. PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO A BASE DE INYECCIÓN DE E SPUMA El triangulo del fuego consiste en tres partes necesarias para tener fuego que son: combustible, oxígeno y chispa (punto de ignición), si quitamos alguna de las tres partes el fuego se extingue por lo que al generar espuma y aplicarla sobre la superficie del líquido se va a desplazar al oxígeno del aire y así extinguir el fuego. Necesitamos instrumentos que nos ayuden a generar y colocar la espuma sobre la superficie del producto. Colocar cámaras formadoras de espuma requiere de cumplimientos con especificaciones de tubería, materiales, suministro de agua y líquido espumante. Estas cámaras deben de contener en su diseño un sello de vidrio o cristal que pueda soportar la presión que se genera dentro del tanque por los volátiles del mismo producto, este sello sirve para mantener aislada a la cámara formadora de espuma de estos gases, dicho sello debe romper a la presión que se genere por la solución acuosa en caso de incendio y no por la presión generada dentro del tanque atmosférico. Además se presentan los tipos de líquidos espumantes que se utilizan para generar espuma, se presentan las propiedades físicas y químicas de mayor importancia y las concentraciones a las cuales se deben usar los líquidos espumantes mezclados con agua para crear una espuma capaz de extinguir un incendio dependiendo del producto que se esté inflamando.

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9.1. Aplicación de espuma.

9.1.1. La espuma, para la extinción de incendios, sirve primordialmente para proporcionar una capa exenta de aire sobre el seno del líquido que impida que los vapores volátiles inflamables del hidrocarburo se mezclan con el oxigeno del aire. La espuma debe desplazarse libremente por encima del combustible, resistir la desintegración debida al viento o por estar expuesta al calor y a las llamas. La espuma tiene una alta eficiencia por su utilidad en los mecanismos de enfriamiento y separación de flama-combustible, además de, asegurar por tiempos prolongados la reignición.

9.2. Características de los líquidos espumantes.

9.2.1. Los líquidos espumantes deben ser biodegradables y no deben contener los

compuestos: Sulfonato de Perfluorooctanilo (PFOS) y el Dipropil Glicol Metil Eter (DPM) así como otras sustancias que puedan ser dañinas al ser humano o al ambiente y que aparezcan listadas en NIOSH, OSHA o EPA.

9.3. Clasificación de los líquidos espumantes.

9.3.1. Los líquidos espumantes deben garantizar su desempeño a los mismos porcentajes de aplicación especificados por los fabricantes para cada tipo de concentrado, tanto en incendios de derrames como de almacenamientos de productos (hidrocarburos y solventes polares).

9.3.1.1. Líquido espumante (concentrado espumante) proteico. Es un líquido concentrado espumante que utiliza principalmente productos a base de proteínas hidrolizadas mas aditivos estabilizadores e inhibidores que evitan su congelamiento, la corrosión y la descomposición bacteriana; para producir una espuma de baja expansión; y es mezclado con agua dulce o salada en proporciones del 3% en volumen y es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

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9.3.1.2. Líquido espumante (concentrado espumante) FFFP Fluoroproteico (Film-Forming Fluoroprotein Foam Concentrates). Es un líquido concentrado espumante que utiliza surfactantes fluorinados para producir una espuma de baja expansión, la cual forma una película acuosa que suprime la generación de vapores cuando se extiende sobre una superficie de hidrocarburos. Este tipo de espuma utiliza una base proteínica y aditivos estabilizadores e inhibidores que evitan su congelamiento, la corrosión y la descomposición bacteriana; su contenido de flúor le confiere un mayor desplazamiento y el concentrado se utiliza normalmente mezclado con agua en proporciones de 3% al 6% en volumen y es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

9.3.1.3. Líquido espumante (concentrado espumante) AFFF (Aqueous Film

Forming Foam). Es un líquido espumante que mezclado con agua dulce o salada en una proporción del 3% al 6% en volumen, produce una espuma de baja expansión que al flotar sobre la superficie incendiada de líquidos inflamables y/o combustibles más ligeros que el agua, actúa como una barrera que sofoca el fuego y enfría dicha superficie, desplegando además una película de lata consistencia que aísla la superficie del líquido del oxígeno del aire y suprime la generación de vapores inflamables y es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

9.3.1.4. Líquido espumante (concentrado espumante) AR AFFF Tipo Alcohol (resistente al alcohol). Es un líquido concentrado espumante resistente a la acción de los solventes polares, que mezclado con agua dulce o salada en una proporción hasta del 6% en volumen, produce una espuma de baja expansión que extingue fuegos que se originan sobre la superficie de líquidos polares solubles en agua, evitando su reignición. Este tipo de concentrados, mezclados con agua en una proporción del 3% al 6% en volumen, extinguen con la misma efectividad incendios en tanques de almacenamiento que contiene productos inflamables o combustibles y además es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

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9.3.1.5. Líquido espumante (concentrado espumante) 3 x 3% AR AFFF tipo alcohol, (resistente al alcohol). Es un líquido concentrado espumante que mezclado con agua dulce o salada en una proporción del 3%, produce una espuma de baja expansión que extingue fuegos que se originan sobre la superficie de líquidos polares solubles en agua, evitando su reignición. Este concentrado mezclado con agua también en una proporción del 3% en volumen, extingue con la misma efectividad incendios en tanques de almacenamiento que contienen productos inflamables o combustibles no solubles en agua y gasolinas que contengan aditivos oxigenados en proporciones del 10% en volumen y mayores. Además es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NFR-116-PEMEX-2007.

9.3.1.6. Líquido espumante (concentrado espumante) 1 x 3% AR AFFF tipo

alcohol (resistente al alcohol). Es un líquido concentrado espumante de baja viscosidad que mezclado con agua dulce o salada, produce una espuma de baja expansión para la extinción de incendios de hidrocarburos o de solventes polares. Este concentrado es un fluido diseñado para aplicarse en hidrocarburos en proporciones de solución al 1% en volumen y en solventes polares en proporciones del 3% en volumen, utilizado para la extinción de incendios en tanques de almacenamiento que contienen líquidos inflamables o combustibles no solubles en agua y gasolinas que contengan aditivos oxigenados en proporciones del 10% en volumen y mayores. Además es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

9.3.1.7. Líquido espumante (concentrado espumante) de alta expansión. Es un

líquido concentrado el cual es empleado con equipos de generación de espuma de baja (de 1 a 20), mediana (de 20 a 200) y de alta expansión (de 200 a 1000).Este concentrado es un fluido diseñado para aplicarse en incendios de hidrocarburos en proporciones de solución entre 1% y 3% en volumen y con ventajas especiales en áreas de almacenamiento de gas natural licuado. Además es compatible con polvos químicos secos mencionados en la NRF-116-PEMEX-2007.

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Tabla 11.0 Propiedades de los líquidos espumantes.

Líquido espumante

Gravedad especifica Viscosidad

pH Temperatura

a 294 K (21°C) a 294 K (21°C) de operación

Proteínico al 3% 1,15 a 1,16 0,000005 a 0,00005 m2/s

7,0 a 8,5 de 2 a 49°C 5 a 50 Centistokes

Fluoroproteíco al 3% 1,1 a 1,16 0,000005 a 0,00005 m2/s

7,0 a 8,5 de 2 a 49°C 5 a 50 Centistokes

Fluoroproteíco al 6% 1,05 a 1,16 0,000009 a 0,000025 m2/s 7,0 a 8,5 de 2 a 49°C 9 a 25 Centistokes

Líquido espumante

Gravedad especifica Viscosidad

pH Temperatura

a 298 K (25°C) a 298 K (25°C) de operación

A-FFF al 3% 0,98 a 1,04 0,000001 a 0,000005 m2/s 7,0 a 8,5 de 2 a 49°C 1 a 5 Centistokes

A-FFF al 6% 0,99 a 1,04 0,000001 a 0,000005 m2/s 7,0 a 8,5 de 2 a 49°C 1 a 5 Centistokes

AR-AFFF al 3 x 3% 0,98 a 1,06 1,1 a 2,9 Pa*s

7,0 a 8,5 ---------- (1 100 a 2 900 cP)

AR-AFFF al 3 x 6% 0,98 a 1,03 1,1 a 2,8 Pa*s

----------- ---------- (1 100 a 2 800 cP)

AR-AFFF al 1 x 3% 0,98 a 1,06 1,1 a 3,4 Pa*s

7,0 a 8,5 ---------- (1 100 a 3 400 cP)

Líquido espumante 0,98 a 1,03

0,00001 a 0,000025 m2/s 7 a 8 de 2 a 49°C sintético alta

expansión 10 a 25 Centistokes

Referencia: NRF-116-PEMEX-2007 Materias primas contra incendio: polvos químicos y líquidos espumantes.

Tesis Licenciatura



55

9.3.2. Los líquidos espumantes deben estar fabricados con sustancias químicas que cumplan la normatividad oficial en materia ambiental (EPA) y salud ocupacional (OSHA, NIOSH) o equivalentes y por lo tanto no constituyen un riesgo para la salud y el ambiente.

9.3.3. Empaque y etiquetado de los líquidos espuman tes a la nueva adquisición.

9.3.3.1. Para el proveedor del los líquidos espumantes, esté, debe envasar en cubetas de 19 litros (5 galones) o en tambores de 208 litros (55 galones) y de 1,000 litros (265 galones) a menos que la solicitud de pedido indique otro tipo de envase. El producto debe conservar sus características originales de fabricación para un periodo de almacenamiento de 15 años como mínimo para líquidos espumantes proteicos y de 25 años como mínimo para líquidos espumantes sintéticos.

9.3.3.2. Cada envase debe llevar impresos permanentes con tinta indeleble y

visible o inscritos en una etiqueta los datos siguientes: Denominación del producto; nombre o marca comercial registrada; porcentaje de pureza; nombre, denominación o razón social del fabricante y domicilio completo del lugar donde se elabora el producto; identificación del lote de fabricación; color y tonalidad del producto; fechas de fabricación, de garantía y caducidad; así como el número de certificado de conformidad de producto otorgado por el organismo de certificación. Además debe anexar las instrucciones para el almacenamiento, transporte y manejo del producto. Todo lo anterior sin menoscabo de dar cumplimiento a la Norma NOM-003-SCT-2008 Características de la etiquetas de envases y embalajes, destinadas al transporte de substancias, materiales y residuos peligrosos.

9.3.3.3. Las materias primas contra incendio deben contar con su hoja de datos

de seguridad, de acuerdo a la norma oficial mexicana NOM-018-STPS-2000. Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo.

9.3.4. Utilizando espuma mecánica para la extinción de incendios, se debe determinar

el sistema que se va a utilizar, ya sea, inyección superficial o inyección subsuperficial, dependiendo del producto almacenado en los tanques atmosféricos, se debe seguir lo indicado en la tabla 12.0 Protección contra incendio a tanques de almacenamiento de acuerdo al producto contenido

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56

Tabla 12.0 Protección contra incendio a tanques de almacenamiento de acuerdo al producto contenido.

Líquidos inflamables Líquidos combustibles

Producto Gasolina. Crudo (Nota 1). Recuperado de trampas.

Polares Diesel. Diáfano. Turbosina.

Combustóleo. Asfalto. Residuos pesados calientes.

Tipo de tanque

Atmosférico vertical de techo fijo con o sin membrana interna

flotante.

Atmosférico vertical de techo

fijo con membrana interna flotante.

Atmosférico vertical de techo fijo.

Atmosférico vertical de techo fijo.

Atmosférico vertical de techo flotante.

Atmosférico vertical de techo

flotante.

Atmosférico vertical de techo flotante.

Inyección superficial

Si Si Si Si

Inyección subsuperficial

Sí para atmosférico vertical de techo fijo con o sin membrana interna

flotante. No para atmosférico

vertical de techo flotante.

No Si No

Nota1: Los productos con viscosidades iguales o mayores de 2 000 SSU @ 15 °C (60 °F) y comprendidos de ntro de los líquidos combustibles IIIA y IIIB, deben contar únicamente con sistemas de extinción a base de espuma de aplicación superficial.

9.4. Aplicación superficial de espuma.

9.4.1. La inyección superficial de espuma consiste en la aplicación de espuma sobre la superficie de un producto contenido en el interior de un tanque de almacenamiento atmosférico, mediante dispositivos fijos o semifijos (cámaras de espuma o garzas portátiles) que permiten depositarla suavemente sin provocar la agitación del producto.

9.4.2. Para el caso de esta metodología, la aplicación superficial de espuma en

tanques atmosféricos de almacenamiento de techo flotante y techo fijo con o son membrana interna flotante, que contengan productos inflamables o combustibles, se deben utilizar cámaras formadoras de espuma tipo II que cumplan con la norma de referencia NRF-125-PEMEX-2005, instaladas en la parte superior y por la parte externa de la envolvente de los tanques, equidistantes y con distanciamiento entre ellas no mayor a 24,40 m (80 pies) o el indicado por el fabricante de la cámara de espuma.

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57

9.4.3. Para tanques de techo fijo, adicionalmente se debe incluir un sello que garantice

su ruptura a presión de 276 Kpa (40 lb/pulg2), destinado a impedir que los vapores de hidrocarburos se introduzcan y condensen en el interior de la tubería de alimentación de la solución espumante.

Figura 6.0 Cámaras formadoras de espuma tipo II de scritas en la NRF-125-PEMEX-2005.

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58

Figura 7.0 Cámara formadora de espuma tipo Venturi .

9.4.4. Funcionamiento de la cámara de espuma tipo I I. (ver figura 6.0)

9.4.4.1. La cámara de espuma tipo II (cámara de espuma) está constituida primordialmente por una cámara de expansión. La espuma es generada cuando la cámara, a través de una serie de orificios localizados a la toma de aire, introduce aire en el flujo de la solución de concentrado de espuma y agua. Una vez enriquecida con aire, la mezcla de agua, aire y concentrado son agitados, con el propósito de mejorar las capacidades expansivas de la solución y disminuir el tiempo de drenado. La cámara de expansión está equipada con un “sello de vapor” en su parte superior con el objeto de servir como dispositivo de seguridad y protección (de vidrio), al evitar el escape y concentración de los gases combustibles hacia la atmosfera o dentro del sistema de tuberías, así como el producto almacenado en el tanque en caso de presentarse una situación de sobrellenado.

9.4.4.2. Para fines de esta metodología se necesita saber las especificaciones

con las que deben contar las cámaras de espuma las cuales se describen en la norma de referencia NRF-125-PEMEX-2005 Sistemas fijos contraincendio: Cámaras de espuma.

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59

9.4.4.3. Es necesario saber algunas especificaciones para el diseño del sistema contra incendio; por ejemplo, la presión a la entrada, de la cámara de espuma, para hacer la instalación a la presión mencionada, en caso de que sea una modificación al sistema contra incendio o reemplazo de la cámara de espuma, esta debe ser pedida al fabricante a la presión que lleva la línea o se hacen ajustes antes de la entrada a la cámara de espuma con una placa de orificio de diámetro especifico según las necesidades de presión.

9.4.5. Funcionamiento de la cámara de espuma tipo V enturi.

9.4.5.1. La cámara de espuma tipo Venturi tiene instalado un tubo tipo Venturi,

que es un tubo que hace una reducción de área del tubo, esto produce un aumento en la presión y una reducción en la velocidad del agua-concentrado y a su vez se introduce aire, por lo que genera una espuma que pasa al cuerpo de la cámara, que funciona como un depósito temporal antes de salir y pasar por el deflector (ranurado o bajo dependiendo el diseño del fabricante) para tener una aplicación suave sobre la superficie del combustible dentro del tanque.

9.4.6. En el tubo a la entrada de la solución espumante, se debe instalar una junta

giratoria universal para tubería o bien una manguera flexible a prueba de fuego (metálica de acero inoxidable), para impedir que la distorsión del techo del recipiente durante un incendio, fracture la tubería de alimentación.

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Figura 8.0 Junta giratoria universal para tubería o manguera flexible a prueba de fuego.

9.4.7. Para tanques de almacenamiento de techo fijo con membrana interna flotante o de techo flotante, que contengan líquidos polares, la densidad de aplicación de solución espumante mediante cámaras de espuma debe ser de 6,1 lpm/m2 (0,15 gpm/pie2).

9.4.8. Para tanques de almacenamiento de techo fijo (con o sin membrana interna

flotante), o tanques de techo flotante que contengan líquidos inflamables no polares, y combustibles; la densidad de aplicación de solución espumante mediante cámaras de espuma debe ser de 4,1 lpm/m2 (0,1 gpm/pie2), ver la tabla 13.0 Aplicación superficial de solución espumante para tanques de techo fijo con o sin membrana interna flotante.

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Capacidad del Tanque Cámaras de

espuma tipo

II

Gasto total de solución

espumante

enriquecido (ver nota 1)


espumante requerido

por cada cámara de

espuma

Capacidad nominal de

la cámara de espuma

seleccionada

Diámetro de la placa

de orificio o orificio

integrado (ver nota2)

b m3 Cantidad lpm gpm lpm gpm lpm gpm mm pulg

200 000 31 800 6 9 631,14 2 544,69 1 605,19 424,09 2 081,64 550 47,50 1,87

150 000 23 850 4 6 688,30 1 767,15 1 672,07 441,78 2 081,64 550 50,23 1,97

100 000 15 900 3 5 337,55 1 410,26 1 779,18 470,08 2 081,64 550 51,81 2,03

80 000 12 720 4 4 280,49 1 130,97 1 070,12 282,74 1 248,98 330 40,13 1,58

55 000 8 745 3 2 972,58 785,40 990,86 261,80 1 248,98 330 38,66 1,52

40 000 6 360 2 2 147,68 567,45 1 073,84 283,72 1 248,98 330 40,25 1,58

30 000 4 770 1 1 598,43 422,33 1 598,43 422,33 2 081,64 550 49,11 1,93

20 000 3 180 1 1 070,11 282,74 1 070,11 282,74 1 248,98 330 40,18 1,58

15 000 2 385 1 1 000,00 264,20 1 000,00 264,20 1 248,98 330 38,84 1,52

10 000 1 590 1 536,91 141,86 539,91 141,86 643,41 170 28,46 1,12

5 000 795 1 297,93 78,72 297,93 78,72 340,63 90 21,20 0,83

Nota 1: Gasto calculado en base a una densidad de aplicación de espuma de 4,10 lpm/m2 (0,1 gpm/pie2) de superficie total de líquido almacenado.

Nota 2: El diámetro de la placa de orificio está calculado para operar a una presión mínima de 275,57 kPa (40 lb/pulg2).

Nota 3: Como se indico en el punto 9.4.2 el alcance máximo de la espuma es de 24,40m (80 pies), por lo que teniendo dos cámaras equidistantes tendrán una cobertura máxima de 47,468m (160 pies), se deben considerar dispositivos de protección adicionales como monitores móviles de alto gasto y alto alcance, para completar la cobertura total con espuma del tanque de almacenamiento siniestrado.

Tabla 13.0 Aplicación superficial de solución espum ante para tanques de techo fijo con o sin membrana interna flotante.

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9.4.9. En el caso de tanques atmosféricos de almacenamiento de techo fijo con o sin membrana interna flotante, la alimentación de solución espumante se debe llevar a cabo por medio de tuberías independientes a partir del dique y hasta el tanque, una tubería por cámara formadora de espuma, conectadas a sistemas de generación de solución espumante fijos o semifijos. Dichas tuberías deben, tener una pendiente de 1 (uno) por ciento hacia el muro de contención y una purga en su parte más baja, localizada fuera del dique de contención, que permita el drenado de la tubería, ver figura 9.0.

Figura 9.0 Ubicación de la cámara de espuma en tanq ues de techo fijo con o sin membrana interna.

9.4.10. Para la protección contra incendio a base de espuma en tanques atmosféricos

de techo cónico flotante, la aplicación de la espuma se debe calcular para cubrir únicamente el area perimetral al sello. En los tanques atmosféricos de techo cónico flotante, las cámaras de espuma tipo II, se deben instalar sobre una lamina de acero (ver figura 12.0 Ubicación de la cámara de espuma en tanque de techo flotante) la cual a su vez debe estar sobre el ángulo de coronamiento de la envolvente del tanque. La solución espumante debe ser conducida por alimentaciones individuales para cada cámara de espuma, las cuales, en este caso no requieren sello de vapores.

9.4.11. Para el cálculo de la cantidad de espuma que se debe aplicar en tanques

atmosféricos de techo cónico flotante, se debe conocer el área que ocupa el sello considerando que la distancia es 0,60m como lo indica el punto 9.4.15; Para calcular el área que ocupa el sello es el área del tanque menos el área que ocupa el techo flotante, como se muestra en la figura 10.0 Sello de tanque de techo flotante.



9.4.12. En la figura 10.0 se muestra el diámetro del tanque que es el dato que se utiliza para calcular el área del tanque, además la figura muestra el diámetro del techo, que es el dato que se ocupa para calcularobtiene el área de aplicación de espuma.

9.4.13. Cálculo:

Formula del para calcular el área del tanque y del techo es:

$ = U�W Donde, A= Área del tanque o del techo flotante. �= PI constante (3.1416) (= diámetro del tanque o del techo flotante.


En la figura 10.0 se muestra el diámetro del tanque que es el dato que se utiliza para calcular el área del tanque, además la figura muestra el diámetro del techo, que es el dato que se ocupa para calcular el área del techo y por diferencia se

ene el área de aplicación de espuma.

Figura 10.0 Sello de tanque de techo flotante.

Formula del para calcular el área del tanque y del techo es:��

A= Área del tanque o del techo flotante. = PI constante (3.1416) = diámetro del tanque o del techo flotante.

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En la figura 10.0 se muestra el diámetro del tanque que es el dato que se utiliza para calcular el área del tanque, además la figura muestra el diámetro del techo,

el área del techo y por diferencia se

Figura 10.0 Sello de tanque de techo flotante.

Formula del para calcular el área del tanque y del techo es:

Tesis Licenciatura



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9.4.14. Procedimiento: 1.- Calcular el área del tanque. 2.- Calcular el área del techo flotante. 3.- Restar el valor del área del techo flotante al área del tanque. 4.- Resultado, Área que ocupa el sello, es el área que se deberá cubrir con espuma en caso de incendio.

9.4.15. En la figura 11.0 Sellos para tanques atmosféricos de techo flotante, se muestran dos ejemplos de los sellos para tanques atmosféricos de techo cónico flotante.

Figura 11.0 Sellos para tanques atmosféricos de tec ho flotante.

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Figura 12.0 Ubicación de la cámara de espuma en tan que de techo flotante.

9.4.16. En el techo flotante de los tanques atmosféricos, debe existir una mampara de contención circundante al sello, con altura de 0,60m (24 pulg) para la retención de espuma, ver figura 13.0 Mampara de contención de espuma.

9.4.17. La distancia comprendida entre la parte interna de la envolvente del tanque y la

mampara de contención de espuma, debe ser 0,60m (24 pulg). 9.4.18. Para permitir el drenado de agua de lluvia, se deben tener orificios rectangulares

en la base de la mampara de contención de espuma, de manera que por cada 0,37 m2 (4 pie2) de superficie de retención de espuma en el área comprendida entre la envolvente del tanque y la mampara de contención, se disponga de un orificio para drenado de 1,00 cm2 (0.155 pulg2), en el cual se debe mantener constante una altura de 0,952 cm (0,375 pulg) ver figuras 13.0 y 14.0.

Tesis Licenciatura



66

Figura 13.0 Mampara de contención de espuma.

Figura 14.0 Orificio en mampara para drenaje pluvia l.

9.4.19. Se debe tener una canastilla fija a la pared del tanque, para dar mantenimiento a cada cámara de espuma, en caso de que el acceso a la canastilla sea por la escalera de acceso al techo, se debe instalar un barandal que rodee la periferia del tanque, para permitir el paso seguro del personal a las canastillas, ver figura 15.0 Acceso a cámara de espuma.

Tesis Licenciatura



67

Figura 15.0 Acceso a cámara de espuma.

9.4.20. Para tanques atmosféricos de techo flotante mayores de 32 800 m3 (200 Mb) de

capacidad, que contengan líquidos inflamables no polares o líquidos combustibles, la protección primaria con espuma se debe llevar a cabo en el sello del techo con cámaras tipo II; esto es, la aplicación de espuma entre la envolvente del tanque y la mampara de contención de espuma como lo muestra la figura 13.0 Mampara de contención de espuma.

Nota: Los líquidos inflamables no polares son líquidos que no presentan separación de cargas eléctricas y no hay cambios en propiedades físicas y químicas de líquidos como son: la solubilidad, punto de fusión y punto de ebullición.

9.4.21. Para la extinción de incendios en tanques atmosféricos de almacenamiento, que contengan líquidos inflamables no polares o líquidos combustibles, así como para mezclas de hidrocarburos y compuestos polares hasta 10 por ciento en volumen, se deben utilizar concentrados de espuma mecánica diluidos con agua, en las porciones indicadas en la tabla 14.0, empleando para su aplicación cámaras de espuma tipo II para tanques de techo fijo o flotante, que cumplan con la NRF-125-PEMEX-2005.

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Líquido espumante (concentrado espumante)

Tipo Por ciento de concentración en volumen

FFFP Fluoroprotéico (Film Forming Flouroprotein Foam Concentrates) 3 ó 6

AFFF (Aqueous Film Forming Foam) 3 ó 6

AR AFFF Tipo Alcohol. (Alcohol Resistant)* 3 ó 6

3 x 3 por ciento AR AFFF (Tipo Alcohol)* 3

1 x 3 por ciento AR AFFF Tipo Alcohol. (Alcohol Resistant)*

1

* Para servicio dual (compuestos polares y no polares).

Tabla 14.0 Proporción de concentrados de espumantes diluidos con agua para compuestos no polares.

9.4.22. Para líquidos polares y mezclas de hidrocarburos y compuestos polares en proporciones no mayores del 10 por ciento en volumen, se deben utilizar concentrados espumantes tipo alcohol, diluidos con agua en las proporciones indicadas en la tabla 15.0, empleando para su suministro cámaras de espuma tipo II para tanques de techo fijo o flotante, que cumplan con la NRF-125-PEMEX-2005.

Nota: Los líquidos polares son líquidos que presentan separación de cargas eléctricas y hay cambios en las propiedades físicas y químicas de los líquidos como son: la solubilidad, punto de fusión y punto de ebullición.




3 x 3 por ciento AR AFFF (Tipo Alcohol)* 3 1 x 3 por ciento AR AFFF Tipo Alcohol. (Alcohol Resistant)* 3

* Para servicio dual (compuestos polares y no polares).

Tabla 15.0 Proporción de concentrados espumantes di luidos con agua para líquidos polares.

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9.5. Aplicación subsuperficial de espuma.

9.5.1. En la aplicación subsuperficial de espuma, únicamente se debe utilizar formadores de espuma de alta contrapresión listados por UL (Underwriters Laboratories

Inc.). El formador de espuma, debe cumplir con la contrapresión de diseño especificada por el cliente (Pemex u Organismos Subsidiarios) y con el gasto de solución espumante requerido, dependiendo del tamaño del tanque, del producto almacenado, la presión hidrostática dentro del tanque y el diseño para el caso de ser fijo o semifijo. Los puntos de inyección deben estar equidistantes y con un distanciamiento entre ellos, no mayor a 24,40m (80 pies) desplazamiento máximo de la espuma según fabricantes y NFPA 11 (Norma para espumas de baja, media y alta expansión).

9.5.2. La inyección a contrapresión, está destinada a formar una capa en la superficie

del líquido, pero proveniente desde el fondo del tanque. En caso de un incendio, si las cámaras de espuma tradicionales llegaran a dañarse o fallaran, se puede fácilmente sustituir con la inyección subsuperficial.

9.5.3. Para calcular la contrapresión de diseño, al valor de la columna hidrostática

ejercida por el fluido contenido en el tanque a su nivel máximo de operación, se debe sumar el valor de las pérdidas de presión que generen en la tubería por el flujo de espuma expandida, considerando para este fin una relación de expansión de 4:1. En otras palabras la presión hidrostática es la presión que genera el producto almacenado dentro del tanque y las pérdidas por fricción son las pérdidas que tiene el fluido (agua-líquido espumante) al desplazarse por las tuberías, desde la toma de agua (fijo) o desde la pipa (semifijo, ver figura 16.0) hasta llegar al formador de espuma antes ir dentro del tanque, se consideran las dos porque es la presión (contrapresión) contra la que tiene que ir la espuma para poder entrar al tanque y así llegar a través del producto almacenado hasta la superficie para extinguir el fuego.

9.5.4. El cálculo de la presión que se ejerce dentro del tanque a su máxima capacidad

de operación que es al 80% volumen; es el volumen del producto contenido multiplicado por su densidad y se divide sobre el área del tanque a la altura al 80% volumen.

Nota: Para más información Consultar NFPA 11 Norma para espumas de baja, media y alta expansión.

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70

Figura 16.0 Instalación semifija superficial de esp uma.

9.5.5. El valor de la máxima contrapresión permisible, debe ser como máximo del 25 por ciento de la presión de entrada al formador de espuma. Si a este último se le resta el de la columna hidrostática ejercida por el producto, el resultado será la máxima perdida por fricción permisible para el flujo de espuma por la tubería de alimentación. La mínima presión disponible del agua a la entrada del formador de espuma, debe ser de 7 kg/cm2 (100 lb/pulg2).

9.5.6. El formador de espuma de alta contrapresión es un dispositivo que se utiliza para

combatir incendios y está diseñado para suministrar una solución de espuma sobre la superficie de un líquido a través del mismo líquido en contra de la presión ejercida por el líquido. Existen los formadores de espuma de alta contrapresión fijos o semifijos, que significa que están instalados o se instalan en el momento del evento (ver figuras 17.0 y 18.0). La espuma se genera fuera del tanque por medio de agua, líquido espumante y aire que entra puro gracias a un filtro de malla con el que cuenta el formador a la entrada de aire. Una vez que la espuma entra al tanque se distribuye en el sistema de inyección subsuperficial para cubrir toda la superficie del líquido inflamable o combustible. El formador de espuma se instala antes de un disco de ruptura que aislara del líquido al formador, hasta el arranque del sistema.

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71

Figura 17.0 Formador de espuma de alta contrapresió n semifijo.

Figura 18.0 Formador de espuma de alta contrapresió n fijo.

9.5.7. En los tanques atmosféricos de almacenamiento de techo fijo con o sin membrana interna flotante, de 795 m3 a 31 800 m3 (5 Mb a 200 Mb) de capacidad, que contengan productos inflamables no polares, la densidad de aplicación subsuperficial de solución espumante debe ser de 4,10 lpm/m2 (0.10 gpm/pie2).

Nota: Los líquidos inflamables no polares son líquidos que no presentan separación de cargas eléctricas y no hay cambios en propiedades físicas y químicas de líquidos como son: la solubilidad, punto de fusión y punto de ebullición.

9.5.8. Para los tanques atmosféricos de techo fijo con o sin membrana interna flotante,

el número de puntos de inyección subsuperficial y los gastos de solución espumante requeridos así como los diámetros de tuberías, deben cumplir lo indicado en la tabla 16.0.

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Tabla 16.0 Aplicación superficial de espuma a tanqu es atmosféricos de almacenamiento de techo fijo con o sin membrana interna flotante.

Capacidad del tanque

Número de

puntos de

inyección


espumante requerido

Gasto de solución

espumante requerido por

cada punto de inyección

Gasto de espuma por


en base a una expansión

de 4:1

Diámetro de la tubería

ampliada para la

conducción de espuma

en cada punto de

inyección

b m3 Cantidad lpm gpm lpm gpm lpm gpm mm pulg

200 000 31 800 5 9 631,14 2 544,69 1 926,22 508,93 7 704,88 2 035,72 254,00 10

150 000 23 850 4 6 688,30 1 767,15 1 672,07 441,78 6 688,28 1 767,12 203,20 8

100 000 15 900 3 5 337,55 1 410,26 1 779,18 470,08 7 116,72 1 880,32 254,00 10

80 000 12 720 2 4 280,49 1 130,97 2 140,24 565,48 8 560,96 2 261,92 254,00 10

55 000 8 475 2 2 972,58 785,40 1 486,29 392,70 5 945,16 1 570,80 203,20 8

40 000 6 360 2 2 147,68 567,45 1 073,84 283,72 4 295,36 1 134,88 203,20 8

30 000 4 770 1 1 598,43 422,33 1 598,43 422,33 6 393,72 1 689,32 203,20 8

20 000 3 180 1 1 070,11 282,74 1 070,11 282,74 4 280,44 1 130,96 203,20 8

15 000 2 385 1 1 000,00 264,20 1 000,00 264,20 4 000,00 1 056,80 152,40 6

10 000 1 590 1 536,91 141,86 536,91 141,86 2 147,64 567,44 152,40 6

5 000 795 1 297,93 78,72 297,93 78,72 1 191,72 314,88 101,60 4



9.5.9. Para tanques atmosféricos de almaceNO SE DEBE INSTALAR la superficie de estos líquidos no es estable, ya que presenta volátiles, además de tener solubilidad con el agua

Nota: Los líquidos polares son líquidos que presentan separación de cargas eléctricas y hay cambios en las propiedades físicas y químicas de los líquidos como son: la solubilidad, punto de fusión y punto de ebullición

9.5.10. Cada tubería de alimentación subsupeespuma independiente, en tanto que el arreglo de tuberías dependerá del número de puntos de aplicade inyección subsuperficial en base a la tabla 16.0.

Figur a 19.0 Localización de puntos de inyección subsuper ficial en

9.5.11. Para tanques atmosféricos de techo fijo20.0) las entradas para la espuma mencionadas en el inciso anterior, deben tener proyecciones de tuberel centro del tanque cuando éstos sean de 3 180 mde 3 m (10 pies) para tanques menores de 3 180pendiente de 1 (uno) por cientoasegurar su drenado.

9.5.12. Por ningún motivo, las descargas de espuma en el interior del tanque de

almacenamiento, se deben localizar cercanas a la tubería de succión.


Para tanques atmosféricos de almacenamiento que contengan líquidos polares, NO SE DEBE INSTALAR LA INYECCIÓN SUBSUPE RFICIALla superficie de estos líquidos no es estable, ya que presenta volátiles, además de tener solubilidad con el agua, lo cual contaminaría el producto.

ota: Los líquidos polares son líquidos que presentan separación de cargas eléctricas y hay cambios en las propiedades físicas y químicas de los líquidos como son: la solubilidad, punto de fusión y punto de ebullición

Cada tubería de alimentación subsuperficial debe poseer un formador de espuma independiente, en tanto que el arreglo de tuberías dependerá del número de puntos de aplicación, de acuerdo a la figura 19.0 en base al número de puntos de inyección subsuperficial en base a la tabla 16.0.

a 19.0 Localización de puntos de inyección subsuper ficial en tanques.

Para tanques atmosféricos de techo fijo con membrana interna flotalas entradas para la espuma mencionadas en el inciso anterior, deben tener

proyecciones de tubería debidamente soportada a 6 m (20 pies) de longitud hacia el centro del tanque cuando éstos sean de 3 180 m3 (20 Mb) y mayores, así como

m (10 pies) para tanques menores de 3 180 m3 (20 Mb)pendiente de 1 (uno) por ciento, de la válvula de retención (chasegurar su drenado.

Por ningún motivo, las descargas de espuma en el interior del tanque de almacenamiento, se deben localizar cercanas a la tubería de succión.

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miento que contengan líquidos polares, RFICIAL . El motivo es que

la superficie de estos líquidos no es estable, ya que presenta volátiles, además de , lo cual contaminaría el producto.

ota: Los líquidos polares son líquidos que presentan separación de cargas eléctricas y hay cambios en las propiedades físicas y químicas de los líquidos como son: la solubilidad, punto

rficial debe poseer un formador de espuma independiente, en tanto que el arreglo de tuberías dependerá del número

ción, de acuerdo a la figura 19.0 en base al número de puntos

a 19.0 Localización de puntos de inyección subsuper ficial en

con membrana interna flotante, (ver figura

las entradas para la espuma mencionadas en el inciso anterior, deben tener m (20 pies) de longitud hacia

Mb) y mayores, así como (20 Mb), dejando una

de retención (check) a la purga para

Por ningún motivo, las descargas de espuma en el interior del tanque de almacenamiento, se deben localizar cercanas a la tubería de succión.

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9.5.13. Se debe instalar una tubería con una ampliación de diámetro en la línea de

suministro de espuma, para evitar el arrastre de hidrocarburos hacia la superficie del líquido, lo cual puede generar turbulencias y romper el colchón de espuma, debido a la alta velocidad de entrada. Para determinar la ampliación del diámetro de estas tuberías, se deba aplicar una relación de 4:1 en el flujo de la espuma expandida y una velocidad máxima de flujo de 3 m/s (10 pies/s), a partir de la ampliación, (ver figura 20.0).

9.5.14. En los arreglos de tubería para la inyección subsuperficial, la purga se debe localizar fuera del dique de contención, en la parte más baja de la tubería, de manera que garantice el drenado total de la misma.

9.5.15. En los sistemas de alimentación subsuperficial de espuma a los tanques

atmosféricos de almacenamiento, cada arreglo de tubería, debe contar con válvula de compuerta, disco de ruptura, válvula de retención (check) y purga, localizados de acuerdo a los arreglos tipicos de la figura 20.0; sin embargo, la localización de disco de ruptura, donde puede ser antes o después de la válvula de retención (check) y lo debe precisar la dependencia usuaria en función de las características del producto almacenado (producto limpio, con sólidos en suspensión, corrosivo, entre otros).

9.5.16. En los arreglos de tubería para la inyección subsuperficial de espuma contra

incendio, las especificaciones de los materiales de construcción de los accesorios, deben cumplir como mínimo con la siguiente normativa:

9.5.16.1. El tanque de almacenamiento, debe cumplir con lo que se establece la

sección 2: “Materiales” del API-650 Diseño, Montaje y Construcción de Tanques soldados de acero.

9.5.16.1.1. La sección 2 de la norma API-650 son especificaciones mínimas

de los materiales con los que se debe construir un tanque de almacenamiento, menciona también especificaciones de algunos accesorios que lleva instalados el tanque de almacenamiento, esta norma API 650, también se refiere a las especificaciones de los materiales según ASTM y otras entidades internacionales que normalizan a los materiales.

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9.5.17. La válvula de compuerta instalada en la primera conexión bridada del tanque, el disco de ruptura, la válvula de retención y las secciones de tubería entre estos accesorios, deben cumplir con las especificaciones que menciona la norma NRF-113-PEMEX-2007 Diseño de tanques atmosféricos (ver figura 20.0).

9.5.18. La válvula de admisión de espuma (válvula de bola) al tanque instalada después del formador de espuma de alta contrapresión, debe ser de apertura rápida para ser accionada en forma manual.

9.5.19. En el caso de sistemas semifijos de inyección subsuperficial, se debe disponer

del número de hidrantes con tomas para camión en función del gasto demandado por los formadores de espuma, así como las tomas siamesas que se requieran para la conexión a la tubería. Cada una de estas alimentaciones, debe contar con una válvula de apertura rápida y estar concentradas en un sitio específico, con acceso del vehículo contra incendio para su conexión; además, deben estar debidamente identificadas con el número del tanque al que dan servicio.

9.5.20. En el caso de sistemas fijos de inyección subsuperficial, es necesario que las

válvulas de admisión a cada una de las alimentaciones, se encuentren concentradas en un área debidamente protegida contra la afectación por radiación e identificadas con el número del tanque al que dan servicio. Por lo regular se deben instalar fuera del dique de contención.

9.5.21. El diseño de las tuberías de alimentación subsuperficial de espuma, se debe considerar por encima de la altura máxima esperada del colchón de agua en el fondo del tanque, lo cual es necesario para evitar la dilución de la espuma a medida que esta se inyecta al tanque.



Figura 20.0 Arreglo para inyección subsuperficial.

9.6. Aplicación de espuma por sistemas semifijos, fijos y móviles.

9.6.1. Los tanques deben disponer como mínimo de protección con inyección de espuma con sistemas semifijos.

9.6.2. Los sistemas fijos s

tanque y producto que almacena)

9.6.3. Para la selección del diámetro de las tuberías que conducen solución espumante

, se debe tomar en cuenta una velocidad mínima de flujo de 1,83 m/s (6 pies/s) y máxima de 3,05 m/s (10 pies/s), así como una presión mínima disponible a la entrada de la cámara de espuma de 2,8 kg/cm

Nota: Información normada por NRFalmacenamiento de productos inflamables y combustibles.


Figura 20.0 Arreglo para inyección subsuperficial.

Aplicación de espuma por sistemas semifijos, fijos y móviles.

Los tanques deben disponer como mínimo de protección con inyección de espuma con sistemas semifijos.

Los sistemas fijos se instalarán cuando sean requeridos por diseñotanque y producto que almacena) o solicitud directa de PEMEX u organismo s

Para la selección del diámetro de las tuberías que conducen solución espumante , se debe tomar en cuenta una velocidad mínima de flujo de 1,83 m/s (6 pies/s) y máxima de 3,05 m/s (10 pies/s), así como una presión mínima disponible a la

a de la cámara de espuma de 2,8 kg/cm2 (40 lb/pulg2).

Nota: Información normada por NRF-015-PEMEX-2008 Protección de áreas y tanques de almacenamiento de productos inflamables y combustibles.

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Aplicación de espuma por sistemas semifijos, fijos y móviles.

Los tanques deben disponer como mínimo de protección con inyección de

n cuando sean requeridos por diseño (tamaño del

o solicitud directa de PEMEX u organismo subsidiario.

Para la selección del diámetro de las tuberías que conducen solución espumante , se debe tomar en cuenta una velocidad mínima de flujo de 1,83 m/s (6 pies/s) y máxima de 3,05 m/s (10 pies/s), así como una presión mínima disponible a la

2008 Protección de áreas y tanques de

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9.6.4. La protección contra incendio a base de espuma con sistemas semifijos, está compuesta por formadores de espuma de alta contra presión y descargas de espuma, que se encuentran integrados de manera permanente al cuerpo de los tanques que se requieren proteger. Estos sistemas se deben completar, con equipos móviles contra incendio, cuyas características y capacidades sean acordes a las necesidades para atacar un incendio al tanque o tanques de almacenamiento (ver figura 21.0).

9.6.5. Las tuberías de suministro de solución espumante a las cámaras de espuma,

deben tener una pendiente del 1 (uno) por ciento como mínimo, para asegurar el drenado de la tubería hacia la purga localizada en las tomas para camión (ver figura

21.0).

Figura 21.0 Protección contra incendio a base de es puma con sistemas semifijos.



9.6.6. En los sistemas semifijos, las tuberías de alimentación a las cámaras de espuma, deben estar instaladas en el exterior del muro de contención, a una altura mínima de 0,6 m y máxima de 0,9 mtenga prevista la localizla tubería, deben existir las tomas con conexión hembra giratoria de 63,5 mm pulg) de diámetromedio de mangueras contra incendio,viento a favor a la orilla de la banqueta y no deben obstruir paso de la mismabanqueta, su acceso debe estar libre de

Nota: Las mangueras que se van a ocupar para conectar el sisincendio se debe realizar con mangueras que cumplan con las especificaciones de la norma NRF-115-PEMEXpara conexiones para mangueras contra incendios Edición

La imagen muestra una tabla que indica el número mínimo de conexiones hembras giratorias respecto del diámetro de la tubería.


temas semifijos, las tuberías de alimentación a las cámaras de espuma, deben estar instaladas en el exterior del muro de contención, a una altura mínima de 0,6 m y máxima de 0,9 m (ver figura 22.0) hasta el punto en donde se tenga prevista la localización del equipo generador de espuma. En este extremo de la tubería, deben existir las tomas con conexión hembra giratoria de 63,5 mm pulg) de diámetro, para llevar a cabo la alimentación desde el equipo móvil, por medio de mangueras contra incendio, estas tomas deben estar localizadas con el viento a favor a la orilla de la banqueta y no deben obstruir paso de la misma

su acceso debe estar libre de obstáculos (ver figura

Nota: Las mangueras que se van a ocupar para conectar el sisincendio se debe realizar con mangueras que cumplan con las especificaciones de la norma

PEMEX-2006 Mangueras para servicio de contraincendio y la NFPA 1963 Estándar para conexiones para mangueras contra incendios Edición 1998.

Figura 22.0 Tomas de camión.

La imagen muestra una tabla que indica el número mínimo de conexiones hembras giratorias respecto del diámetro

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temas semifijos, las tuberías de alimentación a las cámaras de espuma, deben estar instaladas en el exterior del muro de contención, a una altura

hasta el punto en donde se ación del equipo generador de espuma. En este extremo de

la tubería, deben existir las tomas con conexión hembra giratoria de 63,5 mm (2 ½ , para llevar a cabo la alimentación desde el equipo móvil, por

estas tomas deben estar localizadas con el viento a favor a la orilla de la banqueta y no deben obstruir paso de la misma

22.0).

Nota: Las mangueras que se van a ocupar para conectar el sistema de protección contra incendio se debe realizar con mangueras que cumplan con las especificaciones de la norma

2006 Mangueras para servicio de contraincendio y la NFPA 1963 Estándar

La imagen muestra una tabla que indica el número mínimo de conexiones hembras giratorias respecto del diámetro

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9.6.7. En el sistema fijo de generación de espuma de presión balanceada , el suministro de solución espumante a las cámaras de espuma de los tanques de almacenamiento, se debe llevar a cabo por medio de tuberías independientes, conectadas en un cabezal de distribución. Este cabezal y su tubería de alimentación, se deben dimensionar para manejar el gasto para el tanque de almacenamiento que represente el riesgo mayor. La tubería de alimentación a este cabezal debe tener una válvula manual y una de control automático (ver figura 23.0).

9.6.8. El cabezal de distribución de solución espumante, debe estar conectado al

sistema fijo de generación de espuma (presión balanceada) y mediante tuberías a las cámaras de espuma, del o los tanques de almacenamiento, (ver figura 23.0).

Figura 23.0 Arreglo de inyección superficial y sub superficial por sistema de presión balanceada.

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9.7. Los componentes de los sistemas de presión balanceada (bombas, válvula de diafragma y

válvula de control automático, proporcionador y tablero de control), deben contar con certificación emitido por un Organismo Certificador Acreditado por la EMA(Entidad Mexicana de

Acreditación); Institución avalada por la misma o por una carta de autorización emitida por la propia EMA y/o UL (Underwrite Laboratories) o equivalente o aprobados en términos de la Ley Federal sobre Metrología y normalización y su reglamento, para servicios contra incendio.

9.8. Además de los distanciamientos mínimos especificados en la norma NRF-10-PEMEX-

2004 (ver tabla 4.0 y punto 9.7.9), el cobertizo del sistema de presión balanceada, debe estar colocado en un lugar que no sea susceptible de sufrir daños por contingencias; su construcción se debe llevar a cabo con materiales no combustibles y sus dimensiones deben facilitar la operación y el mantenimiento de los equipos. El cobertizo debe tener una buena iluminación, tanto natural como artificial, ventilación y drenaje pluvial y aceitoso que cumpla con la norma NRF-140-PEMEX-2004 Sistemas de Drenajes (ver punto 9.5 de esta metodología).

9.9. El distanciamiento entre el cobertizo de las bombas contra incendio (sistema de presión

balanceada) y los tanques atmosféricos que contengan productos inflamables debe ser de 76 metros; entre tanques atmosféricos que contengan productos combustibles y el cobertizo de 53 metros.

Referencia NRF-010-PEMEX-2001 Espaciamientos mínimos y criterios para la distribución de instalaciones industriales en centros de trabajo de petróleos mexicanos y organismos subsidiarios.

9.10. El sistema de presión balanceada, debe contar con equipos de bombeo de líquido

espumante principales y de relevo, con características de acuerdo a los requerimientos del riesgo mayor del centro de trabajo (ver figura 24.0). Estas bombas de deben contar con mecanismos para que su arranque sea automático, basándose en condiciones de operación predeterminadas; lo cual significa que si una bomba falla la de revelo debe entrar en automático.

9.11. En las bombas de agua contra incendio y de concentrado espumante accionadas con

motor eléctrico, la alimentación de corriente eléctrica, debe ser a través de un circuito independiente de los servicios operacionales del centro de trabajo; porque puede no haber operación pero si puede ocurrir un incendio o puede ocurrir un incendio y tener que parar la energía eléctrica de los tanques pero las bombas deben estar disponibles, el otro caso es que no haya energía eléctrica y se puede trabajar con el motor de combustión interna.

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Figura 24.0 Sistema de presión balanceada.

9.12. La capacidad de almacenamiento del tanque de liquido espumante para el sistema de presión balanceada, debe ser suficiente para el ataque del riesgo mayor durante al menos una hora de operación, sin reabastecimiento.

9.13. Por ejemplo; Suponiendo que el tanque de riesgo mayor es un tanque de 100Mb se

necesita un gasto de 1 410,26 gpm (ver en tablas 13.0 y 16.0), por lo cual para una hora se multiplica por 60 minutos dando 84 615,6 galones de solución espumante; tomando en consideración que se va a utilizar líquido espumante tipo AFFF(consultar los tipos de líquidos

espumantes y su porcentaje en volumen en las tablas 14.0 y 15.0) con una concentración al 3%, la cantidad de 84 615,6 galones se multiplica por 0.03 (3% volumen de líquido espumante), lo cual da 2 538,7; para cerrar la cantidad, se toma 2 550 barriles líquido espumante para un ataque de un tanque de 100Mb .

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9.14. Sistemas móviles de aplicación de espuma. Para tanques atmosféricos de 31 800 m3 (200 Mb) y mayores se deben utilizar sistemas móviles de aplicación de espuma contra incendio Tipo III (ver definiciones), con monitores móviles de alto gasto y largo alcance y boquillas formadoras de espuma, para cubrir en su totalidad la superficie del tanque, ya que el alcance de la espuma a través de las cámaras instaladas en los tanques es limitado y no puede cerrar sobre toda la superficie del líquido. Los monitores móviles deben tener un alcance que permita su ubicación y operación fuera del círculo de afectación por radiación.

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10. PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO POR ENFRIAMIENTO CON AGU A En caso de haber un incendio del producto almacenado, se va a ir quemando y consumiendo dependiendo de la temperatura de inflamación del producto almacenado, al existir el fuego llega calor al producto que se encuentra más abajo y este se calienta acercándose o llegando a la temperatura de inflamación; además por el calentamiento del producto se calienta el cuerpo del tanque lo que disminuye la resistencia del material y aumenta el riesgo de derrame; el propósito es enfriar el producto almacenado colocando anillos de enfriamiento con agua para disminuir dicho riesgo. El sistema de enfriamiento con agua consiste en colocar anillos con aspersores alrededor del cuerpo del tanque atmosférico para la aplicación de agua de enfriamiento al tanque sin omitir que es un sistema de seguridad y que es parte del sistema, se debe utilizar la aplicación de espuma ya sea superficial o subsuperficial además de ayuda de unidad de alta presión móvil en caso de ser necesario dependiendo la dimensión del tanque y el avance del incendio. Los anillos se colocan a cierta distancia dependiendo de la capacidad del tanque atmosférico, de igual manera llevan instalados aspersores (boquillas de aspersión) con cierto traslape de aplicación de agua para así cubrir toda el área superficial del cuerpo del tanque atmosférico.

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10.1. La protección contra incendio por enfriamiento con agua se lleva a cabo a través de anillos colocados sobre la superficie lateral del tanque para enfriar el recipiente y por conducción se enfríe el líquido almacenado; el enfriamiento se lleva a cabo para reducir la cantidad de volátiles que desprende el líquido almacenado.

10.2. La aplicación de agua de enfriamiento sobre la envolvente de tanques atmosféricos

verticales, se debe llevar a cabo con densidades no menores de 4,1 lpm/m2 (0,1gpm/pie2), de superficie lateral del tanque.

10.3. El cálculo de la cantidad de agua requerida para la protección con enfriamiento con

agua, se debe realizar utilizando los valores de perímetro y altura del tanque, dependiendo de la capacidad del tanque que se va a proteger por sistema de enfriamiento con agua.

10.3.1. Por ejemplo: Para un tanque de 100 Mb, el perímetro es 128,31 m y la altura es

12,61 m (ver tabla 10.0) se multiplica el perímetro por la altura dando la superficie lateral del tanque 1 564,1 m2, y siendo que conozco que el gasto por metro cuadrado debe ser de 4,1 lpm/m2, multiplicamos el valor de la superficie lateral del tanque por el gasto por metro cuadrado dando 6 412,8 lpm y para hacer el cálculo por una hora lo multiplicamos por 60 min dando 384 769 litros (2420 barriles de agua).

10.4. En todos los casos el suministro de agua debe ser suficiente para proteger simultáneamente todas las superficies que se requieran de la envolvente de los tanques de almacenamiento involucrados, directa o indirectamente en un incendio.

10.5. Las bombas de agua contra incendio deben tener capacidad para manejar la suma de

los siguientes gastos: 10.5.1. El gasto requerido para la extinción del riesgo mayor. (generación de espuma por la

aplicación superficial o subsuperficial) (ver tablas 13.0 y 14.0)

10.5.2. El gasto requerido para el enfriamiento de la superficie total de la envolvente del tanque considerado como riesgo mayor.

10.5.3. El gasto requerido para el enfriamiento de las paredes expuestas de los tanques

que colindan con el tanque afectado. Cuando se tenga una separación entre tanques, mayor a la indicada en la sección Distanciamientos Mínimos de esta metodología y como resultado del cálculo del círculo de afectación por fuego, determinado a través de una simulación y con la aprobación del organismo subsidiario correspondiente, podrá omitirse este requerimiento.

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10.5.4. El gasto requerido para la operación de 4 mangueras de 38,1 mm (1 ½ pulg) de

diámetro (500 gpm de agua en total), para el enfriamiento del personal, del equipo contra incendio y de las tuberías de proceso.

10.6. Los tanques atmosféricos de almacenamiento de techo fijo con altura de 9,75 m (32

pies) o mayor, deben poseer un mínimo de dos anillos de enfriamiento; uno ubicado en la parte media del tanque, de manera que la descarga de las boquillas se encuentren ubicadas aproximadamente a 7 metros de altura, medidos a partir de la base del tanque y otro en la parte superior del recipiente, cuyas boquillas descarguen en el último anillo de la envolvente, (ver figura 25.0). Tanques con altura menor de 9,75 metros, únicamente requerirán de un anillo de enfriamiento en la parte superior del tanque, cuyas boquillas descarguen en la parte superior del último anillo de la envolvente.

Figura 25.0 Anillos de enfriamiento.

10.7. En los tanques atmosféricos de techo flotante con anillo atiesador (ver definiciones), se deben instalar anillos de enfriamiento en la parte superior e inferior del anillo mencionado, para asegurar que se moje toda la superficie de la pared del tanque a una densidad de 4,1 lpm/m2 (0,1 gpm/pie2) de acuerdo a lo siguiente:

10.8. Uno en la parte superior del tanque para cubrir el area de la envolvente por arriba del

anillo atiesador, cuyas boquillas descarguen en la parte superior del último anillo de la envolvente. En este caso, las boquillas instaladas en este anillo, también deben enfriar las laminas de acero donde se encuentran colocadas las cámaras de espuma, (ver

figuras 13.0 y 26.0).

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10.9. Otro anillo colocado abajo del anillo atiesador, para cubrir la mitad del area comprendida entre el anillo atiesador y la parte baja del tanque.

10.9.1. Un último anillo colocado a una altura de 7 m, para complementar el enfriamiento

de la envolvente.

Figura 26.0 Enfriamiento en tanques con anillo atie sador

10.10. Con el mismo criterio de diseño, en los tanques atmosféricos de almacenamiento que posean más de un anillo atiesador, se debe colocar un anillo debajo de cada uno de ellos, dimensionados de manera que la suma de los volúmenes manejados por dichos anillos, cumplan como mínimo con la densidad especificada en el punto 10.2 de esta metodología.

10.11. Los anillos de enfriamiento se deben seccionar de acuerdo a los siguientes criterios:

10.11.1. Para tanques de 477 m3 a 1 590 m3 (3Mb y 10Mb) de capacidad

respectivamente, los anillos deben ser completos, sin seccionamientos, con una tubería de alimentación común para los anillos de enfriamiento.

10.11.2. Para tanques de 2 385 m3 a 8 745 m3 (15Mb y hasta 55Mb) de capacidad

respectivamente, debe tener cuando menos dos anillos de enfriamiento a diferentes alturas, los anillos se deben dividir en dos secciones de manera que la sección superior e inferior de un mismo cuadrante, tengan una alimentación común de agua, por lo que para este caso, se debe disponer de dos alimentaciones de agua, (ver figura 27.0).

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10.11.3. Para tanques de 12 720 m3 (80Mb) de capacidad y mayores, debe tener cuando menos dos anillos de enfriamiento a diferentes alturas, los anillos se deben dividir en cuatro secciones, de manera que la sección superior e inferior de un mismo cuadrante, tengan una alimentación común de agua, por lo que para este caso se debe disponer de cuatro alimentaciones de agua, (ver figura 28.0).

10.12. Para suministrar agua a la tubería inferior y superior de cada segmento de anillo de

enfriamiento, se debe instalar una tubería de alimentación independiente conectada a la red de agua contra incendio, provista de una válvula de control automático para servicio contra incendio listada por UL-260* y otra diametralmente opuesta operada manualmente con filtros tipo “ Y ” para retener partículas de 3mm de diámetro y mayores. Las válvulas deben estar localizadas en un punto en donde la acción de los vientos dominantes, no exponga al personal que las opere y libres de riesgos de afectación por radiación o incendio, (ver figuras 27.0 y 28.0).

* UL-260 Norma de válvulas para servicio contra incendio para tubería seca y mojada.

10.13. Se debe tener un manómetro y válvula para prueba al menos cada cinco años (según NFPA-25+), de la red de agua contra incendio, para verificar que esta garantice la demanda de agua requerida para el riesgo de una área o equipo a proteger. El diseñador debe proporcionar la presión estimada en el punto de localización del manómetro de acuerdo al cálculo hidráulico, para su comparación con el valor registrado durante las pruebas posteriores a la red. Las pruebas de flujo se deben hacer con flujos representativos de los que se espera durante un incendio, para comparar las características de perdida por fricción en la tubería de acuerdo a las características de ésta, la edad de la misma y los resultados de las pruebas de flujo, anteriores. Cualquier muestra de deterioro de flujo y la presión disponibles, debe ser de inmediato investigado y realizar los trabajos necesarios para garantizar que el flujo y la presión requerida, estén disponibles en cualquier momento. El diámetro de la válvula de prueba debe ser determinado por el diseñador, de manera que represente un flujo representativo del estado de la red y este se refleje en la presión registrada por el manómetro de prueba. Este arreglo es indispensable para verificar el estado de las tuberías y comportamiento de la red durante todo el periodo de vida del sistema contra incendio (ver figura 27.0 y 28.0). + NFPA 25: Inspección, prueba y mantenimiento de Sistemas de protección contra incendios a base de agua.

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Figura 27.0 Ubicación de las válvulas manuales y de control automático para Tanques Verticales de 15 Mb a 55 Mb.

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Figura 28.0 Ubicación de las válvulas manuales y de control automático para tanques verticales de 80 Mb y mayores.

10.14. Las válvulas de admisión de agua a los anillos de enfriamiento, se deben identificar con el número del tanque al que prestan servicio; esto es para identificar las tuberías a que corresponden, cuando hay varios tanques dentro de un solo dique.

10.15. Todos los anillos o sectores de anillo de enfriamiento, deben estar provistos de purgas

de 2,54 cm (1 pulg) de diámetro, localizadas en la parte más baja de las tuberías, fuera del dique de contención y que garantice el drenado total de dicha tubería, con una pendiente de 0.25% (ver figura 29.0), se sugiere también una bajada directa a un registro que colinde con el cuerpo del tanque.

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Figura 29.0 Purgas de anillos de enfriamiento.

10.16. Para el enfriamiento de la envolvente de los tanques atmosféricos de almacenamiento,

se deben emplear boquillas de aspersión de chorro plano (ver figura 30.0), (listadas por

Underwrite Laboratories), conexión macho NPT (ver figura 30.0), colocadas en la parte superior (lomo) de la tubería de alimentación para evitar obstrucciones. El arreglo debe considerar sockolet o medio cople de clase 3 000 lb/in2, niple con un extremo plano y otro cople clase 3 000 lb/pulg2 y con ambos extremos roscados, (ver figura 31.0). Al sockolet o medio cople, niple y cople roscado unidos por soldaduras, se les debe aplicar el recubrimiento galvanizado una vez prefabricadas todas las piezas.

Figura 30.0 Boquilla de aspersión de chorro plano y sockolet.

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Figura 31.0 Arreglo típico de boquillas de aspersió n de chorro plano.

10.17. Las boquillas de aspersión de chorro plano, deben ser de bronce o de acero inoxidable,

de acuerdo a los requerimientos de Pemex u Organismo Subsidiarios, el ángulo de aspersión de 90° a 130 ° como máximo, con patrón de rociado del tipo rectangular y de impacto medio o según las características del fabricante.

10.18. Para determinar el número de boquillas de aspersión, se debe dividir el perímetro del

tanque (tabla 10.0) entre la longitud de cobertura que proporciona la esprea, considerando un 15 por ciento de traslape a cada lado (ver figura 32.0).

10.19. Las boquillas de aspersión deben estar separadas de la pared del tanque a 60 cm como mínimo y a 90 cm como máximo; tal y como se muestra en la figura 32.0.

10.20. La longitud de cobertura de las boquillas de aspersión, se determinara con base en el

ángulo de cobertura y la distancia entre la descarga de la boquilla y la envolvente del tanque.

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Figura 32.0 Espaciamiento de boquillas de aspersión .

10.21. Para el dimensionamiento de las tuberías de los anillos de enfriamiento, se deben

tomar en cuenta velocidades máximas de flujo de 4,57 m/s (15 pies/s) y un diámetro mínimo de tubería de 6,35 cm (2 ½ pulg).

10.22. Las tuberías a los sistemas de aspersión deben ser de acero inoxidable o de acero al

carbón (ASTM A-53*) con recubrimiento galvanizado. Para el uso de acero inoxidable, se debe asegurar una concentración de cloruros en el agua, menor a 50 pmm (partes por

millón) a una temperatura de 50°C.

* ASTM A53/A53M-12 especificación normalizada para tubos de acero negro e inmersos en caliente, galvanizados, soldados y sin costura.

10.23. Se debe evitar la instalación de tuberías menores de 635 mm (2 ½ pulg) de diámetro,

en los arreglos de los sistemas de enfriamiento para tanques atmosféricos excepto para la alimentación individual de cada boquilla de aspersión.

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11. EJEMPLO DE APLICACIÓN Se desarrolla un ejemplo, para visualizar la aplicación de dicho trabajo. Partiendo de los siguientes datos iniciales. Se quiere almacenar Pemex Diesel en un tanque de techo fijo de 10 mil barriles en la ciudad de México, la zona norte para dar servicio a autobuses de la terminal del norte en la zona de Lindavista. Este ejemplo solo es una suposición. Propiedades del producto que vamos a almacenar, en la Tabla 1.0 Propiedades de los líquidos inflamables y combustibles.

PRODUCTO Densidad Temperatura de Ebullición

Punto de Fusión

Punto de Inflamación

Solubilidad en Agua

Medios de Extinción Adecuados

g/cm3 °C °C °C g/l

PEMEX DIESEL 0,88 175 -5 62 No soluble CO2,espuma y polvo seco

Conociendo la temperatura del punto de inflamación se puede clasificar al Pemex Diesel como un líquido combustible Clase III-A, puesto que la temperatura del punto de inflamación se encuentra entre 60°C y 93°C, se con sultó la figura 1.0 Clasificación de los líquidos inflamables y combustibles. Localización territorial. Sabiendo la localización territorial, para este ejemplo es en zona habitacional, por lo que se deben considerar los riesgos que implica esta instalación. Como la instalación que se propone no está cerca de alguna planta de proceso, determinamos que el riesgo por ser zona habitacional debe ser como de zona administrativa y estacionamientos, por lo que respecto a la tabla 4.0 (Espaciamientos mínimos entre instalaciones industriales de proceso, almacenamiento y distribución) la distancia deberá ser como mínimo de 76 metros a partir del dique de contención.

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94

Dique de contención Se calculará el área para el dique de contención. Un solo tanque, la capacidad volumétrica del dique debe ser igual o mayor a la capacidad total nominal del tanque atmosférico, significa, que en caso de derrame se debe contener todo el producto almacenado en el tanque, además de, considerar un por ciento en volumen de agua que se utiliza en caso de incendio. Datos respecto de la tabla 6.0. Volumen, Superficie y Tamaño de los diques de contención para un tanque considerado dentro de un dique.

Capacidad

del Tanque

Diámetro Altura Volum

en del

tanque

hasta

1,70m

Volumen

total del

dique

incluido el

tanque hasta

1,70m

Superficie del dique

D I Q U E S

del tanque del tanque

Altura Largo Ancho

b m3 m pies m pies m

3 m

3 m

2 ft

2 m pies m pies m pies

10 000 1 590 12,9 42,5 12,2 40 224 1 814 1 067 11 486 1,70 5,6 32 107,2 32 107,2

Procedimiento para cálculo de dimensiones de dique de contención.

El volumen se obtiene de la siguiente manera utilizando la ecuación 3.0

V = π 'd2) ∗ h

V= 100 000 barriles = 15 900 m3 volumen nominal del tanque. d= 12,95 metros h= 1,70 metros: porque se calculara hasta la altura máxima que puede tener el dique. Sustituyendo el diámetro en la ecuación 3.0

V = π '12,95m2 ) ∗ 1,70m

V = 224,05m0 El volumen de 224,05 m3 es el volumen del tanque hasta 1,70 m de altura. Sumamos este volumen con el volumen propio del tanque.

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95

Volumen = 1590m0 + 224,05m0 Volumen = 1814,05m0 Suponemos que el dique será un cuerpo cuadrangular el Largo y el Ancho son iguales; por lo tanto decimos que: Largo = Ancho = Largo Por lo que Volumen = LargoxAltura Despejando Largo2 Largo =pqrstuvwrxsyz

Sustituyendo valores Largo = �A�W,GDtE�,FGt = 1067,09m

Largo2 = Área total del dique Area total del dique = 1 067,09 m2

Largo = H1067,09m = 33m Largo= 33 m Ancho = 33 m Altura = 1,70 m

El dique de contención debe tener salidas de emergencia que deben por lados opuestos escaleras con barandal y por los otros dos lados opuestos escalones empotrados.

No es obligatorio que tenga accesos vehiculares contra incendio al interior del dique ya que no es un tanque de grandes dimensiones y bien los bomberos cubrirían la zona de incendio desde fuera del dique.

El patio del dique debe tener dos tipos de drenajes, pluvial y aceitoso; los registros para drenaje aceitoso deben contar con sello hidráulico, así mismo el drenaje aceitoso debe salir a una separación de fluidos que este por fuera del dique para que a través de una tubería abierta a media caña y por densidad de los fluidos se haga la separación.

Cada drenaje debe tener válvulas de bloqueo por fuera del dique y estas estar a una altura de 90 cm sobre el nivel del piso, para su fácil manipulación, además de tener claras indicaciones de abierto y cerrado.

Las purgas del tanque deben dar directamente a un registro de drenaje pluvial; el terreno debe tener pendiente en modo de facilitar el transporte.

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96

Capacidad de drenaje pluvial

Cálculo de cantidad de agua captada en base a datos pluviométricos de la zona, los datos son: intensidad de lluvia, duración de la lluvia con un periodo de retorno de 20 años, coeficiente de escurrimiento del terreno, la superficie, y la inclinación del terreno.

Procedimiento para el cálculo de drenaje pluvial (diámetro de la tubería).

I = 2.778KJ$

El coeficiente de escurrimiento C se obtiene de la tabla 5.0. Dependiendo de las condiciones de la superficie (material) es el coeficiente de escurrimiento que le corresponde.

La intensidad de lluvia “I”, se obtiene del plano de Isoyetas, como, se muestra en la figura 5.0.

La zona de estudio es cercano a Lindavista y leyendo en el Plano de Isoyetas´, I=34 mm/hr para un periodo de retorno de 20 años y un tiempo de duración de de la lluvia de 60 min.

La superficie (A) la calculamos cuando se hizo la longitud de los diques, siendo A= 1 067 m2.

Ahora utilizando la Formula de Manning

� = � N�EOM�

Ecuación de Continuidad

I = �$

del Área

$ = ��4

Dando

D= X WTUYMZ[�E\M�]

Ahora tomando en consideración lo siguiente

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97

I = ^"2&�; ^"2&�(�5��%353&"%3ó ó^"2&�(�$ á�3232(��3�2#�2.

Análisis pluvial.

I = 2.778KJ$

Q=2,778 (0,95)(34 mm/hr)(0,01067 ha)= 0,96 litros/segundo

Q= 57,6 litros/minuto.

= X 4 ∗ 57,6� � �0,95N�EOM��

Para el cálculo del factor de fricción (S), utilizamos formulas de la siguiente referencia, Comisión

Nacional del Agua, Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento, alcantarillado pluvial,

diciembre de 2007 www.cna.gob.mx.

Siendo la siguiente formula perdida de carga por fricción (m) es igual a la pendiente de fricción

(adimensional) multiplicado por la longitud del tramo (m).

ℎ = O!

También sabiendo que la perdida de carga por fricción (m) se calcula con la siguiente formula.

ℎ = { �2#

Siendo V la velocidad (m3/seg), y g la gravedad (9,81 m/seg

2).

K es el coeficiente de perdida que para nuestro caso es 0,1

Conociendo el gasto a través del análisis pluviométrico obtuvimos 0,96 litros/segundo lo que es igual a

0,96 m3/s

Sustituyendo en la ecuación de continuidad

� = I$ = 0,96�321067�2 = 0,0009�/2

ℎ = 0,1 ∗ 0,0009�/22 ∗ 9,81�/2 = 4,9�10}C O = ℎ! = 4,9�10}C33 = 1,5�10}�G

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98

Es un valor insignificante que tiende a ser cero, pero no puede ser cero pues anularía la ecuación del

cálculo del diámetro.

D= X ~∗��,��Y ��,��]

= �, �~�� =15 cm diámetro =tubería de 6 pulgadas.

Aplicación de espuma Parara determinar si nuestro tanque requiere de aplicación superficial y también de aplicación subsuperficial, se consulta la tabla 12.0. Protección contra incendio a ataques de almacenamiento de acuerdo al producto contenido. Entonces nos indica que debemos utilizar inyección superficial e inyección subsuperficial para la protección de contra incendio en este tanque. Inyección superficial Necesita tener dos cámaras formadoras de espuma tipo II ya que la especificación en esta metodología es que debe haber una cada 24,4m de manera equidistante y siendo que el perímetro de nuestro tanque es de 40,69m (consultar tabla 10.0.), requerimos una cámara, ya que por la densidad de aplicación de 4,10 lpm/m2 es suficiente para la superficie que debe cubrir, además de contar con un acceso de escaleras que te lleve a la cima del tanque para mantenimiento de estas cámaras, las escaleras deben ser en redondel al tanque. Ya que es un tanque de techo fijo y por el calor y el llenado y vaciado del tanque se producen vapores, la cámara formadora de espuma debe tener sello de cristal de 40 psi, para impedir que los vapores invadan la línea de contra incendio para las cámaras formadoras de espuma.

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99

En la siguiente tabla se muestran los gastos de líquido espumante y de solución espumante.

Capacidad del Tanque Cámaras de

espuma tipo

II


espumante enriquecido

b m3 Cantidad lpm gpm

10 000 1 590 1 536,91 141,86


espumante requerido

por cada cámara de

espuma

Capacidad nominal de la

cámara de espuma

seleccionada

Diámetro de la placa de

orificio o orificio

integrado

lpm gpm lpm gpm mm pulg

539,91 141,86 643,41 170 28,46 1,12

En la siguiente tabla se muestran los líquidos espumantes que se pueden utilizar para el hidrocarburo que tenemos almacenado.



FFFP Fluoroprotéico (Film Forming Flouroprotein Foam Concentrates)

3 ó 6

AFFF (Aqueous Film Forming Foam) 3 ó 6


3 x 3 por ciento AR AFFF (Tipo Alcohol)* 3

1 x 3 por ciento AR AFFF Tipo Alcohol. (Alcohol Resistant)* 1

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100

Aplicación subsuperficial de espuma

Para la aplicación subsuperficial de espuma se debe calcular la contrapresión a la que se debe inyectar el líquido espumante.

Calculo de contrapresión

1�� "�80%�(� 23("("��" = 12720�0.88116,70 = 95,91�#/%� La máxima contrapresión que puede generar el formador de espuma de alta contrapresión debe ser un 25 % más sobre la contrapresión del líquido que se almacena, 120 Kg/cm 2.

La densidad de aplicación debe ser de 4,10 lpm/m2.

En la siguiente tabla se muestra el número de puntos de inyección que se necesitan para nuestro tanque, además del gasto de solución espumante, así como el diámetro de la tubería que se necesita para dar el gasto requerido para la aplicación subsuperficial utilizando formador de espuma de contrapresión.

Capacidad del tanque

Número de

puntos de

inyección


espumante requerido

b m3 Cantidad lpm gpm

10 000 1 590 1 536,91 141,86

Gasto de solución

espumante requerido por


Gasto de espuma por


en base a una expansión

de 4:1

Diámetro de la tubería

ampliada para la

conducción de espuma

en cada punto de

inyección

lpm gpm lpm gpm mm pulg

536,91 141,86 2 147,64 567,44 152,40 6

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101

Debe haber un sistema de presión balanceada y para dar el suministro al ataque a base de espuma y debe contar con un tanque de liquido espumante al menos de 255 galones para una hora de ataque.

Cálculo 141,86#5��60� = 8511,6#"��&3�3�" (�$��"��"%3� �2"�3%

5��&" &�8511,6#"��0.03 = 255#"�(�$��.

Enfriamiento con agua

Por la altura del tanque se deben instalar dos anillos completos sin seccionamiento interconectados a la misma línea de alimentación de agua, siendo que la tubería debe ser de 2 ½ pulg de diámetro además deben tener una pendiente de 0.25 %, los anillos deben estar separados del tanque a una distancia de 60cm y se debe contar con un traslape del 15 % entre cada una de las espreas, suponiendo un ángulo de cobertura de 90°.

Se sabe que un triangulo equilátero tiene tres ángulos de 90° y la longitud de cada uno de sus lados es la misma, bajo esta información se dice que la cobertura es de 0.6 m y considerando el traslape del 15% entonces:

0,60��0,85 = 0,51�á��"(�%��&��"%� &�"2�"5�

5��í��&��(��&" 4��á��"(�%��&��" = ú��(��4�3��"2 ú��(��4�3��"2 = 40,69�0.51� = 80��4�3��"25��%"("" 3��

Para el cálculo de la cantidad de agua que se utiliza por los anillos se hace de la siguiente manera:

5��í��&��(��&" 4��"�&��"(��&" 4�� = 2�5��3%3��"&��"� 2�5��3%3��"&��"� = 40,69��12,19� = 496�

2�5��3%3��"&��"��(� 23("((�"5�3%"%3ó ��5�/�2� 496��4,1 �5��2 = 2033�5��60min = 122018�3&��2 = ��

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102

CONCLUSIONES

En conclusión este trabajo es una herramienta que puede ser muy útil para personal de PEMEX o empresas que vayan a realizar algún servicio de revisión, actualización y/o construcción de sistemas contra incendio en tanques atmosféricos. Además este trabajo recopila la información mínima requerida para cualquiera de los servicios mencionados en el párrafo anterior. Cabe resaltar que para revisión o actualización ya existen los sistemas contra incendio instalados en la zona; quizás no cumpla con lo marcado por la norma de referencia NRF-015-PEMEX-2008 que es la norma en la que esta guiando este trabajo, pero la persona o grupo de trabajo debe tener criterio para poder dar un resultado apoyándose también de un estudio de análisis de riesgos en base a lo que no cumple el sistema contra incendio directamente con lo marcado en la norma o este trabajo; es importante recordar que la Norma NRF-015-PEMEX-2008 es solo una norma de referencia. Este trabajo recopila información de varias normas y estándares de modo que se puede utilizar como guía directa, además que cada sección que da datos importantes enseguida aparece la referencia bibliográfica. Para hacer una revisión se recomienda la guía para inspección del sistema contra incendio para tanques atmosféricos que se agrega como “Anexo A”. El haber realizado este trabajo deja como experiencia que la búsqueda de información de un tema en específico es inmensa, además que todo está normado por alguna entidad regulatoria, puede ser nacional o internacional; el cumplimiento de las recomendaciones que dan las normas de seguridad minimiza los riesgos y previenen un combate en caso del más alto riesgo. El incumplimiento de esta norma en una instalación pone en riesgo la seguridad de la locación, además de no cumplir con las normas nacionales. Económicamente invertir en la seguridad preventiva es mucho más barato que tener una pérdida económica por el incendio de un tanque con producto además de la instalación, el impacto al medio ambiente y en el peor de los casos pérdidas humanas. La seguridad es más que una exigencia en cumplimiento por normatividad; es una manera de hacer las cosas bien y previniendo los posibles escenarios; detenerse un poco y pensar en que puede pasar es la diferencia.

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103

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

NOM-001-STPS-2008: Edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de trabajo-Condiciones de Seguridad.

NOM-002-STPS-2000: Condiciones de seguridad-Prevención, protección y combate de incendios en los centros de trabajo.

NOM-026-STPS-2008 Colores y señales de seguridad e higiene, e identificación de riesgos por fluidos conducidos en tuberías.

NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades de Medida.

NRF-009-PEMEX-2004 Identificación de productos transportados por tuberías o contenidos en tanques de almacenamiento.

NRF-010-PEMEX-2004 Espaciamientos mínimos y criterios para la distribución de instalaciones industriales en centros de trabajo de petróleos mexicanos y organismos subsidiarios.

NRF-015-PEMEX-2008 Protección de áreas y tanques de almacenamiento de productos inflamables y combustibles.

NRF-017-PEMEX-2007 Protección catódica en tanques de almacenamiento.

NRF-038-PEMEX-2005 Caminos de acceso a instalaciones petroleras.

NRF-048-PEMEX-2007 Diseño de instalaciones eléctricas.

NRF-072-PEMEX-2004 Muros contra incendio.

NRF-113-PEMEX-2007 Diseño de tanques atmosféricos.

NRF-115-PEMEX-2006 Mangueras para servicio contra incendio.

NRF-116-PEMEX-2007 Materias primas contra incendio: polvos químicos y líquidos espumantes.

NRF-119-PEMEX-2008 Vehículos contra incendio.

NRF-125-PEMEX-2005 Sistemas fijos contraincendio: cámaras de espuma.

NRF-128-PEMEX-2007 Redes de agua contra incendio en instalaciones industriales terrestres, construcción y pruebas.

NRF-140-PEMEX-2005 Sistemas de drenajes.

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104

NRF-158-PEMEX-2006 Juntas de expansión metálicas.

NRF-207-PEMEX-2009 Membranas internas flotantes para tanques de almacenamiento atmosféricos.

Emerging Contaminants-Perfluorooctane Sulfonate (PFOS) and Perfluorooctanoic Acid (PFOA), May 2012, United States, Enviromental Protection Agency, Solid Waste and Emergency Response (5106P), EPA 505-F-11-002.

Acidos perfluoroaluilos ¿Qué nos está diciendo la evidencia?, Estados Unidos, Enviromental Protection Agency, Ciencia & Trabajo, Año 9, Número 26, octubre-diciembre 2007, www.cienciaytrabajo.cl, A80/A87.

Diseño de plantas y espaciamientos para instalaciones petroleras y químicas.- industrial risk insures (IRI). Junio 1996 (Plant layaout and spacing for oil and chemical plants).

Espaciamientos minimos para instalaciones de refinerías y plantas petroquímicas.- seminar, society of fire protection engineers, (Hydrocarbon Processing), Nov. 1981. (Minimum spacing for refinery and petrochemical plants).

EJMA 9ª Ed. 2011, Estándar de la Asociación de fabricantes de juntas de expansión (Standards of the expansión joint manufacturers association, inc).

NFPA 11, standard for Low, Medium and High Expansion Foam (Estandar espuma de baja mediana y alta expansion. Edición 2002).

ASTM A53/A53M-12 especificación normalizada para tubos de acero negro e inmersos en caliente, galvanizados, soldados y sin costura.

API-650 “Materiales”. Diseño, montaje y construcción de tanques soldados de acero.

Los cálculos y datos de ingeniería cumplen con lo indicado en la NOM-008-SCFI-2002.

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105

ANEXOS

Anexo A: Guía para inspección del sistema contra incendio para tanques atmosféricos

Punto,

Tabla o

Figura

Descripción Revisado

¿Qué producto se almacena o se va a almacenar?

Figura 1.0 ¿Este líquido es un líquido inflamable o combustible?

Sí el producto ya existe almacenado, ¿Cuál es la capacidad del tanque?

Tabla 4.0 En las fronteras del dique que instalaciones hay y que distancia tiene

en metros de cada de ellas.

9.2.3. Determina en base a las instalaciones de los alrededores si hay un

riesgo moderado; riesgo intermedio o riesgo alto.

Tabla 3.0,

9.2.2.

Sí a los alrededores hay tanques de almacenamiento.

Tabla 2.0 Observa el dique de contención ¿Cuántos frentes de ataque tiene?

9.3.3.2.

Figura 2.0

Mide la altura del dique dentro del tanque y fuera del tanque.

Revisa las condiciones del dique, principalmente la hermeticidad,

respecto al concreto y a las juntas de expansión.

9.3.3.5. al

9.3.3.7.

Juntas de expansión entre cada bloque de concreto del dique.

9.3.3.9. Revisa cuantos puntos de aterrizaje de corriente eléctrica tiene el

tanque.

Tabla 5.0 Sí el tanque se encuentra compartiendo dique con otros tanques.

Figura 4.0 Revisa que cada patio del dique tenga al menos un registro de drenaje

pluvial y dos de drenaje aceitoso.

Tabla 6.0,

9.3.4.

Para calcular que el dique cumple con la capacidad mínima de

almacenamiento utiliza el procedimiento de cálculo, para determinar la

capacidad de almacenamiento.

Utiliza la tabla 6.0 para conocer los datos de los tanques dependiendo

de su capacidad.

9.3.5. Para el dique de contención. Ubica que tengas accesos peatonales.

Tabla 7.0,

9.4.

Para el dique de contención. Ubica que tengas rampas de acceso para

vehículos contra incendio hacia el interior del dique.

9.5. Revisa el sistema de drenajes del dique de contención de drenaje

pluvial y drenaje aceitoso.

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106

Punto,

Tabla o

Figura


9.5.20. Para calcular sí el diámetro de la tubería del drenaje pluvial es la

correcta.

Tabla 12.0 Para la protección con espuma se determina dependiendo del líquido

almacenado y el tipo de tanque; con esto se determina si se debe

aplicar inyección superficial y también inyección Subsuperficial.

Aplicación superficial de espuma.

9.7.2. al

9.7.3.4.

Verifica que concentrado espumante utilizan en la instalación y revisa

la calidad y cumplimiento del líquido espumante.

9.7.4.2. Cámaras formadoras de espuma instaladas en la parte superior con

espaciamiento no mayor a 24,40 m.

9.7.4.3. Tanques de techo fijo. Cámaras formadoras de espuma con sello a

ruptura de presión de 40 psi.

Tabla 13.0 Dependiendo de la capacidad del tanque. Ubicar el número de cámaras

instaladas y verificar el gasto que deben dar las cámaras de espuma.

9.7.4.9.

Figura 9.0

Verifica que cada cámara tenga una alimentación independiente

(tubería) a partir del dique hasta la misma cámara.

9.7.4.11. Calculo de la cantidad de espuma que se debe aplicar en tanques

atmosféricos y de techo cónico flotante.

9.7.4.18.

Figuras

13.0 y

14.0

Verificar el sistema de drenado de agua de lluvia sobre los techos de

los techos de los tanques.

9.7.4.19.

Figura

15.0

Canastilla fija a la pared del tanque para mantenimiento de cada

cámara de espuma.

Tablas

14.0 y

15.0

Para determinar la concentración que se debe utilizar, dependiendo

del tipo de producto almacenado y el liquido espumante.

Aplicación subsuperficial de espuma.

9.7.5.1. Ubicar si el tanque tiene instalados formadores de espuma de alta

contrapresión; estos deben estar a un distanciamiento no mayor a

24,40m uno del otro.

9.7.5.3. Calcula la contrapresión ejercida por la columna del fluido que

almacena el tanque hasta la toma de agua o la pipa. La mínima presión

disponible del agua debe ser de 100 psi.

Tabla 16.0 Para determinar el número de puntos de inyección con formadores de

espuma de alta contrapresión y el gasto de solución espumante que

utilizaras dependiendo de la capacidad del tanque.

9.7.5.11. Dependiendo de la capacidad del tanque la inyección subsuperficial

debe ser de 6m mayores de 20 Mb y de 3m menores de 20Mb.

Figura

20.0

Los puntos de inyección subsuperficial deben tener un arreglo en la

tubería; válvula de compuerta, disco de ruptura, válvula check y purga.

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107

Punto,

Tabla o

Figura


Dependiendo del diseño o el análisis de riesgos se determina si hay o

no sistema semifijo contra incendio.

9.7.6.3. En caso de haber sistema semifijo. Se utilizan cámaras de espuma con

una presión mínima de 40 psi.

Figura

22.0

Las tuberías de alimentación deben estar instaladas al muro de

contención con tomas de 2 ½ pulg.

Sistema de presión balanceada.

9.7.6.7 al

9.7.12.

Debe haber una instalación que proporcione el gasto requerido para un

combate de riesgo mayor; este debe contar con bombas eléctricas y de

relevo, debe ser de control automático y debe poder manejarse en

modo manual también.

9.7.13. Ejemplo de sistema de presión balanceada.

Sistemas móviles de aplicación de espuma.

9.7.14. Para tanques mayores a 200 Mb se utilizan monitores móviles de alto

gasto y largo alcance.

Protección contra incendio por enfriamiento con agua.

9.8.1. Utiliza anillos de enfriamiento colocados alrededor del tanque.

9.8.2.2. Cantidad de agua requerida para la protección con enfriamiento con

agua. Ejemplo.

9.8.5.

Figura

25.0

Tanques atmosféricos de techo fijo con altura de 9,75m o mayor debe

tener 2 anillos de enfriamiento como mínimo.

9.8.8. Criterios de colocación de anillos de enfriamiento dependiendo de su

capacidad.

Figuras

27.0 y

28.0

Válvulas manuales y de control automático para los anillos de

enfriamiento.

9.8.13. al

9.8.20.

Boquillas de aspersión.

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