Valores de alarma para tanques de hidrocarburos líquidos: alarmas de temperatura, presión y nivel de líquido, con límites superior e inferior

Artículo que vi en línea, lo comparto: Los tanques de almacenamiento de líquidos se utilizan ampliamente en el sector químico. Durante el diseño de los sistemas de procesos, suele ser necesario instalar sistemas de alarma e indicación del nivel de líquido en los tanques, a fin de garantizar un funcionamiento estable y seguro de los mismos y de los dispositivos relacionados. Para los tanques del equipo que requieren un monitoreo o protección especial, también es necesario establecer alarmas de nivel de líquido muy bajo y muy alto, además de contar con las interconexiones correspondientes. En cuanto al establecimiento de los valores de alarma para alturas elevadas, se deben tener en cuenta plenamente los requisitos específicos del proceso de producción y los parámetros propios del recipiente. Los tanques de almacenamiento son instalaciones importantes en las empresas petroquímicas, ya que sirven para almacenar materias primas, productos y productos intermedios en estado líquido y gaseoso. La cantidad de materiales almacenados en los tanques petroquímicos es mucho mayor que la cantidad crítica para considerarse una fuente de peligro significativo. Por lo tanto, existe un riesgo elevado; cualquier error, por pequeño que sea, podría provocar un accidente catastrófico. Según las estadísticas, la tasa de accidentes en los tanques de almacenamiento es mucho más alta que la tasa de accidentes en las instalaciones de procesos químicos que operan a altas temperaturas y presiones, y que realizan reacciones continuas. Se puede ver que los tanques de almacenamiento son un punto clave en la gestión de la seguridad de las empresas petroquímicas. Entonces, ¿cuáles son los requisitos para la alarma de nivel alto en los tanques de almacenamiento, los valores de alarma para nivel muy alto, y la configuración de las válvulas de corte de emergencia? ¿Pueden las empresas modificar por su cuenta los valores de alarma para el nivel de líquido en los tanques? En este artículo, lo analizaremos juntos. Veamos primero un caso de derrame causado por una falla en el medidor de nivel: había un tanque de disolventes, y durante el proceso de carga de este tanque se produjo un derrame. Los disolventes inflamables se derramaron fuera del tanque; afortunadamente, no hubo incendio. La investigación del accidente reveló que, antes de la fuga, el medidor de nivel remoto del tanque presentó una falla. El tanque originalmente contaba con una alarma de nivel alto de líquido, pero durante las reparaciones recientes se realizaron ajustes, por lo que la alarma ya no funciona correctamente (se trata de un cambio inapropiado). Lección de este accidente: ◆ Es muy importante mantener una alarma de nivel alto y asegurarse de que el medidor de nivel funcione correctamente. La fábrica necesita probar periódicamente los medidores de nivel para asegurarse de que funcionen correctamente. ◆Los medidores de nivel siempre presentan cierto índice de fallos; por lo general, se produce un fallo cada 10 años. Por lo tanto, para los disolventes de alto riesgo, cuando sea necesario, se debe considerar el uso de medidores de nivel o interruptores de nivel adicionales. ◆Cualquier cambio en los medidores de nivel y en las alarmas relacionadas con el nivel debe quedar dentro del ámbito de la gestión de cambios. Es necesario seguir estrictamente los procedimientos establecidos para realizar dichos cambios, y no se puede eliminar arbitrariamente la función de monitoreo del nivel. ◆El derivación de la alarma de nivel de líquido debe someterse a una revisión de cambios. Burlar arbitrariamente la alarma de nivel de líquido puede provocar un desbordamiento, e incluso causar incendios y explosiones. Regulaciones y estándares relacionados con la configuración de alarmas de nivel en tanques de almacenamiento. Estos son ejemplos de configuraciones de alarmas de nivel en tanques, extraídos de los estándares API. El tiempo mencionado sirve solo como ejemplo; se pueden hacer ajustes según las circunstancias reales. ◆En la norma “Especificaciones para el diseño de áreas de tanques en sistemas de almacenamiento y transporte de productos petroquímicos”, SH/T 3007-2014, también se establecen regulaciones detalladas respecto a los valores de alarma relacionados con el nivel de líquido en los tanques. 5.4.2 Se deben establecer alarmas de nivel alto y bajo dentro del sistema de control automático, y estas deben cumplir con las siguientes condiciones: a) El nivel de alarma para el nivel alto de líquido en los tanques no debe ser superior al nivel máximo de almacenamiento diseñado para esos tanques ； b) La altura de ajuste para la alarma de nivel bajo en el tanque de almacenamiento no debe ser inferior al nivel mínimo de almacenamiento diseñado para dicho tanque. Los tanques de almacenamiento, con diferentes capacidades, presentan relaciones altura-diámetro que varían según los requisitos del proceso o de la disposición en el sitio. Según los datos de los instrumentos digitales, la relación altura-diámetro de los tanques más comúnmente utilizados es de aproximadamente 1:1 en el caso de los tanques de gran capacidad; en cambio, en los tanques de menor capacidad, esta relación suele ser mayor que 1. En el caso de tanques de pequeña capacidad, a igual volumen, cuanto mayor sea la relación altura-diámetro, más significativos serán los cambios en el nivel del líquido, lo cual favorece una mayor precisión en la lectura de los medidores de nivel en el sitio. En la producción real, las “Normas de diseño para áreas de tanques en sistemas de almacenamiento y transporte en la industria petroquímica” son muy adecuadas para los tanques de gran capacidad. Sin embargo, no son completamente apropiadas para los tanques de pequeña capacidad que requieren procesos especiales. Para los tanques de pequeña capacidad, es conveniente establecer los valores de alarma en términos de porcentaje de su capacidad, a fin de garantizar el tiempo necesario para que el personal operativo y las válvulas de seguridad puedan reaccionar. Existen ciertos requisitos normativos relacionados con la instalación de sistemas de interbloqueo y válvulas de corte de emergencia en las zonas de tanques. No se puede actuar sin seguir reglas; también existen normas que regulan el establecimiento de los valores de alarma para el nivel de líquido en los tanques. Changhui Instruments ha recopilado las disposiciones relevantes de las normativas vigentes sobre este tema, para que los técnicos especializados puedan consultarlas. ◆SH/T 3007-2014 Normas de diseño para áreas de tanques en sistemas de almacenamiento y transporte en la industria petroquímica 5.4.1 Los tanques con una capacidad superior a 100 m³ deben estar equipados con instrumentos de medición continua del nivel de líquido. 5.4.2 En los sistemas de control automático deben establecerse alarmas para niveles altos y bajos de líquido, y estas deben cumplir con las siguientes especificaciones: a) La altura de referencia para la alarma de nivel alto en el tanque no debe ser superior al nivel máximo de almacenamiento diseñado para el tanque ； b) La altura de ajuste para la alarma de nivel bajo en el tanque de almacenamiento no debe ser inferior al nivel mínimo de almacenamiento diseñado para dicho tanque. 5.4.3 Los tanques de almacenamiento para líquidos tóxicos de nivel I y II, los tanques para líquidos inflamables de categoría A y B con una capacidad igual o superior a 3000 m³, y los tanques para otros tipos de líquidos con una capacidad igual o superior a 10000 m³, deben estar equipados con sistemas de alarma por nivel de líquido elevado e interbloqueo. La alarma por nivel de líquido elevado debe provocar el cierre automático de la válvula de control de la entrada al tanque. 5.4.4 En los tanques de almacenamiento de las materias primas del equipo, es conveniente instalar alarmas de nivel de líquido muy bajo. Estas alarmas deberían estar conectadas a un sistema que permita detener la bomba en caso de que se alcance ese nivel. http://yunrun.com.cn/upload/201812/20/201812201607161244.png ◆SH3136-2003 Normas de diseño de seguridad para tanques esféricos de hidrocarburos licuados 5.3.1 Los tanques esféricos de hidrocarburos licuados deben estar equipados con medidores de nivel, tanto locales como a distancia; no se recomienda el uso de medidores de nivel basados en placas de vidrio. El nivelómetro que se utilice debe ser seguro y fiable, y se debe reducir al mínimo el número de aberturas en los tanques esféricos para hidrocarburos licuados. 5.3.2 Los tanques esféricos para hidrocarburos licuados deben estar equipados con un detector de nivel alto y un sistema de bloqueo en caso de que el nivel sea aún más elevado. De ser necesario, se debe instalar un detector de nivel de líquido bajo. 5.3.3 En los tanques esféricos de almacenamiento de gas licuado de petróleo, utilizados para la carga y descarga de camiones cisterna en operaciones intermitentes, se debe instalar un dispositivo de corte automático de emergencia, accionado por un sensor que detecta niveles elevados de líquido. Para los tanques esféricos de almacenamiento utilizados en procesos de licuefacción monocomponente o en plantas de refinación que operan de forma continua, los requisitos de interbloqueo deben determinarse en función de las necesidades del proceso productivo anterior y posterior. 6.1 En los tanques esféricos de almacenamiento de petróleo licuado, deben instalarse válvulas de corte de emergencia en las entradas y salidas de la fase líquida. Estas válvulas deben colocarse lo más cerca posible del tanque esférico ； ◆Norma de diseño para almacenes de petróleo GB50074-2014, 8.3.10: En los lugares adecuados a lo largo de la orilla, donde se encuentran las tuberías que transportan líquidos inflamables y combustibles, deben instalarse válvulas de cierre para situaciones de emergencia. 13.2.2 Cuando los tuberías que transportan aguas residuales grasosas salen del dique de contención en la zona de tanques de almacenamiento, deben tomarse medidas para evitar que los líquidos inflamables y combustibles se derramen fuera del dique. 15.1.4 Los instrumentos de medición de nivel que se utilicen para enviar señales de alarma cuando el nivel del líquido en los tanques está muy alto o muy bajo, deben ser instrumentos de medición continua de nivel o interruptores de nivel independientes. Además, debe haber sistemas de alarma e interbloqueo integrados en el sistema de control automático. ◆Norma de diseño contra incendios para empresas petroquímicas GB50160-2008 6.3.11 Los tanques de almacenamiento de hidrocarburos licuados deben estar equipados con medidores de nivel, termómetros, manómetros y válvulas de seguridad. Además, deben contar con sistemas de alarma por nivel elevado y mecanismos de corte automático del suministro cuando el nivel es demasiado alto. En los tanques de almacenamiento de hidrocarburos licuados completamente congelados, también deben instalarse dispositivos de alivio de vacío y sensores para detectar temperaturas altas y bajas. Además, estos sistemas deben estar conectados al sistema de control automático. 6.3.12 Los tanques de gas deben estar equipados con dispositivos de alarma para detectar posiciones superiores e inferiores, y es conveniente que cuenten también con dispositivos de interrupción automática de los tubos de entrada y salida. 6.3.14 En los tanques de almacenamiento de hidrocarburos licuados a presión total, es conveniente utilizar un sistema de deshidratación secundaria con medidas de protección contra la congelación. Además, en la parte inferior del tanque debe instalarse una válvula de corte de emergencia. ◆Norma técnica de seguridad para tanques de almacenamiento soldados de acero cilíndricos verticales AQ 3053-2015 6.13 Válvulas de corte. Cerca de la parte del tanque donde se encuentran las tuberías de entrada y salida de los materiales, debe instalarse una válvula de corte principal. Para los tanques de gran tamaño, se deben utilizar válvulas con actuadores de tipo neumático, hidráulico o eléctrico. Cuando el actuador es de tipo eléctrico, sus cables de alimentación, cables de señal y el propio actuador eléctrico deben estar protegidos contra incendios. La válvula de corte debe contar con funciones de cierre automático y manual; el cierre manual incluye el cierre manual a distancia y el cierre manual en el sitio. 12.2.2 Accesorios de limitación del nivel de líquido: En los tanques de almacenamiento de líquidos inflamables, se deben instalar medidores de nivel, así como dispositivos de alarma para niveles altos y bajos, y también dispositivos de alarma para niveles extremadamente altos. Además, la información relativa a las alarmas y al nivel del líquido debe ser transmitida a la sala de control. En los tanques que se utilizan con frecuencia, es conveniente instalar dispositivos de corte de emergencia con interbloqueo automático. Los tanques de gran tamaño deben estar equipados con alarmas de nivel de líquido bajo y alto, así como con dispositivos de corte de emergencia. Además, se deben implementar medidas que permitan la interconexión entre las alarmas de nivel de líquido alto y los dispositivos de corte de emergencia. En el exterior del dique de contención y en las estaciones de control, deben colocarse botones de interconexión para los válvulas de corte de emergencia. Cuando se produce una alarma de nivel elevado en el tanque de almacenamiento o se produce un incendio, es posible cerrar la válvula de corte de alimentación de forma remota o manualmente. Una vez que la válvula de corte se cierra, la bomba de alimentación debe detenerse automáticamente mediante un sistema de interbloqueo. ◆AQ3036-2010 Normas para la instalación de equipos de monitoreo de seguridad en áreas donde se almacenan sustancias químicas peligrosas. 4.2.5 En el caso de la renovación de tanques antiguos, se debe dar prioridad a la utilización de sensores que puedan instalarse sin necesidad de vaciar los tanques primero. 5 Requisitos de instalación del equipo de control por interconexión 5.1 Se puede instalar equipo de control automático por interconexión para regular parámetros como la temperatura del tanque, el nivel del líquido, la presión y la temperatura ambiental, según las condiciones reales. Esto incluye el corte o transferencia automática de los materiales, así como equipos de enfriamiento por rociado. 5.2 Los dispositivos de conmutación de emergencia deben tener en cuenta, al mismo tiempo, el impacto que puedan tener en la seguridad operativa de los dispositivos situados aguas arriba y aguas abajo. Además, deben permitir la comunicación con dichos dispositivos en caso de alarmas, así como la posibilidad de retrasar su funcionamiento. Si es necesario, también deben instalarse simultáneamente dispositivos de alivio de presión de emergencia o de recuperación de materiales. 6.3.7 Los tanques de almacenamiento de líquidos inflamables de gran tamaño (más de 5000 m³) y los tanques a presión para sustancias químicas peligrosas de más de 400 m³ deben contar con sistemas independientes de detección y alarma de nivel elevado del líquido, además de sistemas de interbloqueo. 6.3.8 El sistema de control para la detección de niveles elevados de líquido en los tanques de presión debe constar de alarmas por software y alarmas por hardware. La estructura lógica para el control de alarmas debe ser una lógica de puerta OR. ◆Notificación sobre el fortalecimiento adicional de la gestión de la seguridad en las zonas de almacenamiento de productos químicos, Nº 368 del Departamento General de Supervisión de Seguridad. Fortalecimiento adicional de la gestión de la seguridad en las zonas de almacenamiento de productos químicos: (i) Mejorar aún más las instalaciones de monitoreo y control en dichas zonas. De acuerdo con los requisitos normativos, se establecen alarmas para detectar niveles altos y bajos de líquido en los tanques. Se implementan sistemas de bloqueo automático cuando el nivel de líquido es excesivamente alto, lo que permite cerrar las válvulas de alimentación del tanque; asimismo, existe un sistema de bloqueo automático cuando el nivel de líquido es excesivamente bajo, lo que evita la continuación del transporte de materiales. Asegurarse de que el sistema de alarma para fugas de gases inflamables, explosivos, tóxicos o dañinos esté en buen estado y funcional. En los tanques de almacenamiento de gran tamaño, de gases licuados y de sustancias químicas altamente tóxicas, es necesario instalar válvulas de corte de emergencia. ◆Notificación sobre la emisión de directrices para prevenir accidentes graves relacionados con sustancias químicas peligrosas y artículos pirotécnicos. Orden Nº 362 del Departamento de Supervisión de Seguridad. Es necesario controlar estrictamente los riesgos y abordar las posibles amenazas. 3. Se debe llevar a cabo una acción decidida para abordar los problemas relacionados con las sustancias químicas peligrosas, aplicando medidas de prevención eficaces: (4) A partir del 1 de enero de 2017, todas las áreas donde se almacenan sustancias químicas peligrosas que constituyen fuentes de riesgo de nivel uno o dos, y que no cuenten con sistemas de parada de emergencia, dejarán de ser utilizadas ； ◆SH/T 3184-2017 Normas para el diseño de sistemas automatizados en áreas de tanques de la industria petroquímica 4.2.3.1 Deben instalarse 2 equipos de medición continua del nivel de líquido en la parte superior de los tanques; uno de ellos se utiliza para establecer alarmas de nivel alto y bajo en el sistema de control. 4.2.3.2 De acuerdo con los requisitos del proceso, en el sistema de control se debe establecer un sistema de alarma para niveles de líquido muy altos, así como mecanismos de cierre automático de las válvulas que controlan el flujo de líquido hacia los tanques de almacenamiento. Las señales deben provenir de aquellos instrumentos de medición continua de nivel mencionados anteriormente. Cuando sea necesario contar con un tercer instrumento de medición de nivel, se puede utilizar un instrumento de medición continua o bien un interruptor de nivel. 4.2.4.1 En la parte superior del tanque deben instalarse 2 sistemas de medición continua del nivel del líquido. Uno de estos sistemas se utiliza para activar las alarmas de nivel alto y bajo en el sistema de control. 5.3.7.1 En los tanques de acero al carbono para líquidos que no tienen revestimiento interno ni capas de suciedad, se pueden utilizar interruptores ultrasónicos de nivel montados en la superficie exterior. 5.3.7.2 En los tanques con techo flotante o en aquellos destinados al almacenamiento de aceites pesados, es recomendable utilizar interruptores ultrasónicos de nivel montados en la superficie exterior del tanque. 5.3.7.3 En los tanques de hidrocarburos licuados, es recomendable utilizar interruptores de nivel ultrasónicos de tipo externo. 5.3.7.4 La instalación del sensor de ondas ultrasónicas debe realizarse de tal manera que la dirección de medición del sensor no se vea obstaculizada por tuberías o componentes dentro del tanque. Además, es necesario evitar que el sensor quede cerca de las soldaduras en las paredes del tanque.

El nivel de líquido en el tanque se determina principalmente en función del coeficiente de llenado establecido durante el diseño. Al diseñar el tamaño del tanque, se tiene en cuenta la cantidad máxima que puede almacenarse; a partir de ahí, se calcula el tamaño del tanque según dicho coeficiente de llenado. Muchas empresas establecen los valores de alarma para el nivel del líquido de forma arbitraria, pero en realidad no debería ser así; además, los valores de interbloqueo tampoco pueden superar el valor máximo de llenado. La temperatura y la presión están diseñadas principalmente como características del medio.