Plantas de Biodiesel Guía de Protección y Prevención de Incendios Marzo 2009 Autor: Ing. Pablo E. Cabrera
1. Introducción Los standards de protección contra incendios de las plantas de fabricación de biodiesel a partir de aceites vegetales deberían basarse en códigos internacionales de probada validez. Entre ellos encontramos a las normas NFPA, que incluyen códigos específicos para plantas de tecnologías asimilables, como la NFPA 36 referida a plantas de extracción de aceite por solventes. Sin embargo, los proveedores de plantas llave en mano no presentan recomendaciones específicas en cuanto al tipo de protecciones a instalar. La legislación propia de cada país debería ser la referencia, aunque generalmente dicha legislación es incompleta, no específica y no se ha actualizado lo suficiente como para garantizar niveles de seguridad aceptables para los propietarios, operadores y otros entes involucrados. En la Argentina, la ley de referencia y obligatoria hasta Octubre de 2008 para las plantas de biodiesel era la Ley 13.660, desarrollada para instalaciones de petróleo y gas. Su aplicación resultaba en niveles de seguridad muy buenos especialmente para la separación y protección contra incendios de tanques de productos combustibles e inflamables dentro de la planta. En Octubre de 2008 se ha publicado una nueva normativa de la Secretaría de Energía específica para las plantas de biodiesel, con diferencias en el nivel de protección contra incendios según la capacidad de producción y almacenamiento de las plantas (Resolución 1296/2008). Dicha normativa es un avance importante e incluye muchos aspectos necesarios para lograr un buen nivel de protección y prevención. Sin embargo hay otros aspectos no mencionados que merecen atención. Es por eso que hemos tratado de compilar una serie de recomendaciones básicas para este tipo de industria con el objetivo de asegurar niveles aceptables de seguridad contra incendio y de prevención de incendios, que en definitiva ayudarán al crecimiento de esta industria con rentabilidad y seguridad. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 2
Definiciones: - Líquidos inflamables: Son aquellos líquidos con flash point menor a 38 C. Son los más volátiles y peligrosos pues generan vapores combustibles a temperatura ambiente. - Líquidos combustibles: Son aquellos líquidos con flash point mayor o igual a 38 C. - Resistencia al fuego: Aptitud de un elemento de construcción, componente y estructura de conservar durante un tiempo determinado la carga portante requerida, la estanqueidad y/o el aislamiento térmico, específicados en el ensayo respectivo de resistencia al fuego de la norma correspondiente. - Propiedades de las materias primas y productos en los procesos de fabricación de biodiesel Propiedades Aceite Biodiesel A Metilester Biodiesel B Etilester Gas oil Metanol Punto de Inflamación C 346 179 170 38 12.2 Punto de Ebullición C Clasificación del líquido según NFPA 30 Calor Neto de Combustión (MJ/kg) No 347 273 191 64.5 disponible IIIB IIIB IIIB II IA Aprox. 37.00 37.77 37.82 42.90 22 Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 3
2. Protecciones contra incendio 2.1 Parque de Tanques - Separaciones y endicamiento Los tanques de productos combustibles e inflamables como metanol, aceite de soja o girasol crudos o refinados, biodiesel y productos químicos varios, se diseñarán con distancias de separación y diques de contención según lo indica la Norma NFPA 30 y la Resolución 1296/2008. Los volúmenes de endicamiento serán como mínimo de un 110 % del volumen del tanque para recintos individuales y 110 % del tanque mayor para agrupamientos en un mismo recinto. - Protección contra incendio y enfriamiento En cuanto a la protección contra incendios, los mismos deberán contar con anillos de agua de enfriamiento y sistemas de extinción de incendios con espuma, de accionamiento manual o automático, para tanques de biodiesel, metanol y otros productos según su flash point. Ambos puntos se encuentran solicitados en la Resolución 1296/2008 con criterios de dimensionamento inferiores a los requeridos en NFPA. Según la Resolución citada la densidad de diseño deberá ser de 0.030 m3/h por m2 de superficie envolvente y de techo. Según NFPA la densidad de descarga debería ser de 10 l/min/m2. Sugerimos adoptar criterio de NFPA. Playa de tanques con su endicamiento y protecciones Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 4
- Varios Todos los tanques de materias primas, productos intermedios y productos terminados deberían contar con sensores y alarmas por sobrellenado con señales a la sala de control. Las salas de bombas de aceite y biocomustible deben ser diseñadas para reducir al mínimo los riesgos de derrames, contar con contención de los mismos y disponer de protección fija de rociadores automáticos con espuma. Los cuadros de bombas se ubicarán fuera de los recintos de endicamiento de los tanques. La descarga de metanol y otros líquidos inflamables contará con sistemas de puesta a tierra para conectar el camión con las instalaciones. Los tanques contarán con las correspondientes puestas a tierra y protección contra descargas atmosféricas. 2.2 Areas de Procesos - Lay out Las distintas baterías de procesos contienen una o más plantas de proceso, según el diseño y modulación de la instalación. Las baterías de refinado de aceite y purificación de glicerina normalmente constituyen sectores independientes y separados, al igual que la planta de transesterificación y destilación de metanol. Las utilidades como calderas, compresores, subestaciones eléctricas, etc también son áreas separadas. - Separaciones por distancias físicas entre baterías de procesos: La distancia mínima recomendable es de 15 metros, cuando se trate de separación de baterías de procesos de bajo riesgo de incendio (ej. refinería de aceite). En cambio para riesgos moderados o altos como es el caso de las unidades de producción de biodiesel (transesterificación y destilación de alcohol) recomendamos como mínimo 15 metros a unidades de bajo riesgo y 30 metros a unidades de similar riesgo. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 5
Playa de tanques con separaciones entre unidades En cuanto a las instalaciones de servicios que requieren quemadores, reguladores de gas o motores de combustión interna, es aconsejable la distancia mínima de 30 metros. Esta distancia es también recomendable para el resto de los servicios industriales. Respecto a las distancias a tanques, si los mismos están correctamente endicados, deberían considerarse por lo menos de 30 metros a las unidades de procesos desde el borde de los diques. En este tema de las distancias es necesario aclarar que la Resolución 1296/2008 establece distancias menores en general y mucho menores para las plantas de baja producción. Las distancias indicadas en este documento son las recomendables para las plantas de gran capacidad (mayores a los 60 m3/día), pero para las plantas menores la mínima distancia que recomendamos como separación efectiva en cualquier caso es de 15 metros. En caso de optarse por distancias menores a las indicadas en esta guía, Allianz tomará las áreas como un solo sector de incendio. Se transcribe a continuación una tabla tomada del Manual de NFPA de protección contra incendios con las distancias indicativas para plantas químicas y petroquímicas utilizadas en USA. Las distancias están en pies (multiplicar por 0,30 para pasar a metros). Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 6
Tabla de separación de baterías en plantas químicas y de petróleo - Endicamiento y colección de derrames Las áreas de proceso deberían contar con endicamiento completo y colección de derrames con trampa cortafuego a fosa o cisterna de almacenamiento de derrames con posterior conexión a la planta de tratamiento de líquidos. El volumen de la cisterna deberá ser calculado en función de los posibles derrames en situaciones de accidente grave y se agregará también el caudal de agua de extinción de incendio durante 90 minutos. En la medida de lo posible se diseñarán drenajes separados para cada sector de la batería de procesos para contener los distintos tipos de líquidos en forma separada. Por ejemplo el sector de destilación de metanol debería contar con un endicamiento separado del resto de la batería. Todos los tanques de materias primas, productos intermedios y productos terminados fuera de las baterías, deberían contar con endicamiento del 110 % del volumen del tanque mayor en cada recinto. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 7
Drenaje de unidad de producción de biodiesel area de tranesterificación - Protecciones contra incendio Refinería de aceite: debería protegerse con hidrantes externos de 2 ½, hidrantes internos en los distintos niveles de 1 ¾ o devanaderas de 1. Producción de biodiesel: este sector debería contar con rociadores automáticos o sistema de diluvio con agua o espuma adecuada para los distintos tipos de líquidos combustibles e inflamables, cubriendo toda la batería para su mejor protección. En caso de no instalarse la protección completa a toda la batería se debería proveer de sistemas de diluvio o rociadores automáticos a la planta de destilación de metanol y equipos asociados a la misma. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 8
Sistema de enfriamiento para columna de destilación de metanol Deberán instalarse también monitores perimetrales con generación de espuma para cubrir el perímetro del área de procesos e hidrantes o devanaderas cubriendo los distintos niveles. Monitor típico Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 9
Espuma: Se debe tener en cuenta que la espuma a utilizar en las zonas de proceso y cargaderos de camiones deberá ser compatible con la extinción de fuegos de pileta (pool fires) tanto de aceite como de biodiesel y metanol, ya que los tres productos pueden alimentar un incendio en el área. - Protección de estructuras contra el fuego En caso de no disponer de protección total con rociadores o diluvio de agua, las estructuras metálicas deberían contar con rociadores de enfriamiento en las columnas o protección estructural con pinturas intumescentes con una resistencia al fuego mínima de 60 minutos y recomendable de 120 minutos. Esto está basado en que el combate manual del fuego en la zona de procesos requerirá de grandes esfuerzos del escaso personal de planta y deberá esperarse a los bomberos públicos para una acción completa. La base (pollera) de la torre de destilación de metanol y las estructuras sostén de tanques con inventarios de metanol superiores a los 2 m3 también deberán poseer protección retardante de la acción del fuego. Cabe aclarar que la resolución 1296/2008 indica que las áreas de producción de biodiesel deberán contar con estructuras resistentes al fuego con una clasificación de 120 minutos (dos horas) de resistencia al fuego. Esto implica que si son metálicas deberán contar con protección exterior de morteros, pinturas certificadas o placas resistentes al fuego y si son de hormigón armado deberán contar con el recubrimiento necesario para alcanzar dicha resistencia al fuego. - Sistemas de detección y alarma Producción de Biodiesel - Zona de procesamiento de metanol: Es recomendable la instalación de: Detección de llama dirigida a la base de los equipos y drenajes. Detección de mezcla explosiva en la zona de bombas, drenajes y bajo equipos. Refinería de Aceite: Es recomendable contar con un sistema de detección de humo y calor, con aviso a la sala de control, que cubra las áreas de mayor riesgo del edificio. 2.3 Muelles de Carga Para muelles de carga referirse a normas de protección de muelles para productos combustibles e inflamables. La protección mínima requerida será de monitores de agua con espumígeno para cubrir las instalaciones y el barco en posición de carga. Por ello al menos dos monitores con un caudal de 60 m3/h a 7 bar cada uno son necesarios ubicados en posiciones estratégicas. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 10
2.4 General de la planta - Extinción con agua y espuma La planta en general debería contar con monitores de incendio cubriendo tanques y áreas de procesos, ubicados a distancia prudencial de los riesgos para poder operarse en forma segura. Puede analizarse también el uso de monitores móviles comandados a distancia desde la sala de control. En todos los casos deberá contarse con tanques y generadores de espuma del tipo correspondiente al fuego típico de cada sector. También contará con una red de incendio con hidrantes de 2 ½ y 1 ¾ según los distintos sectores a cubrir. El cargadero de camiones para líquidos combustibles o inflamables contará con protección con diluvio con espuma accionado en forma automática o manual con comando a distancia. Las bombas de incendio se ubicarán en una sala de materiales incombustibles y separada por distancias adecuadas de tanques de productos combustibles e inflamables y áreas de procesos. - Sistemas de detección y alarma Motobomba de incendio Se instalará un sistema de detección y alarma de incendio con pulsadores manuales y detectores de humo o calor para los sectores cerrados con riesgo de incendio como salas eléctricas, salas de compresores, servicios generales, depósitos de repuestos y oficinas. En la sala de calderas se instalarán detectores de calor y si se utiliza gas natural o gas licuado de petróleo se instalarán también detectores del gas que corresponda. - Extintores portátiles Según riesgos propios de cada sector y cumpliendo leyes nacionales y municipales. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 11
3. Seguridad de Procesos - Clasificacion de instalaciones eléctricas Recomendamos revisar la clasificación de áreas eléctricas que realiza el proveedor de la planta y solicitarle planos de clasificación de zonas, normas de referencia e indicaciones para mantenimiento y reemplazo de equipos instalados. Artefactos antiexplosivos en la zona de producción - Puestas a Tierra y pararrayos Toda la planta contará con sistema de puesta a tierra para los equipos y edificios. También deberá poseer sistema de protección contra descargas atmosféricas según normas vigentes (IRAM). - Análisis de riesgos de proceso / matriz de riesgos Es importante contar con documentación del proveedor del análisis de riesgos del proceso y de los análisis y matriz de riesgos realizados para la determinación de redundancias y tipo de equipos y sistemas de control de procesos. La documentación deberá estar disponible para incorporar futuras modificaciones de planta. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 12
- HAZOP Usualmente los proveedores realizan un análisis HAZOP de las instalaciones que entregan, sin embargo no están incluidos todos los equipamientos off site ni tampoco las instalaciones de servicios industriales y auxiliares, que usualmente son provistos por otras firmas. Recomendamos realizar un análisis HAZOP integral de las instalaciones, junto con el equipo de ingeniería y los operadores de planta antes de comenzar la operación comercial. - Válvulas de Seguridad Se instalarán las válvulas de seguridad y demás elementos de protección de equipos y líneas de proceso y servicios, de acuerdo a las especificaciones de los proveedores de tecnología y de acuerdo a los resultados de los análisis de riesgo y HAZOP. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 13
4. Prevención de Incendios Los programas básicos de prevención de incendios a aplicar en este tipo de instalaciones son: -Prohibición de fumar * -Permisos de trabajo en caliente *, eléctricos, ingreso a recipientes y excavación -Programas de autoinspecciones de prevención * -Programas de orden y limpieza * -Brigada de lucha contra incendio * -Plan de emergencias con escenarios de incendios y explosión específicos * -Plan de ayuda mutua coordinado con plantas vecinas y bomberos públicos -Mantenimiento de los sistemas de protección contra incendio incluyendo sistemas de agua y detección y alarma. * -Mantenimiento de sistemas de seguridad y control de procesos * -Mantenimiento de sistemas de puesta a tierra y pararrayos * - Procedimiento de modificaciones según estandares de la industria química y petroquímica ( change management ) Todos los ítems indicados con * están incluídos en la Resolución 1296/2008. Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 14
5. Normas de Referencia NFPA 11: Standard for Low, Medium-, and High-Expansion Foam - 2005 Edition. NFPA 13 : Standard for the Installation of Sprinkler Systems - 2007 Edition. NFPA 15: Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection - 2007 Edition. NFPA 16: Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray Systems 2007 Edition. NFPA 30 : Flammable and Combustible Liquids Code 2008 Edition. NFPA 14 : NFPA 14 Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems 2007 Edition. NFPA 20 : NFPA 20 Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection 2007 Edition. NFPA 72: NFPA 72 National Fire Alarm Code 2007 Edition. Ley 13.660: Seguridad de las instalaciones de elaboración, transformación y almacenamiento de combustibles sólidos, minerales, líquidos y gaseosos. Resolución 1296/2008 Secretaría de Energía: Condiciones mínimas que deben cumplir las Plantas de Elaboración, Almacenamiento y Mezcla de Biocombustibles en relación a la seguridad en caso de incendio. Clasificación de Instalaciones Eléctricas: IRAM IAP IEC 79-10 Materiales Eléctricos para atmósferas gaseosas explosivas Guía para la clasificación de áreas peligrosas IEC 60079-10 Classification of hazardous areas Protección contra el fuego de estructuras: API 2218 Fireproofing Practices in Petroleum and Petrochemical Processing plants. Second Edition August 1999. Normas CIRSOC HAZOP: BS IEC 61882-2001 Hazop Studies Application Guide Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 15
6. Anexos Check list para Plantas de Biodiesel Planta: Prevención de incendios Rige la prohibición de fumar? Sí No Hay permisos de trabajo en caliente? Sí No Hay programas de autoinspecciones? Sí No Hay programas de orden y limpieza? Sí No Hay brigada de lucha contra incendio? Sí No Hay plan de emergencias con varios escenarios? Sí No Hay plan de ayuda mutua con plantas vecinas? Sí No Hay procedimiento escrito para descarga de inflamables? Sí No Separaciones y Protecciones pasivas Hay separaciones adecuadas Sí No entre tanques? Hay separaciones adecuadas de tanques a Sí No unidades de proceso? Hay separaciones adecuadas entre Sí No baterías de proceso? Hay sensores / alarmas de sobrellenado Sí No en tanques? Hay endicamentos adecuados en parque Sí No de tanques? Existe una correcta colección de derrames? Sí No Hay protección retardante a la acción del fuego Sí No sobre las columnas de la unidad de biodiesel? Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 16
Protecciones activas Hay red de incendio adecuada (diámetros Sí No de cañerías, reserva de agua, bombas)? Hay anillos de refrigeración adecuados Sí No en tanques? Hay sistemas de diluvio o espuma adecuados Sí No en la unidad de biodiesel? Hay sistemas de diluvio o espuma adecuados Sí No en las zonas de carga y descarga de camiones? Hay monitores perimetrales con espuma Sí No en unidad de biodiesel y tanques? Hay sistema de detección de humo y/o calor Sí No en refinería de aceite? Hay sistema de detección de llama y/o mezcla Sí No explosiva en unidad de biodiesel? Seguridad de procesos Hay instalaciones eléctricas antiexplosivas Sí No de acuerdo a la clasificación de áreas? Ha suministrado el proveedor de tecnología Sí No un HAZOP de la unidad de biodiesel? Se ha realizado un análisis de HAZOP Sí No integral de todas las instalaciones? Ha suministrado el proveedor de tecnología Sí No un análisis / matriz de riesgos? Son adecuados los sistemas de control de Sí No procesos / redundacias? Cuenta la planta con puestas a tierra y Sí No pararrayos? Ingeniero : Fecha : Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 17
- Clasificación de Líquidos Inflamables según NFPA. Any liquid within the scope of this code and subject to the requirements of this code shall be classified in accordance with this section. Flammable liquids, as defined in 3.3.30.2 and 4.2.3, shall be classified as Class I liquids and shall be further subclassified in accordance with the following: (1) Class IA Liquid Any liquid that has a flash point below 73 F (22.8 C) and a boiling point below 100 F (37.8 C) (2) Class IB Liquid Any liquid that has a flash point below 73 F (22.8 C) and a boiling point at or above 100 F (37.8 C) (3) Class IC Liquid Any liquid that has a flash point at or above 73 F (22.8 C), but below 100 F (37.8 C) Combustible liquids, as defined in 3.3.30.1 and 4.2.2, shall be classified in accordance with the following: (1) Class II Liquid Any liquid that has a flash point at or above 100 F (37.8 C) and below 140 F (60 C) (2) Class III Liquid Any liquid that has a flash point at or above 140 F (60 C) (a) Class IIIA Liquid Any liquid that has a flash point at or above 140 F (60 C), but below 200 F (93 C) (b) Class IIIB Liquid Any liquid that has a flash point at or above 200 F (93 C) Biodiesel - Guía de Protección y Prevención de Incendios Página 18
Documento: Biodiesel - Protecciones contra Incendio VF 03-2009 New Contacto: Allianz Argentina Cía de Seguros SA Ingeniería de Riesgos Ing. Pablo E. Cabrera Tel: +54 11 43203851 Email: pablo.cabrera@allianz.com.ar