Seguridad en Almacenamiento: Enfriamiento de Tanques Según NFPA y API

Introducción

El uso de agua como medio de enfriamiento en tanques de almacenamiento de hidrocarburos y productos químicos inflamables es una estrategia clave para la mitigación de incendios y el control térmico en instalaciones industriales. Este artículo explora las mejores prácticas para el enfriamiento de tanques de almacenamiento, incluyendo tanques de techo fijo, flotante, recipientes horizontales, verticales y esferas, conforme a las normativas NFPA 15, API 2001, API 2030 y API 2021. Adicionalmente, algunas empresas petroleras, como PDVSA y Pemex, cuentan con normativas internas que establecen criterios particulares en el diseño y operación de estos sistemas.

Importancia del Enfriamiento en Tanques de Almacenamiento

Los sistemas de enfriamiento con agua cumplen varias funciones críticas:

• Prevención del sobrecalentamiento: Reducen la temperatura de la superficie del tanque para evitar igniciones espontáneas.

• Protección estructural: Evitan la pérdida de integridad mecánica del tanque debido a la exposición prolongada a altas temperaturas.

• Reducción del efecto de radiación térmica: Disminuyen la transmisión de calor entre tanques en eventos de incendio.

• Control de incendios: Apoyan las estrategias de extinción de incendios mediante enfriamiento indirecto y reducción de vapores inflamables.

Normativa Aplicable

NFPA 15 - Sistemas de Rociadores de Agua

La NFPA 15 establece los requisitos para los sistemas de enfriamiento con agua en instalaciones industriales, incluyendo:

• Diseño e instalación de sistemas de rociadores para la protección contra incendios.

• Métodos de aplicación de agua en tanques de almacenamiento.

• Caudales mínimos y cobertura de los sistemas de enfriamiento.

API 2001 - Protección contra Incendios en Instalaciones de Almacenamiento y Manejo de Hidrocarburos

• Define estrategias para la mitigación de incendios en tanques de almacenamiento.

• Establece la necesidad de enfriamiento con agua como una medida preventiva y de control.

• Recomienda el uso de sistemas de rociadores y monitores de agua para la protección de tanques expuestos a radiación térmica.

API 2030 - Guía para la Evaluación de Riesgos en Instalaciones de Almacenamiento de Hidrocarburos

• Incluye el análisis de escenarios de incendio y la necesidad de enfriamiento.

• Proporciona criterios para determinar la cantidad de agua necesaria para evitar la propagación del fuego.

API 2021 - Directrices para la Protección de Tanques Esféricos y Recipientes Horizontales y Verticales

• Especifica la aplicación de sistemas de enfriamiento en esferas de almacenamiento de gases licuados y recipientes horizontales y verticales.

• Indica los criterios de distribución del agua para evitar la falla estructural por exposición al calor extremo.

Normativas Internas de Empresas Petroleras

Empresas petroleras como PDVSA, Pemex y otras operadoras internacionales establecen criterios específicos en sus normativas internas para sistemas de enfriamiento. Estos criterios pueden incluir:

• Parámetros adicionales de presión y caudal de agua.

• Diseño de sistemas de rociadores específicos para cada tipo de tanque.

• Estrategias de activación y tiempos de respuesta ante emergencias.

• Procedimientos de inspección y mantenimiento más estrictos que los establecidos en normas internacionales.

Métodos de Aplicación del Agua de Enfriamiento

Los sistemas de enfriamiento con agua pueden implementarse de diversas formas, dependiendo del tipo de tanque:

Tanques de Techo Fijo

• Aplicación mediante rociadores perimetrales y monitores de agua.

• En tanques verticales de combustible incendiados, se debe enfriar la pared del tanque para evitar que la misma colapse, pero teniendo mucho cuidado de no inyectar agua dentro del tanque, ya que esto podría ocasionar la generación del boilover.

• Caudal recomendado de 8.1 L/min/m² (0.2 gpm/pie²) de superficie expuesta.

• Enfriamiento continuo en caso de incendio en tanques vecinos con un caudal recomendado de 4.1 L/min/m² (0.1 gpm/pie²).

• En patios de tanques, los sistemas de tuberías con rociadores pueden estar seccionados o divididos de forma tal que se disponga de un ramal de tuberías con rociadores para cada cuadrante del tanque. Esto tiene la finalidad de optimizar el uso de agua y enfriar los cuadrantes del tanque que estén efectivamente bajo radiación térmica.

• En los techos de los tanques sometidos a radiación térmica, es necesario contar con sistemas de enfriamiento adecuados. El suministro de agua al techo de estos tanques puede realizarse mediante monitores de agua, asegurando la cobertura uniforme y la protección estructural.

Tanques de Techo Flotante

• Uso de anillos de rociadores para enfriar la pared del tanque.

• En la zona del sello del tanque de techo flotante se utiliza espuma contra incendio para el combate del fuego.

• Caudal de aplicación típico de 8.1 L/min/m² (0.20 gpm/pie²) en áreas críticas.

Esferas de Almacenamiento

• Aplicación de agua con boquillas de rociadores distribuidas uniformemente sobre la superficie.

• Cobertura completa para prevenir fallas estructurales.

• Requerimiento de caudales superiores a 10.2 L/min/m² (0.25 gpm/pie²) en eventos de incendio cercano.

Recipientes Horizontales y Verticales

• Protección mediante rociadores superiores y laterales.

• Monitores de agua para aplicación manual en caso de emergencia.

• Estrategia combinada con barreras térmicas para optimizar el uso de agua.

• Caudal de aplicación recomendado de 10.2 L/min/m² (0.25 gpm/pie²) para recipientes horizontales y recipientes verticales.

Consideraciones Claves en el Diseño del Sistema

1. Disponibilidad de Agua: Se debe asegurar un suministro continuo para al menos 60 minutos de enfriamiento.

2. Presión y Distribución: La presión mínima recomendada es de 3.5 bar (50 psi) para asegurar la cobertura efectiva.

3. Supervisión y Control: Sistemas automáticos con detección térmica para activación oportuna.

4. Mantenimiento y Pruebas: Revisión periódica de boquillas, bombas, válvulas y filtros para garantizar operatividad.

Conclusión

El enfriamiento con agua es una medida esencial para la seguridad en tanques de almacenamiento. La correcta implementación conforme a NFPA 15, las normas API 2001, 2030 y 2021, y las normativas internas de empresas petroleras minimiza los riesgos de incendio y protege la infraestructura industrial. La planificación adecuada y el mantenimiento continuo de estos sistemas son fundamentales para su efectividad en situaciones de emergencia.