ÍNDICE DE REVISIONES

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1 CLIENTE: ÁREA: YPFB TRANSPORTE S.A. 1 de 17 CONTRA INCENDIOS TERMINAL ARICA TERMINAL ARICA ARCHIVO:.DOC ÍNDICE DE REVISIONES DESCRIPCIÓN Y/O HOJAS AFECTADAS APROBADO PARA CONSTRUCCIÓN FECHA 15/4/214 EJECUCIÓN G. CABRERA VERIFICACIÓN F. ARGANDOÑA REVISIÓN G. HERRERA APROBACIÓN E. ROCHA

2 2 de INTRODUCCION.- 2. OBJETIVOS.- INDICE GENERAL 3. LEGISLACION, NORMAS Y ESPECIFICACIONES TECNICAS APLICABLES.- 4. FILOSOFIA DE DISEÑO.- 5. METODOLOGIA DE TRABAJO Sistema de Extinción de Fuego para los Tanques de Almacenaje 5.2 Sistema de Refrigeración para los Tanques de Almacenaje 5.3 Sistema Contra Incendios para las Islas de Carguío y Bombas Booster 5.4 Sistema Contra Incendios para Sala de Generadores 6. TANQUES DE ALMACENAJE Sistema de Extinción de Fuego Mediante Aplicación de Espuma en la Parte Superior del Sello. 6.2 Sistema Suplementario de Espuma Mediante Mangueras Manuales. 6.3 Tanque de Concentrado Espumógeno. 6.4 Sistema de Refrigeración Mediante Aplicación de Agua con Rociadores. 7. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIO PARA LAS ISLAS DE CARGUIO Y SALAS DE BOMBAS Demandas de Solución Espumógeno por Área. 7.2 Tanque de Concentrado Espumógeno Presurizado 8. DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE AGUA CONTRA INCENDIOS.- 9. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIO PARA SALA DE GENERADORES.- 1. DIMENSIONAMIENTO HIDRAÚLICO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS AREA DE TANQUES Metodología de Cálculo 1.2 Criterios de Diseño 1.3 Configuración del Sistema Simulado 1.4 Resultados Obtenidos 1.5 Conclusiones 11. DOCUMENTOS DE REFERENCIA.- ANEXOS.- Anexo 1 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 1 (en PDF) Anexo 2 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 2 (en PDF) Anexo 3 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 3 (en PDF)

3 3 de INTRODUCCION.- Terminal Arica alberga seis tanques de techo flotante para almacenamiento de crudo y diesel, dos islas de carguío de cisternas, un sistema para carguío a buques y una sala de generadores. Actualmente la terminal cuenta con un sistema contra incendios el cual abarca principalmente los tanques. Como parte del alcance de trabajo del proyecto INGENIERIA BASICA Y DE DETALLE DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS TERMINAL ARICA, se requiere adecuar y complementar el sistema contra incendios para que cumpla con la última versión de las normas NFPA aplicables y la legislación Chilena. 2. OBJETIVOS.- El objetivo del presente informe es presentar los cálculos realizados para adecuar y complementar el sistema contra incendio existente para cumplir con las normas NFPA y la legislación Chilena. 3. LESGILACION, NORMAS Y ESPECIFICACIONES TECNICAS APLICABLES.- Decreto Supremo DS 16 Reglamento de Seguridad para las Instalaciones y Operaciones de Producción y Refinación, Transporte, Almacenamiento, Distribución y Abastecimiento de Combustibles Líquidos. Emitido por el Gobierno de Chile el 26 de Mayo del 28. NFPA 11 - Norma para Espumas de Baja, Media y Alta Expansión, Ed. 21. NFPA 12 Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems, 211 Edition. NFPA 13: Installation of Sprinkler Systems, Ed. 21 NFPA 15 - Norma para Sistemas Fijos Aspersores de Agua para Protección contra Incendios, Ed NFPA 16 Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray

4 4 de 17 Systems, Ed API RP 23 Application of Fixed Water Spray Systems for Fire Protection in the Petroleum and Petrochemical Industries, Ed. 25, Reaffirmed FILOSOFIA DE DISEÑO A solicitud de YPFB Transporte, se diseñaran dos sistemas de generación de espuma de baja expansión: el primer sistema será un sistema convencional compuesto por tanques atmosféricos y eductores en línea tipo Venturi orientados para proteger los tanques de almacenaje de diésel y crudo reconstituido (TK-51/52/11/12/21/22), y el segundo sistema con tanque de concentrado espumógeno presurizado tipo vejiga orientado a proteger las islas de carguío y área de bombas. Así mismo, se diseñará un sistema de refrigeración mediante rociadores para proteger a los tanques de almacenaje contra la posible exposición a un fuego proveniente de un tanque adyacente. Se asume que la extinción del fuego se realizara mediante la aplicación de la espuma de baja expansión. Para proteger la sala de generadores, se diseñará un sistema de agua pulverizada. 5. METODOLOGIA DE TRABAJO 5.1 Sistema de Extinción de Fuego para los Tanques de Almacenaje El sistema de extinción de fuego se diseñó en base a la norma NFPA 11 y considerando la aplicación de espuma de baja expansión en la parte superior del sello de los techos flotantes. Se calculó la demanda de espuma para cada uno de los seis tanques considerando el tipo de fluido a almacenar, las tasas y tiempo de aplicación y la cantidad mínima de puntos de aplicación de espuma siguiendo los lineamientos estipulados en la norma NFPA Sistema de Refrigeración para los Tanques de Almacenaje Se optó por diseñar un sistema primario de refrigeración mediante la aplicación de agua a través de rociadores para prevenir el calentamiento y posible ignición del producto

5 5 de 17 almacenado por exposición al fuego de un tanque adyacente siguiendo los lineamientos estipulados en la norma NFPA 15 y tomando en cuenta la recomendación de la API RP 23 de sectorizar el sistema de refrigeración con el objetivo de optimizar el uso del agua, refrigerando solamente el sector expuesto al fuego y que no esté en contacto con el producto almacenado. En ese sentido, dada su posición geográfica y sus características físicas, se optó por sectorizar el sistema de refrigeración de los tanques TK-21, TK- 22, TK-11 y TK-12 en dos secciones. Se calculó la demanda de agua para refrigeración para cada uno de los tanques en base a las tasas y tiempos de aplicación estipulados en la norma NFPA 15 y considerando refrigerar un 5% del área expuesta al fuego. Se calculó la cantidad de rociadores en base a las distancias axiales de cobertura considerando una distancia de los rociadores a la envolvente de.6 mts. y una presión mínima de 2 psi. Los monitores existentes son marca ANSUL modelo WOL-3 con boquillas modelo M-IL las cuales tienen un alcance de aproximadamente 42 mts con una presión a pie de monitor de 15 psig (ver Figura 1). Figura 1. Alcance de los Monitores Oscilantes Existentes. Los monitores M-111, M-112 y M-118 protegen los tanques TK-21 y TK-22 pero debido a que las dimensiones de los diques de estos tanques exceden el alcance de los

6 6 de 17 monitores, los mismos fueron instalados sobre plataformas dentro de los diques. Incluso reemplazando las boquillas por unas nuevas y más modernas, no sería posible incrementar el alcance a más de 45 mts razón por la cual se recomienda mantener los monitores existentes solamente como un sistema secundario de refrigeración a ser utilizado solo cuando no se tenga fuego dentro de los diques. 5.3 Sistema Contra Incendios para las Islas de Carguío y Bombas Booster El sistema contra incendios para las islas de carguío de diésel se diseñó considerando la aplicación de agua-espuma mediante rociadores y en función a las tasas de aplicación estipuladas en la norma NFPA 16 y la cantidad y espaciamiento entre rociadores se determinó en base a la norma NFPA Sistema Contra Incendios para Sala de Generadores El sistema contra incendios para la sala de generados se diseñó considerando la aplicación de agua pulverizada mediante rociadores y en función a las tasas de aplicación y espaciamientos máximos estipulados en la norma NFPA 15.

7 7 de DIMENSIONAMIENTO SISTEMA CONTRA INCENDIOS TANQUES DE ALMACENAJE Sistema de Extinción de Fuego Mediante Aplicación de Espuma en la Parte Superior del Sello.

8 "INGENIERIA BASICA Y DE DETALLE DEL SISTEMA 8 de Sistema Suplementario de Espuma Mediante Mangueras Manuales. De acuerdo a la sección 5.9 de la norma NFPA 11, se deben proveer tres mangueras o chorros suplementarios de espuma para los tanques TK-21/22/11/12 y dos chorros suplementarios para los tanques TK-51/52. Cada manguera debe proveer 189 lts/min o 5 GMP durante 3 minutos. TANQUE No. DE CAUDAL DE APLIC. DE TIEMPO DE VOLUMEN DE VOL. CONC. TIPO DE MANGUERAS SOLUCION ESPUMIGENA APLICACION SOLUC. ESP. ESPUMIGENO TECHO No. pza. lts/min GPM min. lts. lts. 51 FLOTANTE EXTERNO , FLOTANTE EXTERNO , FLOTANTE EXTERNO , FLOTANTE EXTERNO , FLOTANTE EXTERNO , FLOTANTE EXTERNO , Tanques de Concentrado Espumógeno. En el área de tanques de almacenaje, se instalará un tanque de concentrado espumógeno (TKE-3) para proteger los tanques TK-21/22 y un segundo tanque de concentrado TKE-2 para proteger los tanques TK- 51/52/11/ Dimensionamiento del Tanque TKE-2. TKE-2 Volumen de Solución Espumígena para Aplicación en Sello = 14,85.67 lts Volumen de Solución Espumígena para Protección Suplementaria = 171. lts Volumen Total de Solución Espumígena = 31,86.67 lts Volumen de Concentrado Espumígena Requerido = lts. Factor de Seguridad para Dimensionamiento de Tanque de CE = 1% Volumen Mínimo TKE-2 = lts.

9 "INGENIERIA BASICA Y DE DETALLE DEL SISTEMA 9 de Dimensionamiento del Tanque TKE-3. Para el dimensionamiento del TKE-3 se consideró el escenario de mayor demanda de espuma que sería un incendio en el TK-21 o TK-22. TKE-3 Volumen de Solución Espumígena para Aplicación en Sello = 22, lts Volumen de Solución Espumígena para Protección Suplementaria = 17,1. lts Volumen Total de Solución Espumígena = 39, lts Volumen de Concentrado Espumígena Requerido = lts. Factor de Seguridad para Dimensionamiento de Tanque de CE = 1% Volumen Mínimo TKE-3 = lts.

10 1 de Sistema de Refrigeración Mediante Aplicación de Agua con Rociadores. No. DE AREA DE TASA DE TIEMPO DE CAUDAL DE AGUA VOLUMEN DE No. DE ROCIA CAUDAL x FACTOR K FACTOR K DISTANCIA TANQUE DIAMETRO ALTURA SECCIONES APLIC. APLICACIONAPLICACION DE REFRIGERACION AGUA REQ. DORES x SEC. ROCIADOR CALCULADO ADOPTADO ENTRE ROCIAD. No. mts. mts. pza. m 2 lts/min/m 2 min. lts/min GPM lts. pza. gal/min gal/ P gal/ P mts. Perim , , , , , , , , , , , , Notas: 1) El factor K se calculó considerando una presión de 2 psig.

11 11 de DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIO PARA LAS ISLAS DE CARGUIO Y SALAS DE BOMBAS 7.1 Demandas de Solución Espumígena Por Área. AREA PRODUCTO SUPERFICIE A PROTEGER TASA DE APLICACION CAUDAL DE APLIC. DE TIEMPO DE VOLUMEN DE VOL. CONC. CANTIDAD DE SOLUCION ESPUMIGENA APLICACION SOLUC. ESP. ESPUMIGENO ROCIADORES M 2 LTS/MIN/M 2 GPM/FT 2 lts/min GPM min. lts. lts. pza. Isla de Carguio A Diesel , Isla de Caguio B Diesel , , Tinglado Bomba Principal de Carguio Crudo Bomba Booster A P-61 Crudo Bomba Booster B P-6 Diesel Tanque De Concentrado Espumógeno Presurizado Para dimensionar el tanque de concentrado espumógeno presurizado TKE-1, se consideró un fuego simultáneo en las islas de carguío A y B. TKE-1 Volumen de Solución Espumigena Requerida para Isla A= 195. lts Volumen de Solución Espumigena Requerida para Isla B = 312. lts Volumen Total de Solución Espumigena Requerida = 57. lts Fator de Seguridad para Dimensionamiento de Tanque de C 1% Volumen Mínimo TKE-1 = lts. 8. DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE AGUA CONTRA INCENDIOS.- En función a las demandas calculadas en la sección 5.1, 5.2, 5.3 y 6, la mayor de manda de agua se suscitaría en caso de fuego en el TK-11 y refrigeración del lado sur del TK-21 y del lado Norte del TK-12. Para este escenario se requeriría un total de 1,35,984 lts o 6,516 Bbls de acuerdo al siguiente detalle:

12 12 de 17 Agua para Solucion Espumigena TK-11 = Agua para Refrigeracion lado sur TK-21 = Agua para Refrigeracion TK-12 = Agua para Mangueras Suplementarias = Demanda Maxima de Agua = 14,45.15 Lts 62, Lts 384,81.66 Lts 16,499.7 Lts 1,35, Lts 6, BBls El tanque existente de agua contra incendios TK-47 tiene una capacidad de 72 Bbls por lo que puede abastecer el escenario de mayor demanda. 9. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIO PARA LA SALA DE GENERADORES AREA SUPERFICIE TIEMPO DE VOLUMEN DE CANTIDAD TASA DE APLICACION A PROTEGER APLICACION AGUA DE PULVER. M 2 LTS/MIN/M 2 GPM/FT 2 min. lts. pza. Sala de Generadores , DIMENSIONAMIENTO HIDRAÚLICO DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS AREA DE TANQUES 1.1 Metodología de Cálculo El dimensionamiento hidráulico se realizó mediante simulaciones hidráulicas en estado estacionario utilizando el programa Pipesim v. 27 de Schlumberger para redes y aplicando la correlación de flujo Hazen Williams con un factor C de Criterios de Diseño Ante un eventual escenario de fuego en la terminal, la demanda de agua y espuma ante un eventual escenario de fuego en la terminal representa la mayor demanda de agua y espuma. Para dimensionar el sistema contra incendios del área de tanques, se analizaron tres escenarios de fuego aplicando los caudales calculados en la sección 5. La Tabla 1 resume los tres escenarios simulados.

13 13 de 17 Tabla 1. Escenarios Simulados Área de Tanques. Escenario 1: Fuego en TK lts/min GPM Refrigeracion TK-51 2, lts/min 6.57 GPM Refrigeracion lado Sur TK-12 1,63.34 lts/min GPM Mangueras Suplementarias 378. lts/min 1. GPM DEMANDA TOTAL = 4, lts/min 1, GPM Escenario 2: Fuego en TK lts/min GPM Refrigeracion Lado Sur TK-21 2, lts/min GPM Refrigeracion Lado Norte TK-12 1,63.34 lts/min GPM Mangueras Suplementarias 567. lts/min 15. GPM DEMANDA TOTAL = 5, lts/min 1, GPM Escenario 3: Fuego en TK-21 1, lts/min 297. GPM Refrigeracion TK-11 1,63.34 lts/min GPM Mangueras Suplementarias 567. lts/min 15. GPM DEMANDA TOTAL = 3, lts/min GPM Siguiendo lo estipulado en las normas NFPA 11 y NFPA 15, la condición de diseño que el sistema debe cumplir es que en caso de suscitarse un siniestro, se pueda suministrar los caudales requeridos con una presión mínima de 4 psig en el dispersor de espuma más lejano del tanque en fuego y 2 psig en los rociadores más lejanos de los tanques que requieran refrigeración. Las caídas de presión en accesorios y válvulas fueron tomadas en el cálculo utilizando longitudes equivalentes de cañería. También se consideraron las caídas de presión en los equipos principales como ser los eductores en línea. Tomando en cuenta un periodo de diseño del sistema de 2 años, se aplicó una rugosidad de la tubería de 18 µpulgadas lo cual es representativo de un sistema con un nivel considerable de deterioro.

14 14 de Configuración del Sistema Simulado Tanques TK-21/22 Para el sistema de refrigeración de los tanques TK-21/22, se consideró una línea de 4 desde un colector de 6 hasta la base del tanque para alimentar cada media circulina. Para la subida desde la base del tanque hasta la media circulina se consideró una línea de 3 y las medias circulinas de 2. Para el sistema de espuma se consideró una línea de 3 desde el eductor hasta la base del tanque. Para la subida desde la base del tanque hasta la circulina se utilizaría una línea de 3 y la circulina que distribuye solución espumígena a los dispersores de espuma sería de 2 ½. Tanques TK-11/12 Para el sistema de refrigeración de los tanques TK-11/12, se consideró una línea de 4 desde un colector de 6 hasta la base del tanque para alimentar cada media circulina. Para la subida desde la base del tanque hasta la media circulina se consideró una línea de 3 y las medias circulinas de 2. Para el sistema de espuma se consideró una línea de 3 desde el eductor hasta la base del tanque. Para la subida desde la base del tanque hasta la circulina se utilizaría una línea de 2 y la circulina que distribuye solución espumígena a los dispersores de espuma sería de 1 ½. Tanques TK-51/52 Para el sistema de refrigeración de los tanques TK-51/52, se consideró una línea de 6 desde la matriz de 1 hasta la base del tanque para alimentar cada circulina. Se consideró una línea de 4 hasta la base del tanque, la subida con línea de 3 y la circulina de 2. Para el sistema de espuma se consideró una línea de 2 ½ desde el eductor hasta la base del tanque. Para la subida desde la base del tanque hasta la circulina se utilizaría una línea de 2 y la circulina que distribuye solución espumígena a los dispersores de espuma sería de 1 ½.

15 15 de 17 La Figura 2 muestra el escenario simulado para el dimensionamiento hidráulico del sistema y los diámetros propuestos de tubería para cada tramo. Figura 2. Configuración del Sistema Contra Incendios Terminal Arica. 1.4 Resultados Obtenidos La Tabla 2 resume los resultados obtenidos para los tres escenarios simulados considerando una presión de descarga de la bomba contra incendios de 15 psig. Los resultados detallados de los tres escenarios se encuentran en los Anexos 1, 2 y 3 respectivamente.

16 16 de 17 Tabla 2. Resultados Obtenidos para los Escenarios Simulados Área de Tanques. Escenario 1 Presión en la ultima camara dispersora de espuma TK-52 = Presión en el ultimo rociador TK-51 = Presión en el ultimo rociador lado sur TK-12 = Presión en la ultima manguera para protección suplementaria = Escenario 2 Presión en la ultima camara dispersora de espuma TK-11 = Presión en el ultimo rociador lado expuesto TK-21 = Presión en el ultimo rociador lado norte TK-12 = Presión en la ultima manguera para protección suplementaria = Escenario 3 Presión en la ultima camara dispersora de espuma TK-21 = Presión en el ultimo rociador lado norte TK-11 = Presión en la ultima manguera para protección suplementaria = 61.3 psig 57.3 psig 68.3 psig psig 48.3 psig 23.3 psig 83.3 psig 65.3 psig 41.3 psig 68.3 psig 92.3 psig Se realizó un análisis de sensibilidad variando la presión de descarga de la bomba contra incendios en el cual se verificó que los valores reportados en la Tabla 2 varían en la misma proporción con la que se varíe la presión de descarga. Para limitar el caudal que pueda descargar cada rociador, y así garantizar el suministro de agua por 4 horas, se deberán instalar orificios de restricción en las subidas que alimentan a cada una de las secciones de circulinas. Estos orificios de restricción deberán estar dimensionados para las siguientes condiciones: TK-51/52 TK-11/12 TK-21/22 Q = 2, lts/min o 6.57 GPM, P = 37 psig. Q = 1,63.34 lts/min o GPM, P = 48 psi. Q = 2, lts/min o GPM, P = 3 psi.

17 17 de Conclusiones La configuración propuesta permite proveer los caudales de espuma y a la presión mínima estipulada por la norma NFPA 11 en cualquiera de los tanques de almacenaje mientras que al mismo tiempo se refrigere los tanques adyacentes expuestos al fuego con los caudales y presiones estipuladas por la norma NFPA 15. Esta configuración también cumple con la legislación Chilena la cual adopta las normas NFPA. 11. DOCUMENTOS DE REFERENCIA CHI-E9-ME--5-1 de 1 CHI-E9-PR--3-1 de 1 LAYOUT GENERAL DIAGRAMA DE PROCESOS E INSTRUMENTACION (P&ID) ANEXOS Anexo 1 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 1 (en PDF) Anexo 2 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 2 (en PDF) Anexo 3 Resultados Obtenidos Simulación Hidráulica Escenario 3 (en PDF)