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Eduardo Diana
Aspectos crticos del diseo, fabricacin e inspeccin de Tanques para GLP Por: Ing. Eduardo Diana (Gerente Calidad)
Eduardo Diana
19 Noviembre 1984, Terminal de almacenamiento de GLP de Planta de PEMEX, San Juan de Ixhuatepec. Explosiones e incendios que produjeron 500 muertos y la destruccin casi total de la instalacin de almacenamiento
Explosin por BLEVE en Ferrocarril con GLPEduardo Diana
18 abril 2004,, Cape Breton and Central Nova Scotia Railway (CBNS) freight train 301-18, La flecha indica pieza rota stub sill en el extremo final del 5 vagn descarrillado, tanque con GLP
Eduardo Diana
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Recipientes a Presin poseen energa que puede liberarse
Explosin de autoclave, USAEduardo Diana
LECCIONES APRENDIDAS Localizacin de los establecimientos que presenten riesgos de accidentes graves. La gran cantidad de muertos y heridos tuvo su origen en la proximidad de las viviendas a laplanta de almacenamiento. A la vez que se construa y desarrollaban las instalaciones, iba creciendo sin control el nmero de viviendas en las proximidades.
Distribucin y sistemas de proteccin de grandes parques de almacenamiento de GLP. La destruccin casi total de las instalaciones ocurri debido a fallos en los sistemas deproteccin de los depsitos, lo que incluye una distribucin correcta, aislamientos de emergencia y sistemas de cortinas de agua de refrigeracin. Por otra parte, los soportes de las esferas y cilindros no estaban protegidos trmicamente contra el fuego.
Sistemas de deteccin de gases y aislamientos de emergencia . Un hecho que podrahaber limitado las consecuencias podra haber sido la deteccin de gases y la posibilidad de aislar t rmicamente los depsitos. La planta no dispona de sistemas de deteccin de gases y como consecuencia de ello, las medidas de proteccin se tomaron demasiado tarde.
Planificacin de las emergencias. Un aspecto muy significativo que agrav todava ms lasconsecuencias fue el caos de trfico que se produjo y que impidi el correcto acceso al rea de emergencia de los equipos de salvamento. Otro riesgo aadido fue la gran cantidad de bomberos que quedaron atrapados por la BLEVE de una de las esferas grandes.
Extincin de incendios en situaciones de riesgo de explosiones BLEVE. Los serviciosde extincin de incendios estuvieron en muchas ocasiones en situacin de grave riesgo debido a la posibilidad de explosiones BLEVE de los depsitos, sobre todo de las esferas. El riesgo de muerte es muy elevado en las inmediaciones de esferas con peligro de explosin.
Explosiones por expansin explosiva del vapor de un lquido en ebullicin, BLEVE.Eduardo Diana
Informe de Incidentes con Recipientes a Presin (Sin Fuego), National Board, USA, 2003Tipo de Incidente Fallas de dise o o fabricacin Instalacin inadecuada Reparacin inadecuada Controles lmite Error de Operador - Mantenimiento V lvulas de seguridad Desconocido - En investigacin Accidentes 5 9 5 5 42 4 17 Heridos 1 0 0 0 10 1 1 Muertes 0 1 0 0 7 0 0
SubTotal (Ao 2003) : Total (ltimos 10 aos):
87 1489
13 90
8 8
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Factores que influyen en las fallas de los recipientes a presinOperacin por encima de las presiones mximas de trabajo (MAWP) y de ensayo admisibles Seleccin inadecuada de los dispositivos de alivio de presin Operacin inadecuada de los dispositivos de alivio de presin, debido a fallas en el mantenimiento y a la regularidad de los ensayos Fallas en el recipiente por fatiga, causadas por presurizacin repetida, disminucin de espesores por erosin o corrosin, corrosin localizada, agrietamiento por corrosin bajo tensin, fragilidad, perforaciones y prdidas Fallas en la frecuencia de inspeccin Reparacin inadecuada de defectos, que involucren soldadura o tratamientos t rmicos, que debilitan posteriormente al recipiente Sobrepresin y fallas del recipiente debidas a reacciones exot rmicas Recipientes expuestos al fuego (BLEVE)Eduardo Diana
Leyes sobre recipientes a presin
USALeyes de cada estado Normas de fabricacin: Casi todos los estados requieren la adhesin l Cdigo ASME o al Cdigo de I nspeccin del National Board (NBIC), que usualmente requieren de cada recipiente: Registro en el Dpto. de Calderas y Recipientes a Presin de cada Estado Diseo y fabricacin de acuerdo con el Cdigo ASME Recipientes con placa de identificacin y Estampados ASME Revisin de documentacin por el Inspector Autorizado Operacin de equipos por debajo de la m xima presin de trabajo admisible, con dispositivos de alivio de presin de acuerdo con el Cdigo ASME, con ensayos a intervalos regulares Inspeccin peridica para verificar corrosin y defectos, con ensayos de acuerdo con el Manual de I nspectores de Calderas y Recipiente s a Presin ( NBI C) o API - 510 para recipientes utilizados en la I ndustria Petroqumica. Realizar reparaciones o alteraciones de los recipientes solo de acuerdo con un plan aprobado por un I nspector Autorizado, realizando la soldaduras con procedimientos y soldadores calificados
Eduardo Diana
ALEMANI ALey fundamental de la Repblica Federal de Alemania Cdigo Industrial Reglamento de Recipientes a Presin Reglas Tcnicas de Recipientes a Presin (AD- Merkbltter) Normas DIN, VDTV
EUROPAPressure Equipment Directive (97/23/EC) - PED Certificacin propia del fabricante Examen de tipo o de diseo por 3 parte Inspeccin por 3 parte Certificacin del Sistema de Gestin de Calidad Simple Pressure Vessels (87/404/EC) Transportable Pressure Equipment (99/36/EC)
Eduardo Diana
Leyes sobre recipientes a presin
ARGENTI NABuenos AiresSecretara de Poltica Ambiental (Resolucin 231- 96) Acepta el uso de diferentes normas de fabricacin: ASME, TRD, IRAM, DIN, ASTM Recipientes a presin con fuego, sin fuego, para cloro, GLP, GNC, lquidos refrigerantes, vlvulas y dispositivos Inspeccin de recipientes
CrdobaSecretara de Industria (Decreto 5945) Generadores de vapor, Operadores No indica norma de fabricacin
Santa FSecretara de Industria (Ley 1373 Decreto 0640) Inspeccin de calderas, motores a vapor y aparatos sometidos a presin No indica norma de fabricacin
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Leyes sobre recipientes a presin
Secretara de Seguridad y Salud en el Trabajo (NR-13) No indica normas de fabricacin (ASME)
Superintendencia de Electricidad y Combustibles (Organismos Tcnicos y Agencias de Inspeccin Autorizada) Combustibles Lquidos y GLP No indica normas de fabricacin (ASME)
Ministerio de Energa Industria y Minera
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Regulaciones GLP ARGENTI NASecretar a de Energa de la Nacin (Empresas Auditoras) ENARGAS (Normas)
BRASI LReglamento Tcnico TQ 6c de INMETRO (Inspector INMETRO) NBR 8460 Recipiente transport vel de ao para gs liquefeito de petrleo (GLP) - Requisitos e mtodos de ensaios (Ref. ASME VIII, Div. 1)
ECUADORMinisterio de Energa y Minas - Reglamento Tcnico Ecuatoriano RTE INEN 024 para el transporte, almacenamiento, envasado y distribucin de GLP en cilindros y tanques
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Proceso de Certificacin
FABRI CAN TE
ASM E(Sociedad de Ingenieros)
H SB(Agencia de Inspeccin)
N a t ion a l Boa r d )
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ASME Certificado de Autorizacin
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ASME Certificado de Autorizacin
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Agencia de Inspeccin (AIA) Agencias de Estados USA Compaas de Seguros
Autorizada
Inspector Autorizado Comisin vlida del National Board
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NB Certificado de Autorizacin
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USA, 1910: 25 calderas explotaban por semana, con 1 muerte por da Otros pa ses: nmero mayor, no existen datos actuales
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1911: Comite ASME de CalderasFabricantes, Usuarios, Compaas de seguros, Autoridades estatales, Escuelas t cnicas, Pblico en general
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1914: Cdigo ASME de diseo y construccin de calderasESTAN D AR COM PREN SI VO Minucioso, completo, equitativo Universalmente aceptable Nivel de excelencia
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1919: National Board de Inspectores de Calderas y Recipientes a Presin
www.nationalboard.com
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Cdigos de ConstruccinSeccin Descripcin Estampa
I III IV VI I I -Divisin 1 VI I I -Divisin 2 VI I I -Divisin 3 X XI XI IEduardo Diana
Calderas de Potencia Nuclear Calderas de Calentamiento Recipientes a presin(15 3.000 psi)
S, M, E, A, PP, V N3 H, HV U, UM, UD, UV U2, UV U3, UV3 RP
Recipientes a presinReglas alternativas
Recipientes a presin(> 10.000 psi)
Recipientes a presin de plstico reforzado con fibra Inspeccin en servicio plantas componentes nuclearesConstruccin y Servicio Continuado Tanques Transporte
T, TV, TD
Cdigos de SoporteSeccin Descripcin
MATERI ALES II A: Ferrosos B: No Ferrosos C: Consumibles de Soldadura D: Propiedades de los Materiales ENSAYOS NO DESTRUCTI VOS SOLDADURA WPS, PQR, WPQ
V IX
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Reparaciones
NATIONAL BOARD INSPECTION CODE (NBIC)Reparacin y Alteracin de Recipientes a Presin y Calderos Reparacin y Alteracin de Vlvulas de Seguridad
Estampa R Estampa VR
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ltima edicin aplicable Materiales segn Seccin VIII-Div. 1 y Seccin II (Partes A y B) Mxima presin de trabajo admisible (MAWP) Mnima temperatura de diseo del metal (MDMT) Temperatura de diseo Ensayos no destructivos (NDT) Tratamiento trmico postsoldadura (PWHT) Especificacin del material, tipo o grado Dimensiones y tolerancias Pruebas hidrulicas Ensayos de impacto y requerimientos especiales
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Cilindros DOT 4WB (3 partes) Cdigo ASME, Sec. VIII, Div. 1
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Reparacin de materiales (UG-78) Ovalizacin (UG-80) Tolerancia para cabezales (UG-81) Conformacin en caliente (UCS-85) Alineacin de juntas soldadas (UW33)Eduardo Diana
Conformado de cabezales en calienteEduardo Diana
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Cumplimiento del Plan de Inspeccin y Ensayos Estampado segn el Cdigo Certificado de Autorizacin ASME
Eduardo Diana
Especificacin de Procedimientos de Soldadura (WPS) Calificacin de Procedimientos de Soldadura (PQR) Calificacin de Soldadores y de Operadores de Soldadura (WPQ) Materiales de soldadura (Seccin II - C) Tolerancias de alineacin (UW- 33) Sobremonta de soldadura (UW- 35) Reparaciones por soldadura (UW- 39, UG- 90(c)(1)(h)Eduardo Diana
Procedimientos de ensayo Criterios de aceptacin (Cdigos de Construccin Secciones VIII y XII) Calificacin de personal ABENDE, IRAM- ISO) Informes de ensayo (ASNT,
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Procedimientos (PWHT)UCS-56 UHT-56
Registros
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Calibracin de equipos de medicin y ensayo
Procedimientos Registros Instrumentos
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Procedimientos Pelculas Radiogrficas (5 aos) Informe de Datos del Fabricante (Form U-1) Registro en el National Board (USA)
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Estampas para recipientes a presin
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Estampa
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T t u lo 4 9 : Tr a n spor t eParte 178: Especificaciones para envases Parte 178.51: Cilindros de acero soldados, 4BA Parte 178.61: Cilindros de acero con costura longitudinal, 4BW Parte 178.331: Especificacin MC331, Vehculos motor tanque de carga para el transporte de gases comprimidos
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DOT MC-331 y ASMEEduardo Diana
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NFPA 58
Liquefied Petroleum Gas Code
Los contenedores sern diseados, fabricados, ensayados y estampados de acuerdo con las regulaciones del Departamento de Transporte de U.S.A. (Department of Transportation (DOT), el Cdigo ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Rules for the Construction of Unfired Pressure Vessels, o el Cdigo API-ASME for Unfired Pressure Vessels for Petroleum Liquids and Gases, La reparacin o alteracin de un contenedor cumplir con las regulaciones, reglas, o cdigo bajo el cual el contenedor fue fabricado. Otras soldaduras sern permitidas solamente en chapas de bases, patas u orejas
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NFPA 58Tanques para uso general, capacidad inferior a 120,000 gal (454 m 3 ). Tanques en estaciones de venta no superarn los 30,000 gal (114 m 3 ). Esta restriccin en la capacidad no se aplica a Plantas de Almacenamiento de GLP, Plantas Industriales, o aplicaciones industriales. Tanques ASME de ms de 30-gal (0.1-m 3 ) hasta 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua, diseados y fabricados despus de 1 de Diciembre de 1963, sern equipados para ser llenados en el espacio de vapor Tanques ASME de 125-gal (0.5- m 3 ) hasta 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua, fabricados despus del 1 de Julio de 1961, sern provistos con una abertura para vlvula de exceso de flujo de lquido, con una conexn no menor a 3/ 4-in, rosca NPT (National Pipe Thread) Tanque ASME de ms de 2000-gal (7.6- m 3 ) de capacidad de agua tendrn una abertura para un medidor de presin (Manmetro)Volver
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NFPA 58Los contenedores ASME sern marcados con la siguiente informacin: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) Servicio para el cual fue diseado (Ej.: areo, subterrneo o ambos) Nombre y direccin del fabricante o marca comercial Capacidad de agua del tanque (en lb, galones U.S.) Presin de diseo en psi La frase Este tanque no debe contener un producto cuya presin exceda de . psig a 100F rea de superficie exterior en ft 2 Ao de fabricacin Espesor del cuerpo y de los cabezales Longitud, dimetro exterior, diseo del cabezal Nmero de serie del fabricante Estampa ASME
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NFPA 58Los tanques ASME sern equipadas con una o ms vlvulas de seguridad (de alivio de presin), diseadas para alivio de vapor Los cilindros sern equipados con vlvulas de seguridad segn las regulaciones DOT (a) Si la nica vlvula de seguridad es a resorte, la misma debe cumplir con los requerimientos de CGA S-1.1, Pressure Relief Device Standards, Part 1 Cylinders for Compressed Gases, con el comienzo de descarga a no menos del 75% ni ms del 100% de la presin de ensayo mnima requerida par el cilindro (b) Contenedores DOT no recargables, sern equipados con un sistema o sistemas de alivio que impidan la falla o propulsin del contenedor, cuando ste es Volver expuesto al fuego
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NFPA 58Los tanques ASME para GLP sern equipados con vlvulas de seguridad conforme a los requerimientos de UL 132, Standard on Safety Relief Valves for Anhydrous Ammonia and LP-Gas, u otra norma equivalente. El inicio de descarga de las vlvulas, con relacin a la presin de diseo del contenedor, ser el indicado en NFPA 58, Tabla 2.3.2.3 Las vlvulas de seguridad para tanques ASME cumplirn: (a) La mnima velocidad de descarga de las vlvulas de seguridad ser de acuerdo con la Tabla 2.3.2.4(a) o ser calculada usando la frmula Velocidad de flujo = 53.632 A0.82 ft 3 / min airedonde: A = superficie total del tanque en ft2
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NFPA 58
Los dispositivos de medicin de lquido sern instalados en todos los tanques llenados por volumen. Pueden ser medidores de mximo nivel de lquido fijos o variables tipo tubo slip, rotativo o flotante (o una combinacin de ellos). Los manmetros sern colocados directamente en una conexin o sobre una vlvula o accesorio. Si la seccin transversal de la abertura dentro del tanque es mayor que el tamao No 54, se deber colocar una vlvula de exceso de flujo
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NFPA 58
Todos los tanques ASME tendrn una vlvula de exceso de flujo o de control de reflujo, ubicada entre el GLP en el tanque y las vlvulas de corte, ya sea dentro del tanque o en un punto inmediatamente en el exterior, donde la lnea entra o deja al tanque. Si es exterior, la instalacin ser realizada de modo que cualquier tensin ms all de la vlvula de exceso de flujo o de control de reflujo, no provoque una rotura entre el contenedor y la vlvula. Todas la conexiones deben listadas en el Informe de Datos del Fabricante sern consideradas parte del tanque mismo
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NFPA 58
Reguladores simple etapa sern calibrados a una presin de salida mxima de 1.0 psig (7 kPag) y sern equipados con: (1) Vlvula de alivio seteada dentro de los lmites especificados por UL 144, Standard for LP-Gas Regulators. (2) Dispositivo de corte por sobrepresin, que corte el flujo de vapor de GLP cuando la presin de salida del regulador alcance los lmites de sobrepresin especificados en UL 144. Dicho dispositivo no debe abrir para permitir el flujo de gas hasta que haya sido reseteado manualmente.
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NFPA 58Reguladores de segunda etapa e integrales de dos etapas tendrn una presin de salida de 4.0 kPag y equipados con: a) Vlvula de alivio de presin integral del lado de la presin de salida con inicio de descarga dentro de los lmites establecidos en UL 144, Standard for LP-Gas Regulators. Esta vlvula de alivio limitar la presin de salida del regulador de segunda etapa a 2.0 psig (14 kPag) cuando el disco de asiento del regulador sea removido, y la presin de entrada del regulador sea de 10.0 psig (69 kPag) o menos, segn lo indicado en UL 144. b) Un dispositivo de corte integral por sobrepresin, que corte el flujo de vapor de GLP, cuando la presin de salida del regulador alcance los lmites de sobrepresin especificados en UL 144. Dicho dispositivo nodebe abrir para permitir el flujo de gas hasta que haya sido reseteado manualmente.
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NFPA 58Principales Elementos del Anlisis de Seguridad contra el Fuego
1. Efectividad de mediciones de control del producto 2. Condiciones locales de peligro, dentro del local donde se encuentran los tanques, incluyendo la congestin dentro del sitio 3. Poblacin y propiedades fuera del sitio. Impacto en la actividad industrial vecina 4. Efectividad del Departamento Local de Bomberos que puede responder a una emergencia dentro de la Planta 5. Requerimientos y disponibilidad de fuente de suministro de agua 6. Cumplimiento con todos los requerimientos de Cdigo para Plantas de GLP (Ej.: NFPA # 59) 7. Acciones correctivas a implementar para deficienciasEduardo Diana
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ASME - DOT
Cilindros GLP Vehicular (3 partes)Eduardo Diana
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REI NSPECCI N TANQUES GLP API 510
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I NSPECCI N, REPARACI N Y ALTERACI N TANQUES GLP API 5101. Modos de falla 2. Medicin de espesores (Determinacin de la velocidad de corrosin 3. Determinacin de MAWP 4. Inspeccin de Defectos (Partculas Magnetizables, Ultrasonidos, Radiografa, Lquidos Penetrantes, Anlisis Metalogrfico, etc.) 5. Evaluacin de la corrosin y espesor mnimo (Vida Remanente) 6. Prueba hidrulica 7. Inspeccin y calibracin de vlvulas de seguridad 8. Registros, prximas inspecciones
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I NSPECCI N BASADA EN RI ESGO ( RBI ) API 580/ 581
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FIN Muchas Gracias Ing. Eduardo A. Diana S.A. LITO GONELLA E HIJO I.C.F.I . [email protected] www.lito-gonella.com
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