Seguridad Contra Incendios en Plataformas Off-shore

Mster en Ingeniera de Proteccin contra Incendios

MIPCI 2012-2013

TESIS DE MSTER

SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS EN

PLATAFORMAS OFF-SHORE

AUTOR: Lander De Mateo Garca/ Cotein Fire S.L. / [email protected]

Madrid, Julio de 2013

Firma Autor: VB Director

Mster en Ingeniera de Proteccin contra Incendios MIPCI Seguridad Contra Incendios en Plataformas Off-Shore _____________Lander De Mateo Garca

2 de 102 MIPCI

2012-2013

Autorizada la entrega de la tesis de mster del alumno/a:

Lander De Mateo Garca

.

EL COORDINADOR DEL MIPCI

Gabriel Santos

Fdo.: Fecha: / /

V B del Director de proyecto

(Indicar el nombre del Director de proyecto)

.

Fdo.: Fecha: / /


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TTULO SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS EN PLATAFORMAS OFF-SHORE

ALUMNO 1 LANDER DE MATEO GARCALANDER

ALUMNO 2

DIRECTOR LUIS MOLINELLI

JUSTIFICACIN

Hoy en da el petrleo es el bien ms codiciado conocido como el oro negro- y su

comercializacin es fundamental para mantener el sistema occidental tal y como lo

conocemos. Pero cada da, escasea ms, y los pozos terrestres comienzan a vaciarse.

Es por ello, por lo que el ser humano ha tenido que trasladarse mar a dentro para

extraerlo de su fondo. De esta tarea tan complicada, se encargan las plataformas

petrolferas off-shore.

Es por todo esto, por lo que sea han convertido en un pilar de nuestra sociedad y

aunque es una tecnologa que ya tiene ms de medio siglo, en Espaa su proteccin

frente al fuego, siempre se ha realizado mediante normativa extranjera.

Mediante este proyecto, se busca aunar las diferentes normativas existentes a

nivel nacional, para realizar una gua de diseo con la que proteger las

plataformas petroleras de la manera ms eficaz posible, siempre con el objetivo

de satisfacer los 4 pilares en los que se basa la proteccin contra incendios:

1. Proteccin de la vida

2. Proteccin de la propiedad

3. Proteccin de la actividad

4. Proteccin del medioambiente


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OBJETIVOS

El objetivo de este proyecto, es el estudio de las diferentes normativas espaolas

existentes y la realizacin de una gua de diseo con las recomendaciones ms

adecuadas.

Para ello, son diversas las normativas utilizadas:

- SOLAS 74/78 - Convenio Internacional para la seguridad de la vida humana en la

mar

- ITC-MI-IP-01: Refineras Reglamentacin relativa a instrucciones tcnicas

complementarias

- RSCIEI Reglamento Seguridad Contra Incendios en Establecimientos

Industriales

- CTE Cdigo tcnico de la Edificacin

Con el fin de alcanzar los estndares de seguridad que busca la ingeniera de

proteccin contra incendios, he basado mi estudio normativo en 3 apartados que

integran estos objetivos en su totalidad:

1- Instalaciones Contra Incendios

2- Seguridad Estructural

3- Sistemas de Evacuacin

Pero para realizar este estudio normativo correctamente, lo primero de todo ha sido

analizar las plataformas off-shore y todos sus procesos.

De esta manera, he podido conocer bien cules son los diferentes riesgos que

presentan y he procedido al anlisis de las normativas y a su aplicacin.


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NDICE

Contenido 1. INTRODUCCIN ...................................................................................................... 13

2. PLATAFORMAS OFF-SHORE .................................................................................... 14

2.1 Definicin ........................................................................................................ 15

2.2 Clasificacin .................................................................................................... 15

2.2.1 Fijas ................................................................................................................ 16

2.2.2 Autoelevables ................................................................................................ 18

2.2.3 Semisumergibles ............................................................................................ 18

3. PETROLEO ........................................................................................................... 19

3.1 Definicin ........................................................................................................ 20

3.1.1 Usos comunes ............................................................................................. 20

3.2 Yacimientos Petrolferos ....................................................................................... 22

3.2.1 Formacin ...................................................................................................... 22

3.2.2 Tipos de Yacimientos .................................................................................. 24

3.2.2.1 Primarios ................................................................................................. 25

3.2.2.2 Yacimientos Secundarios ........................................................................ 26

4. ETAPAS DE LA PRODUCCIN .................................................................................. 27

4.1 Extraccin de Petroleo .......................................................................................... 28

4.1.1 Mtodos de Recuperacin Mejorada EOR (Enhanced Oil Recovery) ......... 29

4.1.1.1 Mtodos de recuperacin Mejorada de Petrleo (EOR) ........................ 29

4.1.1.2 Consideraciones para definir mtodo EOR a utilizar ............................. 30

4.1.1.3 Inyeccin de Nitrgeno .......................................................................... 30

4.1.1.3.1 Composicin del Nitrgeno ............................................................. 31

4.1.1.3.2 Propiedades Fsicas del Nitrgeno .................................................. 31


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4.1.1.3.3 Procesos de Desplazamiento Inmiscible con Nitrgeno ................ 31

4.1.1.3.3.1 Mantenimiento de Presin ....................................................... 32

4.1.1.3.3.2 Inyeccin Cclica ........................................................................ 32

4.1.1.3.3.3 Produccin de Gas desde la capa de gas ................................. 32

4.1.1.3.3.4 Mejoramiento gravitacional .................................................... 33

4.1.1.3.3.5 Empuje de Gas .......................................................................... 33

4.1.1.3.4 Proceso de desplazamiento Miscible con Nitrgeno ..................... 33

4.1.1.3.4.1 Comportamiento de la fase nitrgeno-petrleo del reservorio

.................................................................................................................... 34

4.1.1.3.4.1.1 Efectos del Nitrgeno en las propiedades fsicas de los

fluidos del reservorio .............................................................................. 35

4.1.1.3.4.1.2 Factores que afectan la miscibilidad Petrleo-Nitrgeno en

el Reservorio ........................................................................................... 35

4.1.1.3.4.2 Presin Mnima de Miscibilidad (PMM) ................................... 36

4.1.1.4 Produccin de Nitrgeno para Inyeccin .............................................. 36

4.2 Segregacin del Petrleo ...................................................................................... 38

4.2.1 Tratamiento del Crudo ...................................................................................... 38

4.2.1.1 Deshidratacin del Petrleo ................................................................... 38

4.2.1.2 Desalacin del Petrleo .......................................................................... 39

4.2.1.2.1 Tipos de sales en el crudo ............................................................... 40

4.2.1.2.2 Proceso de desalacin ..................................................................... 40

4.3 Almacenamiento del Petrleo .............................................................................. 42

4.3.1 Tanques de Almacenamiento ........................................................................ 42

4.3.2 Tanques de Produccin ................................................................................. 42

4.3.2.1 Normativa Aplicada ................................................................................ 43

4.3.2.1 Diseo de Tanques de Produccin ......................................................... 43


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4.3.3 Almacenamiento Subterrneo ...................................................................... 45

4.4 Transporte del Petroleo ........................................................................................ 46

4.4.1 Oleoducto ...................................................................................................... 46

4.4.2 Gaseoducto .................................................................................................... 46

4.4.3 Buques ........................................................................................................... 46

4.5 Tratamiento del Petrleo ..................................................................................... 47

4.5.1 Destilacin Fraccionada .................................................................................. 47

4.2.2.1 Gasolinas: ndice de octano .................................................................... 49

5. GUA DE DISEO ......................................................................................................... 51

5.1 Instalaciones Contra Incendios ....................................................................... 52

5.1.1 Deteccin de Incendios ................................................................................. 52

5.1.1.1 Ensayos ................................................................................................... 53

5.1.1.1.1 Ensayos Iniciales .............................................................................. 53

5.1.1.1.2 Ensayos Peridicos .......................................................................... 53

5.1.1.2 Proteccin mediante Deteccin Automtica de los diferentes Sectores

............................................................................................................................ 54

5.1.1.2.1 Espacios de mquinas ...................................................................... 54

5.1.1.2.1.1 Con dotacin permanente ....................................................... 54

5.1.1.2.1.2 Sin dotacin permanente ......................................................... 54

5.1.1.2.2 Espacios de alojamiento .................................................................. 55

5.1.1.2.3 Espacios de servicio y de Puestos de Control .................................. 55

5.1.1.2.4 Proteccin de los espacios de almacenamiento ............................. 55

5.1.1.2.4.1 Mercancas No Peligrosas ......................................................... 56

5.1.1.2.4.2 Mercancas Peligrosas .............................................................. 56

5.1.1.3 Proteccin Mediante Avisadores de accionamiento manual ................ 57

5.1.1.4 Patrullas de incendios ............................................................................. 57


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5.1.1.5 Sistema de Comunicacin de Alarma ..................................................... 58

5.1.1.6 Central de alarma contra incendios ...................................................... 58

5.1.2 Control del humo y Ventilacin ..................................................................... 59

5.1.2.1 Sectores a aplicar Control de la Propagacin del Humo ........................ 59

5.1.2.1.1 Puestos de control situados fuera de los espacios de mquinas .... 59

5.1.2.1.2 Espacios de mquinas ...................................................................... 60

5.1.2.1.3 Galeras de Instalaciones ................................................................. 60

5.1.2.2 Sectores a aplicar Control de la Ventilacin ........................................... 61

5.1.2.2.1 Locales con presencia de personal .................................................. 61

5.1.2.2.2 Locales con presencia ocasional personal ....................................... 61

5.1.2.2.3 Locales de almacenamiento de Gases con baja densidad .............. 61

5.1.2.2.4 Locales de bombas de Trasiego ....................................................... 61

5.1.3 Sistemas de lucha Contra Incendios .............................................................. 62

5.1.3.1 Sistemas de Suministro de Agua ............................................................ 62

5.1.3.1.1 Almacenamiento del Agua .............................................................. 62

5.1.3.1.2 Bombas Contra Incendios ................................................................ 63

5.1.3.1.3 Disposicin de bombas contraincendios ......................................... 63

5.1.3.1.4 Capacidad de cada bomba contraincendios ................................... 63

5.1.3.1.5 Colectores y bocas contra incendios ............................................... 64

5.1.3.1.6 Rpida disponibilidad del suministro de agua ................................. 64

5.1.3.1.7 Dimetro del colector contra incendios .......................................... 65

5.1.3.1.8 Vlvulas de aislamiento y vlvulas de desahogo ............................. 65

5.1.3.1.9 Nmero y distribucin de las bocas contraincendios ..................... 65

5.1.3.1.10 Presin de las bocas contra incendios .......................................... 65

5.1.3.1.11 Mangueras contra incendios y lanzas ........................................... 66


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5.1.3.1.12 Monitores de Agua ........................................................................ 66

5.1.4.2 Extintores porttiles ............................................................................... 67

5.1.4.2.1 Mantenimiento y operacionalidad .................................................. 67

5.1.4.2.2 Cargas de Respeto ........................................................................... 67

5.1.4.3 Sistemas Fijos de extincin de Incendios ............................................... 68

5.1.4.3.1 Sistemas fijos de extincin de incendios por gas ............................ 68

5.1.4.3.1.1 Medios de cierre para los sistemas fijos de extincin de

incendios por gas ........................................................................................ 68

5.1.4.3.2 Sistemas fijos de extincin por espuma .......................................... 69

5.1.4.3.3 Sistemas fijos de extincin por agua ............................................... 69

5.1.4.3.4 Almacenamiento del agente extintor ............................................. 70

5.1.4.3.5 Aplicacin de Sistemas de Extincin en diferentes Sectores .......... 70

5.1.4.3.5.1 Medios de extincin de incendios en los espacios de mquinas

.................................................................................................................... 70

5.1.4.3.5.1.1 Medios Adicionales ........................................................... 71

5.1.4.3.5.2 Dispositivos de extincin de incendios en puestos de control

espacios de alojamiento y espacios de servicio ......................................... 71

5.1.4.3.5.3 Medios de extincin de incendios en espacios de carga ......... 71

5.1.4.3.5.3.1 Sistemas fijos de extincin de incendios por gas para cargas

generales ................................................................................................ 72

5.1.4.3.5.3.1 Sistemas fijos de extincin de incendios por gas para

mercancas peligrosas ............................................................................. 72

5.1.4.3.5.4 Proteccin de los tanques de carga ......................................... 72

5.1.4.3.5.5 Proteccin de las cmaras de bombas de carga ...................... 72

5.1.4.3.5.5.1 Caractersticas del Sistema ................................................ 73

5.1.4.4 Unidades de Bomberos .......................................................................... 73


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5.1.4.4.1 Tipos de equipo de bombero y aparatos respiratorios para

evacuaciones de emergencia ......................................................................... 73

5.1.4.4.2 Servicios complementarios contra incendios .................................. 74

5.2. Seguridad Estructural .......................................................................................... 75

5.2.1 Anlisis de Resistencia al Fuego .................................................................... 75

5.2.1.1 Fijaciones ................................................................................................ 75

5.2.1.1.1 Resistencia al Fuego ........................................................................ 76

5.2.1.2 Cubiertas ................................................................................................. 76


5.2.1.3 Casetas .................................................................................................... 76


5.2.1.4 Tanques de Carga ................................................................................... 77


5.1.2 Contencin del Incendio ................................................................................ 78

5.1.2.1 Puestos de Control ................................................................................. 78

5.1.2.2 Pasillos .................................................................................................... 78

5.1.2.3 Espacios de alojamientos ....................................................................... 78

Es necesaria la completa separacin de los espacios de alojamiento del resto de

sectores, incluidos pasillos y escaleras colindantes. .......................................... 78

5.1.2.4 Escaleras ................................................................................................. 79

5.1.2.5 Espacios de servicio ................................................................................ 79

5.1.2.6 Espacios de Mquinas ............................................................................ 79

5.1.2.7 Cmaras de bombas de carga ................................................................ 79

5.1.2.8 Cubiertas expuestas ............................................................................... 79

5.1.2.9 Sistemas de ventilacin .......................................................................... 79

5.2.3 Requisitos Constructivos Frente al Fuego ................................................. 80


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5.2.2.2.1 Resistencia para la Evacuacin ........................................................ 80

5.3 Sistemas de Evacuacin .................................................................................... 81

5.3.1 Anlisis Normativo ......................................................................................... 81

5.3.1.1 Formacin ............................................................................................... 82

5.3.1.1.1 Estancia Continua ............................................................................ 82

5.3.1.1.2 Visita Puntual ................................................................................... 83

5.3.1.2 Cuadro de Obligaciones e Instrucciones para casos de Emergencia ..... 83

5.3.2.3 Comunicaciones ...................................................................................... 84

5.3.2.3.1 Dispositivos radioelctricos de salvamento .................................... 84

5.3.2.3.2 Respondedores de radar ................................................................. 84

5.3.2.3.3 Bengalas ........................................................................................... 84

5.3.2.3.4 Sistemas de Comunicaciones de a Bordo ........................................ 84

5.3.2.3.4.1 Sistema de Alarma .................................................................... 84

5.3.2.3.4.1 Sistemas de Megafona ............................................................ 85

5.3.1.3 Dispositivos Individuales de Salvamento ............................................... 85

5.3.1.3.1 Aros Salvavidas ................................................................................ 85

5.3.1.3.2 Chalecos Salvavidas ......................................................................... 86

5.3.1.3.3 Trajes de inmersin ......................................................................... 86

5.3.1.3.4 Trajes de proteccin contra la intemperie ...................................... 86

5.3.1.4 Embarcaciones de supervivencia ........................................................... 86

5.3.1.4.1 Supervisin ...................................................................................... 87

5.3.1.4.1.1 Personal suficiente para su correcto manejo ........................... 87

5.3.1.4.1.2 Personal titulado para el manejo de las embarcaciones ......... 87

5.3.1.4.1.3 Posibilidad de nombrar suplentes ............................................ 87

5.3.1.4.1.4 Encargados debern tener una lista de los tripulantes ............ 87


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5.3.1.4.2 Caractersticas de los puntos de evacuacin ................................... 87

5.3.1.5 Disponibilidad Funcional, Mantenimiento e inspeccin ........................ 88

5.3.1.5.1 Disponibilidad funcional .................................................................. 88

5.3.1.5.2 Mantenimiento ................................................................................ 88

5.3.1.5.3 Piezas de repuesto y equipos de reparacin ................................... 88

5.3.1.5.4 Inspecciones .................................................................................... 89

5.3.1.6 Zonas de Aterrizaje y de Evacuacin para Helicpteros ........................ 89

5.3.2 Anlisis Operacional ...................................................................................... 90

5.3.2.1 reas de Refugio ..................................................................................... 90

5.3.2.2 Caractersticas medios de evacuacin ................................................... 90

6. ESTUDIO DE INCIDENTES DEEPWATER HORIZON .................................................... 92

6.1 Incidentes Famosos .............................................................................................. 92

6.1.1 Piper Alpha .................................................................................................... 92

6.1.2. P-36 ............................................................................................................... 93

6.1.2 IXTOC-I ........................................................................................................... 93

6.2 Deepwater Horizon ............................................................................................... 94

6.2.1 Especificaciones ............................................................................................. 94

6.2.2 Incidente ........................................................................................................ 95

6.2.3 Derrame de petrleo ..................................................................................... 95

6.2.5 Impacto Medioambiental .............................................................................. 96

8. PROPUESTAS DE MEJORAS ......................................................................................... 98

ANEXO I - TABLA DE ILUSTRACIONES ........................................................................... 100


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1. INTRODUCCIN

En una sociedad donde la dependencia del petrleo cada da es mayor, y gracias a las

nuevas tecnologas se encuentran ms y mayores bolsas de petrleo repartidas por

todo ocano; las plataformas off-shore (fuera de tierra), cobran una especial

relevancia.

Pero todas estas nuevas tecnologas y plataformas, van de la mano con una mayor

concienciacin social por la seguridad y el medioambiente.

La ingeniera de la proteccin contra incendios se define segn la SFPE (Society of Fire

Protection Engineers) como la aplicacin de los conocimientos cientficos y

fundamentos de la ingeniera, al diseo de las medidas necesarias para la proteccin

de las personas y su entorno frente a los incendios.

Es por ello, que creo que es necesario analizar y saber diagnosticar correctamente los

riesgos y peligros que entraan estos procesos de extraccin tan punteros como

necesarios.

Mediante este proyecto, buscamos diseccionar el proceso y los riegos que entraa la

extraccin de petrleo mar adentro, adems de aunar las diferentes normativas y

guas de diseo internacionales para abordar la problemtica de la proteccin y control

de riesgos con mayor contundencia y rigor.

Ilustracin 1 Plataforma Deepwater Horizon ( Golfo de Mexico)


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2. PLATAFORMAS OFF-SHORE

Para poder comprender y localizar los peligros de una plataforma petrolfera, es muy

importante que entendamos sus procesos operativos. Por lo tanto, en este primer

punto, intentaremos definir y explicar detalladamente los diferentes procesos que se

dan en una estructura de este calibre. Para despus poder localizar sus puntos crticos

y ser capaces de protegerlos correctamente.

Ilustracin 2 Plataforma petrolfera en el sudeasitico


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2.1 Definicin

Offshore es un trmino del ingls que literalmente significa "en el mar, alejado de la

costa". Una plataforma petrolfera es una estructura de cuya funcin es

extraer petrleo y gas natural de los yacimientos del lecho marino que luego sern

exportados hacia la costa.

2.2 Clasificacin

Las plataformas, dependiendo de su funcin, pueden ser de diferentes tipos:

perforacin, produccin, enlace, compresin, habitacionales... Nuestro proyecto se

centrar en las del primer tipo.

En ellas se encuentran los equipos para la perforacin de los pozos, para la inyeccin

de nitrgeno al yacimiento y los empleados en la separacin de gas y aceite. Aqu se

recibe la produccin en bruto del pozo y se realiza la separacin primaria de petrleo y

gas. Estas plataformas, suelen contar con helipuertos y con dos cubiertas; por lo tanto,

esto denota claramente que no solamente hay que proteger los riesgos directos del

proceso de extraccin, sino tambin los derivados de sus funciones.

Estas plataformas a su vez, pueden ser de diferentes tipos dependiendo de su sistema

de soporte:

Ilustracin 3 Tipos de Plataformas


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2.2.1 Fijas

Las plataformas fijas son construidas sobre piernas de hormign o acero ancladas al

lecho marino, sobre las que se colocan otros tipos de estructuras como camisas de

acero o cajones de hormign.

Las camisas de acero son secciones verticales de acero tubular para mejorar la

estabilidad y resistencia de las plataformas.

Ilustracin 4 - Estructura de Acero


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Los cajones de hormign, adems permiten el almacenamiento de combustible bajo la

superficie y cuando estn vacos confieren flotabilidad, motivo por el cual son

utilizados para construir estas plataformas cerca de la costa y hacerlas flotar hasta la

posicin en que finalmente la plataforma ser anclada.

Ilustracin 5 Cajones de hormign

Sobre las piernas se encuentra la cubierta, con espacio para las plataformas de

perforacin, las instalaciones de produccin y los alojamientos de la tripulacin. Este

diseo permite su utilizacin a muy largo plazo. Las plataformas fijas son

econmicamente viables para su instalacin en profundidades de hasta unos 500m.

Ilustracin 6 Cubiertas Plataformas Petroleras


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2.2.2 Autoelevables

Pueden dividirse en plataformas con patas independientes o no independientes. Se

utilizan para la exploracin y el mantenimiento de pozos en aguas someras (menos de

100 m de profundidad). Ambos tipos se encargan de elevar la plataforma de forma tal

que quede un colchn de aire entre el pelo de agua y el casco de la plataforma. La

diferencia radica en que la plataforma de patas independientes asienta las patas en el

lecho del mar, mientras que la otra asienta directamente la plataforma.

2.2.3 Semisumergibles

Son estructuras flotantes que permanecen fijadas en su emplazamiento mediante

anclas, o incluso pueden ser desplazadas. Son empleadas en la perforacin a

profundidad mayor de 100m, utilizando conexiones submarinas.

Ilustracin 7 Plataforma Semisumergida


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3. PETROLEO

Las plataformas off-shore, como hemos comentado anteriormente, se basan en la

extraccin del petrleo.

Pero, Qu es el petrleo? Es importante saber a que nos enfrentamos, para poder

proteger correctamente la instalacin de todos los riesgos que conlleva.

Por lo tanto, en este apartado, analizaremos el petrleo detalladamente y los lugares

donde podemos encontrarlo:

1- Definicin

2- Yacimientos

Ilustracin 8 Petroleo


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2012-2013

3.1 Definicin

Los crudos de petrleo y los gases naturales son mezclas de molculas de

hidrocarburos (compuestos orgnicos de tomos de carbono e hidrgeno) que

contienen de 1 a 60 tomos de carbono. Las propiedades de estos hidrocarburos

dependen del nmero y de la disposicin de los tomos de carbono e hidrgeno en sus

molculas. La molcula bsica de hidrocarburo consta de 1 tomo de carbono unido a

4 tomos de hidrgeno (metano). Todas las dems variedades de hidrocarburos de

petrleo se forman a partir de esta molcula. Los hidrocarburos que tienen hasta 4

tomos de carbono suelen ser gases; si tienen entre 5 y 19, son generalmente lquidos,

y cuanto tienen 20 o ms, son slidos. Adems de hidrocarburos, los crudos de

petrleo y los gases naturales contienen compuestos de azufre, nitrgeno y

oxgeno, junto con trazas de metales y otros elementos.

3.1.1 Usos comunes

El petrleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en

mezclas ms simples de hidrocarburos que tienen usos especficos, a este proceso se le

conoce como destilacin fraccionada. El petrleo natural hirviente (unos 400 grados

Celsius) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a

esa temperatura pasan como vapores a la cmara superior algo ms fra y en ella se

condensan las fracciones ms pesadas que corresponden a los aceites lubricantes. De

este proceso se obtienen las fracciones:

Gases: metano, etano y gases licuados del petrleo (propano y butano)

Nafta, ligrona o ter de petrleo

Gasolina

Queroseno

Gasleo (ligero y pesado)


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Fuelleo

Aceites lubricantes

Asfalto

Alquitrn

Los componentes qumicos del petrleo se separan y obtienen

por destilacin mediante un proceso de refinamiento. Todos estos productos, de baja

solubilidad, se obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres de

fraccionamiento.

Ilustracin 9 - Usos del Petrleo


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3.2 Yacimientos Petrolferos

Un yacimiento, depsito o reservorio petrolfero, es una acumulacin natural

de hidrocarburos en el subsuelo, contenidos en rocas porosas o fracturadas (roca

almacn). Los hidrocarburos naturales, como el petrleo crudo y el gas natural, son

retenidos por formaciones de rocas suprayacentes con baja permeabilidad.

Ilustracin 10 Pases Productores de Petrleo

3.2.1 Formacin

El petrleo crudo encontrado en depsitos de petrleo se forma en la litosfera a partir

de los restos de organismos del pasado (fsiles), depositados en grandes cantidades en

fondos anxicos de mares o zonas lacustres del pasado geolgico y cubiertos por

espesas capas de sedimentos. Millones de aos de transformaciones qumicas

(craqueo natural), debidas al calor y la presin durante la diagnesis, cambiaron los

restos de microorganismos (animales y vegetales) en petrleo y gas natural. Roy

Murmi, un consejero de Schlumberger, describi el proceso de la siguiente manera:

Plancton y algas, protenas y la vida que flota en el mar, cuando mueren caen al

fondo, y estos organismos son el origen de nuestro petrleo y gas. Cuando se entierran


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con el sedimento acumulado y llegan a una temperatura adecuada, algo por encima de

50 a 70 C comienzan a cocinarse. Esta transformacin, este cambio, los convierte en

hidrocarburos lquidos que se mueven o migran, llegando a formar nuestros depsitos

de gas y petrleo.

La formacin de los yacimientos de petrleo o gas requieren de cuatro etapas en su

evolucin diagentica dentro de la cuenca sedimentaria: entierro profundo bajo

sedimentos, calentamiento y presin, migracin de los hidrocarburos desde la fuente

(roca madre) hasta una zona porosa (roca almacn) y ser retenidos por rocas

impermeables (trampa petrolfera). Tambin es importante tomar en consideracin el

factor tiempo; se sugiere que el Valle del ro Ohio podra haber tenido tanto petrleo

como el que hay en todo el Oriente Medio a la vez, pero se ha escapado por la falta de

trampas geolgicas que lo retuvieran. El Mar del Norte, en el otro extremo, ha

aguantado millones de aos de cambios del nivel del mar, proporcionando ms de 150

yacimientos petrolferos.

Aunque el proceso es generalmente el mismo, diferentes factores ambientales llegan a

crear una gran variedad de depsitos. Existen yacimientos en casi todas las cuencas

sedimentarias, desde superficiales hasta los 9000 m de profundidad y con una gran

variedad de formas, tamaos y edades, sin embargo la mayor cantidad del petrleo

procede de acumulaciones de materia orgnica en los mares ecuatoriales

del Cretcico.

Ilustracin 11 - Formacin de Petroleo


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3.2.2 Tipos de Yacimientos

El yacimiento de petrleo puede ser primario, cuando se encuentra en la misma roca

en la que se ha formado, o bien ser un yacimiento secundario, cuando se form en un

sitio lejano y ha ido fluyendo hasta el lugar en el que yace ahora, movimiento con el

que cambiaron algunas de sus propiedades.

Ilustracin 12 - Petroleo en Alta Mar


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3.2.2.1 Primarios

Lo normal en un yacimiento primario es encontrar la siguiente disposicin: una capa

superior de arcilla impermeable, por debajo de ella una capa de arenas impregnadas

de gas natural (hidrocarburos gaseosos), por debajo arenas impregnadas de petrleo

(hidrocarburos lquidos) y, por ltimo, una capa inferior de arenas impregnadas de

agua salada. Con esta colocacin, el estrato impermeable superior atrapa al petrleo

en el mismo sitio donde se form y no deja que escape, slo puede separarse

siguiendo un gradiente de densidad del agua salada que contena (ms densa) y del

llamado gas natural (grupo de gases menos densos que el petrleo).

Desde el punto de vista econmico, los yacimientos primarios son de modesta

rentabilidad, pues la cantidad acumulada de reserva petrolfera es pequea y adems

el petrleo no est muy concentrado, por lo que su extraccin es lenta.

Ilustracin 13 - Rocas de almacenamiento


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3.2.2.2 Yacimientos Secundarios

En un yacimiento secundario, la llegada continua de hidrocarburos hasta una trampa

de petrleo hace que se acumule en una cantidad y concentracin lo suficientemente

importantes como para hacer muy rentable la extraccin del crudo.

Ilustracin 14 - Capas Geolgicas


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4. ETAPAS DE LA PRODUCCIN

Los sistemas de produccin de petrleo y gas natural tienen en comn las

siguientes funciones de base, aunque con variantes:

1. Perforacin y mantenimiento de pozos utilizados para producir petrleo y gas

y, cuando es necesario, inyeccin de agua, productos qumicos y posiblemente

gas de regreso a la formacin.

2. Segregacin y separacin de la mezcla de petrleo y gas, y posibles residuos de

agua y arena de los hidrocarburos.

3. Almacenamiento de los hidrocarburos lquidos producidos para transportarlos

ulteriormente a mercados, o a un terminal de trasbordo.

4. Acumulacin, almacenamiento y transporte de barros de perforacin y otros

escombros y chorros, del lugar de perforacin, y

5. Acumulacin y tratamiento de gas y gas natural lquido, envindolo por

gaseoducto debajo del mar a la orilla. Si el tratamiento no se efecta offshore,

el gas crudo y los lquidos crudos son enviados por gaseoducto para

tratamiento a instalaciones basadas en la orilla del mar.

Estas funciones pueden ser combinadas en una sola estructura, o efectuadas en

instalaciones separadas y/o en localidades separadas.

En este apartado, daremos una visin global de los procesos y analizaremos los

apartados relacionados con las instalaciones off-shore paso a paso.


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Ilustracin 15 - Etapas de la Produccin de Petroleo

4.1 Extraccin de Petroleo

En la recuperacin de petrleo de los yacimientos petrolferos, por lo general es

posible recuperar slo porciones menores del petrleo original por los mtodos de

recuperacin principal, que utilizan slo las fuerzas naturales presentes en el depsito.

As, una variedad de tcnicas de recuperacin suplementarias se han empleado con el

fin de aumentar la recuperacin de petrleo de yacimientos subterrneos.

Estas tcnicas suplementarias, comnmente conocidas como la recuperacin

mejorada de petrleo EOR- implican la inyeccin de un fluido, o una serie de

fluidos, en el depsito a travs de un sistema de inyeccin que consta de uno o ms

pozos.


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4.1.1 Mtodos de Recuperacin Mejorada EOR (Enhanced Oil Recovery)

La tcnica se basa en la inyeccin a presin de un fluido y mezcla de

fluidos (fase liquida y/o gas) al reservorio con la finalidad de recuperar o mejorar la

presin inicial del reservorio creando en forma artificial las condiciones de surgencia

del petrleo que aun se encuentra atrapado.

Ilustracin 16 - Inyeccin de Fluidos para la Extraccin de Petrleo

4.1.1.1 Mtodos de recuperacin Mejorada de Petrleo (EOR)

Los mtodos ms conocidos son: - Inyeccin de agua

- Inyeccin de vapor

- Inyeccin de gas natural

- Inyeccin de gas inerte (CO2 O N2)

- Combustin in situ

- Inyeccin de polmeros


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- Inyeccin de mezcla de agua y gases

4.1.1.2 Consideraciones para definir mtodo EOR a utilizar

La decisin de utilizar uno o varios de los mtodos depender del conocimiento y la

informacin geolgica, petrofsica y del comportamiento de la produccin que se

tenga del yacimiento candidato.

La utilizacin de estudios de simulacin basados en este conocimiento se torna

esencial.

La informacin histrica obtenida del yacimiento se puede clasificar de acuerdo con lo

siguiente:

1. Propiedades fsicas del petrleo y gas

2. Tipo y geologa del reservorio

3. Las propiedades de la roca reservorio

4. Disponibilidad del fluido para inyeccin

5. Factor recuperacin esperada

4.1.1.3 Inyeccin de Nitrgeno

En yacimientos depresionados o cuando se requiere perforar en zonas que presentan

alta prdida de circulacin, se hace necesario la utilizacin de un fluido de perforacin

con densidades menores de 0.50 gr/cm3. Una forma de obtener esas bajas densidades

es inyectar nitrgeno conjuntamente con el fluido normal de perforacin y evitar

prdidas de circulacin, as como tambin permitir el acarreo de los recortes de

formacin a superficie, mantener el control del pozo y profundizar hasta el objetivo

establecido

Rango de Inyeccin de Nitrgeno:

Caudal de 40-150 cm3/min

Presin de 400-2,000 psi

Ilustracin 17 - Nitrgeno


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4.1.1.3.1 Composicin del Nitrgeno El nitrgeno es un gas inerte presente en la naturaleza principalmente en el aire. La

composicin natural del aire a condiciones normales (1 atm. de presin y 25 C) es de:

Nitrgeno 78%

Oxigeno 21%

Argn 1%

El nitrgeno se presenta en el aire en forma de molcula de N2. Bajo esta condicin, se

comporta como un gas noble, es decir no reacciona con ningn otro elemento, salvo

en condiciones de muy alta presin y/o alta temperatura, donde forma compuestos

nitrosos como el NO o el NO2. 4.1.1.3.2 Propiedades Fsicas del Nitrgeno Peso Molecular 28

Temperatura de fusin (C) -210

Temperatura de ebullicin (C) -196

Temperatura crtica (C) -147

Presin Crtica (psi) 492

Volumen crtico (pie3 / Ib.-mol) 1.4290

Densidad relativa al aire (aire = 1) 0.97

Factor de compresibilidad 0.288

Presin de vapor a 20C No aplicable

Solubilidad en agua (mg/ l) 20

Apariencia y color Gas incoloro

Olor Inodoro

4.1.1.3.3 Procesos de Desplazamiento Inmiscible con Nitrgeno El nitrgeno ha sido utilizado exitosamente para reemplazar el gas natural en la

recuperacin de petrleo.


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Los procesos que existen son:

1. Mantenimiento de Presin

2. Inyeccin cclica

3. Produccin de gas desde la capa de gas

4. Mejoramiento gravitacional

5. Empuje de gas

4.1.1.3.3.1 Mantenimiento de Presin

Este proceso consiste en inyectar el gas con la finalidad de incrementar la presin del

reservorio hasta por encima de su presin de burbuja. Se utiliza mucho en reservorios

con buena segregacin gravitacional.

4.1.1.3.3.2 Inyeccin Cclica

En un reservorio de condensados de gas, la produccin en las cercanas de su presin

de roci requiere la inyeccin de gas para mantener la presin del reservorio por

encima de la presin de roci, de manera de prevenir el fenmeno de la condensacin

retrograda.

El uso del gas natural como una fuente de inyeccin cclica ha venido en una practica

comn, pero ltimamente y debido al incremento de los precios del gas natural, se

viene utilizando al nitrgeno como una fuente econmica para este tipo de

presurizacin.

4.1.1.3.3.3 Produccin de Gas desde la capa de gas

Debido al incremento de los precios del gas, la produccin de gas natural presente en

la capa de gas se ha venido en una necesidad.

La deplecin natural del reservorio hace que este gas se encuentre atrapado por largos

aos hasta que la produccin de petrleo se haya logrado en su mximo nivel.


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En este proceso la idea es reemplazar el gas natural presente en la capa de gas por gas

nitrgeno con la finalidad de recuperar el gas natural para venderlo y seguir

manteniendo la presin del reservorio para la produccin de petrleo.

4.1.1.3.3.4 Mejoramiento gravitacional

Reservorios de condensados con empuje de agua (water drive) tienden a atrapar el

petrleo por encima de los pozos de produccin en rea aisladas.

La inyeccin de nitrgeno puede lograr desplazar el petrleo hasta el pozo productor.

Esto debido a que el factor de comprensibilidad del gas es considerablemente menor

que el gas natural.

De esta manera se deduce que el volumen de nitrgeno a usar es mucho menor que el

gas natural que se necesitara inyectar al reservorio.

Adems el nitrgeno es menos denso que el condensado de gas, por lo que asegurara

un desplazamiento por gravedad muy estable.

4.1.1.3.3.5 Empuje de Gas

La disponibilidad limitada y los costos de los fluidos miscibles como el CO2, GLP,

propano, etc., hace que la inyeccin continua de estos fluidos sea econmicamente no

rentable.

A un cierto volumen poral (1-5% PV) del fluido miscible, se ha comprobado que el

empuje por agua o gas natural o gas natural ha sido mejorado.

El gas nitrgeno es una excelente alternativa ya que reduce la perdida CO2 debido a la

disolucin en el agua y reduce los problemas de corrosin.

4.1.1.3.4 Proceso de desplazamiento Miscible con Nitrgeno En los ltimos aos, el nitrgeno ha recibido aun considerable atencin como un

agente de desplazamiento miscible para la recuperacin mejorada de petrleo (EOR).


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El nitrgeno no est presente como un fluido miscible de primer contacto con el

reservorio de petrleo.

El nitrgeno puede desarrollar miscibilidad con el petrleo del reservorio a travs de

transferencias de masa y despus de mltiples contactos.

El mecanismo es similar al empuje de gas por vaporizacin, donde los componentes

intermedios del petrleo se vaporizan desarrollndose la miscibilidad en la fase gas.

Sin embargo, el nitrgeno requiere mayor tiempo y un mayor numero de contactos

para desarrollar miscibilidad.

Se requieren altas presiones para generar miscibilidad entre el petrleo del reservorio

y el nitrgeno a la temperatura del reservorio.

Petrleos ligeros o voltiles en reservorios profundos a menudo ofrecen las mejores

condiciones favorables par el desplazamiento con nitrgeno.

Los factores que controlan el fenmeno del desplazamiento miscible con nitrgeno

son:

a) Comportamiento de la fase nitrgeno-petrleo del reservorio, y

b) Presin mnima de miscibilidad (PMM)

4.1.1.3.4.1 Comportamiento de la fase nitrgeno-petrleo del reservorio

Las caractersticas del comportamiento de fase de un reservorio de petrleo toman

cambios significativos cuando estn en contacto con el nitrgeno.

Vogel y Yarborough observaron que el gas nitrgeno origina un incremento del punto

de roci de los petrleo voltiles y condensados.

Si tenemos un reservorio de gas saturado, el contacto con nitrgeno puede originar la

presencia del fenmeno de condensacin retrograda.


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De otro lado, reservorios de gas insaturados (presin encima del punto de roci) algo

de nitrgeno puede mezclarse con el petrleo antes que ocurra la condensacin

retrgrada.

El nitrgeno es un elemento comn presente en los reservorios de petrleo, sin

embargo es inmiscible en la mayora de condiciones de reservorio. La solubilidad del

nitrgeno es relativamente baja en el petrleo; sin embargo, puede desarrollar

miscibilidad en ciertos tipos de petrleos bajo condiciones especiales de presin y

temperatura.

A presiones mayores a 5.000 psi, el nitrgeno puede vaporizar los hidrocarburos

intermedios (C2 C6) del petrleo y desarrollar miscibilidades despus de mltiples

contactos con el petrleo.

Los cambios composicionales en las fases vapor y liquido cuando el nitrgeno esta en

contacto con el petrleo es la clave para desarrollar miscibilidad.

La fase vapor llega a ser progresivamente rica en hidrocarburos C2 C6 hasta que la

composicin crtica se haya alcanzado.

4.1.1.3.4.1.1 Efectos del Nitrgeno en las propiedades fsicas de los fluidos del

reservorio

Los fluidos del reservorio desarrollan cambios significativos al entrar en contacto con el

gas nitrgeno.

Estos cambios incluyen propiedades como el factor de volumen de formacin, GOR,

densidad, viscosidad y gravedad de gas en solucin.

El factor de volumen de formacin y el GOR decrecen al entrar en contacto con el

nitrgeno.

La densidad y viscosidad del petrleo se incrementan al entrar en contacto con el

nitrgeno.

4.1.1.3.4.1.2 Factores que afectan la miscibilidad Petrleo-Nitrgeno en el Reservorio


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La composicin del petrleo, temperatura y presin del reservorio son los mayores

factores que influyen en el desarrollo del frente de desplazamiento miscible con

nitrgeno.

El mecanismo primario en el desarrollo de la miscibilidad es la vaporizacin de los

componentes intermedios del petrleo hacia la fase gas.

Por tanto, un alto contenido componentes intermedios y ligeros en el petrleo es un

requisito importante para el desarrollo de la miscibilidad con nitrgeno.

Un colchn rico en gas se desarrolla por la vaporizacin de los componentes

intermedios de petrleo hacia la fase gas.

La vaporizacin de estas fracciones se lleva a cabo a altas presiones, usualmente

mayores a 5.000 psi.

Hay una presin mnima debajo de la cual no ocurre la vaporizacin.

La recuperacin de petrleo es insensible a la temperatura 3.000 psi. Los cambios en la

temperatura se observan cuando se incrementa la presin.

La determinacin de la presin requerida para asegurar la miscibilidad es un dato

importante para disear un desplazamiento miscible.

4.1.1.3.4.2 Presin Mnima de Miscibilidad (PMM)

El nitrgeno requiere mayores presiones, temperaturas y mayor tiempo de contacto.

Los factores que afectan la PMM del nitrgeno son la composicin del petrleo y el

GOR. La temperatura tambin tiene una influencia moderada en este valor.

Una alta saturacin de componentes intermedios facilita el desarrollo de la

miscibilidad. El PMM es una funcin directa del GOR.

4.1.1.4 Produccin de Nitrgeno para Inyeccin

El nitrgeno se puede obtener a escalas industriales mediante la separacin fsica del

aire. Para ellos se utiliza plantas criognicas que separan el nitrgeno de los otros

componentes del aire, almacenndolo en su forma liquida para su posterior traslado al

lugar de inyeccin.


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Asimismo se viene utilizando Plantas de separacin por membranas o PSA (Planta On

Site de separacin por presin), los cuales separan el nitrgeno del aire en forma

inmediata en el lugar de la inyeccin.

El mtodo que consiste en la inyeccin contina de nitrgeno a alta presin a travs de

un tubing. El nitrgeno se inyecta directamente en la zona de la capa de gas con la

finalidad de elevar la presin del reservorio por encima de la presin de burbuja del

yacimiento.

El tiempo de inyeccin para alcanzar la presin de surgencia y produccin del primer

barril de petrleo depender del volumen del reservorio, la densidad del petrleo, la

porosidad, permeabilidad y el tipo de desplazamiento que se logre.

Ilustracin 18 - Esquema de Proceso de Produccin de Nitrgeno


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4.2 Segregacin del Petrleo

El petrleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, si no que se separa en

mezclas ms simples de hidrocarburos que tienen usos especficos.

Ilustracin 19 - Planta Destiladora

4.2.1 Tratamiento del Crudo

El crudo extrado del yacimiento es necesario que sea tratado mediante diferentes

procesos.

4.2.1.1 Deshidratacin del Petrleo

La deshidratacin del petrleo, se realiza en el yacimiento y tambin en la destilera.

En la zona del yacimiento se lleva a cabo para no transportar volmenes de agua

no tiles hacia la destilera (factor de costes de transporte). En la destilera, el mximo

aconsejado a transportar es del 1% en peso. Bsicamente consiste en introducir el

petrleo en una torre deshidratadora (torre flash), a determinada presin y

temperatura, en la cual se produce una evaporacin brusca, separndose el vapor de

agua por la cabeza y el crudo por el fondo.


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Si el crudo ser transportado por oleoductos, se debe calentar a 200-250C para

disminuir su viscosidad, y por tanto reducir la potencia de bombeo. Hay que tener en

cuenta que la presencia de agua en un depsito de crudo es una potencial amenaza

de los fenmenos de biocorrosin.

Ilustracin 20 - Deshidratacin del Petrleo

4.2.1.2 Desalacin del Petrleo

Cuando el crudo entra a la unidad, lleva con l algo de salmuera en forma de muy pequeas

gotas de agua emulsificadas en el crudo. La desalacin del crudo es una parte esencial

de la refinera. El contenido de sal debe ser reducido para encontrarse entre 5,7 y 14,3

kg/1000 m3. Una pobre desalacin tiene los siguientes efectos:

1. Los depsitos de sal de depositan en los tubos del horno y sobre el haz de tubos

de los intercambiadores de calor creando ensuciamiento, por lo tanto se

reduce la eficiencia de la transferencia de calor.

2. Corrosin del equipamiento.

3. La sal que acarrean los productos acta como veneno de los catalizadores en

las unidades de cracking cataltico.


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Ilustracin 21 - Esquema Desalado 4.2.1.2.1 Tipos de sales en el crudo Las sales en el crudo se encuentran mayormente en forma de sales disueltas en

pequeas gotas emulsificadas en el crudo. Esto se llama emulsin agua en petrleo,

donde la fase continua es el petrleo y la fase dispersa es el agua. Las gotas de agua

son tan pequeas que no pueden sedimentarse por gravedad. Adems, esas pequeas

gotas tienen en sus superficies molculas grandes de asfaltenos con pequeas

partculas slidas que vienen de los sedimentos, arenas o productos de corrosin. La

presencia de estas molculas acta como un escudo que previene que las gotas se

unan unas con otras, es decir, que produzca coalescencia. Las sales pueden estar

presentes tambin en forma de cristales suspendidos en el crudo. La remocin de

dicha sal requiere que la misma se encuentre ionizada en agua. Entonces, debe

agregarse agua de lavado al crudo para facilitar el proceso de desalacin. Volviendo al

tema de los tipos de sales, la mayora son cloruros de magnesio, calcio y sodio, siendo

este ltimo el mayoritario. Estos cloruros, excepto el NaCl, hidrolizan a altas

temperaturas para formar cloruro de hidrgeno. El cloruro de hidrgeno se disuelve en

agua, generando cido clorhdrico, que es extremadamente corrosivo. 4.2.1.2.2 Proceso de desalacin Para remover las sales del crudo, se debe romper la emulsin agua en petrleo

formando una fase acuosa continua que puede ser separada por un simple proceso de

decantacin. El proceso se logra a travs de los siguientes pasos:

1. Lavado con agua


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El agua se mezcla con el crudo entrante a travs de una vlvula mezcladora. El agua

disuelve los cristales de sal y el mezclado distribuye uniformemente la sal en el agua,

produciendo muy pequeas gotas. Los agentes demulsificantes se agregan en esta

etapa para ayudar romper la emulsin removiendo los asfaltenos de la superficie de

las gotas.

2. Calentamiento

La temperatura del crudo debe estar en el rango de50-55C ya que la separacin agua-

petrleo se ve afectada por la viscosidad y la densidad del petrleo.

3. Coalescencia

Las gotas de agua son tan pequeas (dimetro entre 1-10 m) que no sedimentan por

gravedad. La coalescencia produce gotas mayores que pueden precipitar por gravedad.

Esto se logra mediante un campo electrosttico entre dos electrodos. El campo

elctrico ioniza las gotas de agua y las orienta de tal manera que puedan atraerse

unas con otras. La agitacin que se produce tambin favorece la coalescencia.


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4.3 Almacenamiento del Petrleo

El almacenamiento de petrleo, se realiza en diferentes tanques. Estos pueden ser

clasificados segn su forma de construccin, o su uso para produccin o

almacenamiento-, y finalmente por el tipo de lquido que van a contener.

4.3.1 Tanques de Almacenamiento

Los fluidos del pozo deben ser separados y tratados antes de ser enviados a la refinera

o a un sistema de procesamiento de gas.

Este primer paso en la manipulacin generalmente se da en plantas denominadas

bateras, localizadas cerca del cabezal del pozo, o en un lugar estratgico donde se

trata la produccin de varios pozos a la vez. En estas bateras existen equipos

separadores de control y separadores de produccin que pueden ser bifsicos o

trifsicos, el petrleo crudo, el agua y el gas natural ingresan a estos equipos y son

separados. Los productos separados son enviados a los tanques de produccin que

representan el punto de inicio para que el petrleo entre en los oleoductos; el gas se

enva directamente a los gasoductos.

Hay bateras que poseen equipos de separacin denominados Free Water Knock Out

donde se separa el agua del petrleo, los fluidos se envan a los tanques de produccin

y de ah a las plantas de tratamiento de agua y de petrleo.

4.3.2 Tanques de Produccin

En las plantas de tratamiento, los productos separados entran en una nueva etapa de

equipos de separacin y tratamiento que acondicionan al fluido para su envo a los

tanques de almacenamiento. Los tanques de almacenamiento estn diseados para el

acopio y manipulacin de grandes volmenes de petrleo y gas; son generalmente

ms grandes y considerados como permanentes. El almacenamiento constituye un

elemento de sumo valor en la explotacin de los hidrocarburos ya que acta como un

pulmn entre produccin y/o transporte para absorber las variaciones de consumo.


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4.3.2.1 Normativa Aplicada

El diseo y construccin de los tanques para almacenamiento de petrleo est

definido bajo las recomendaciones de la norma API 650, la construccin de los parques

de tanques deben regirse por lo solicitado en la ley 13.660 y sus decretos

reglamentarios.

4.3.2.1 Diseo de Tanques de Produccin

El almacenamiento de lquidos tales como petrleo, nafta, fuel oil, diesel oil, kerosene

u otros derivados petroqumicos que se pueden conservar a presin y temperatura

ambiente, se efecta normalmente en tanques cilndricos de fondo plano, techo

abovedado, esfrico o elipsoidal; en productos muy voltiles algunas veces se

construyen con techo flotante o con techo fijo y membranas flotantes, a fin de evitar

acumulacin de gases inflamables en su interior y por consiguiente prdidas de

produccin. Los productos muy pesados o aquellos en que al bajar la temperatura se

transforman en muy viscosos pueden tener o no incorporado algn sistema de

calefaccin en la forma de un serpentn, los fluidos trmicos pueden ser vapor o

petrleo caliente. Aislaciones trmicas para calor o fro son utilizadas segn los

productos almacenados.

Para la construccin de los tanques de almacenamiento se emplean lminas de acero

de distintos espesores, de acuerdo con su posicin relativa en la estructura del tanque.

Estas piezas se sueldan entre s conforme a normas de construccin que garantizan la

integridad y posterior funcionamiento del almacenaje (es importante mencionar que

no obstante haberse suspendido la construccin de tanques remachados, los as

construidos seguirn en actividad por mucho tiempo).

La relacin ptima en el diseo de un tanque es que el dimetro de la base sea tres

veces su altura; no obstante, esta relacin es adaptada, en la construccin, a la

longitud y aprovechamiento de las chapas.

Los tanques soldados estn diseados para soportar presiones internas del orden de

50 m.m. H2O a 200 m.m. H2O compatibles con los dispositivos de seguridad que

protegen al tanque y se han construido de hasta 240.000 m3 de capacidad. No


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obstante los recaudos tomados durante el diseo y la construccin del o de los

tanques y con el fin de prever el dao que pudiera ocasionar su rotura o rebalse, se

construyen diques de contencin alrededor de cada tanque o grupo de tanques de

acuerdo con lo requerido en la ley 13.660 y sus decretos reglamentarios.

A los efectos de evitar los daos ambientales producidos por derrames o filtraciones se

construyen bases de hormign armado continuas y se impermeabilizan fondos de

tanques y recintos por diversos procedimientos fsicos o qumicos.

Los tanques requieren que sean instrumentados para su supervisin y control; adems

en los tanques y parques de tanques debe haber defensas pasivas en caso de incendio.

Cuando se trata del almacenamiento de gases licuados u otros derivados que deben

conservarse a presin y temperatura distintas a la atmosfrica normal, la construccin,

como as tambin los materiales a emplear, requieren para cada caso de un prolijo

estudio tcnico. Por ejemplo, el almacenaje de gas natural licuado (GNL), del que se

hablar ms en detalle, requiere una temperatura de -160C; tambin el gas licuado de

petrleo (GLPpropano/butano), cuya temperatura debe mantenerse dentro de los -

42C a 12C.

Para el caso en que se pueda almacenar el producto a presin atmosfrica

(propano/butano) pero de baja temperatura de burbujeo (-42C), tambin se utilizan

tanques cilndricos de fondo plano, refrigerados, con la diferencia de que la

construccin de stos requiere doble envolvente (pared), doble fondo en algunos

casos, aislacin externa, y deben estar soportados por una estructura flexible que

absorba las variaciones de tamao generadas por llenado, vaciado y eventuales

cambios de temperatura. Adems del dique de contencin mencionado para tanques

en general, en algunos casos tambin se rodea el tanque de una pared de concreto de

similar altura.

En los gases pesados como el propano o etano y en los parques de tanques en plantas

de gas, sistemas de deteccin de fugas, barreras de deteccin o detectores de

atmsferas explosivas deben ser instalados junto con las defensas pasivas para

proteger a las personas e instalaciones.


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4.3.3 Almacenamiento Subterrneo

El almacenamiento subterrneo de gas natural es ideal para abastecer el consumo en

los das de carga mxima. El gas es almacenado durante los meses de verano cuando la

demanda es baja, y luego extrado durante los meses de invierno.

Para los meses de extrema demanda se recurre a sistemas de almacenamiento de gas

natural para hacer el llamado peak shaving.

De esta manera, el gas queda en reserva y, cuando se lo necesita, una unidad de

vaporizacin y emisin regasifica el lquido para su inyeccin en la red de distribucin,

luego de pasarlo por estaciones de regulacin y medicin.

Ilustracin 22 - Almacenamiento de Petrleo


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4.4 Transporte del Petroleo

En el mundo del petrleo los oleoductos y los buques-tanque son los medios por

excelencia para el transporte del crudo.

El paso inmediato al descubrimiento y explotacin de un yacimiento es su traslado

hacia los centros de refinacin o a los puertos de embarque con destino a la

exportacin.

4.4.1 Oleoducto

Para ello se construye un oleoducto, trabajo que consiste en unir tubos de acero a lo

largo de un trayecto determinado, desde el campo productor hasta el punto de

refinacin y/o de embarque.

La capacidad de transporte de los oleoductos vara y depende del tamao de la

tubera. Es decir, entre ms grande sea el dimetro, mayor la capacidad. Estas lneas de

acero pueden ir sobre la superficie o bajo tierra y atraviesan la ms variada topografa.

En la parte inicial del oleoducto una "estacin de bombeo" impulsa el petrleo y,

dependiendo de la topografa por donde ste pase, se colocan estratgicamente otras

estaciones para que le permitan superar sitios de gran altura. Los oleoductos disponen

tambin de vlvulas que permiten controlar el paso del petrleo y atender

oportunamente situaciones de emergencia.

4.4.2 Gaseoducto

El gas natural se transporta en idnticas circunstancias, pero en este caso la tubera se

denomina "gaseoducto".

4.4.3 Buques

Los buques-tanque son a su vez enormes barcos dotados de compartimientos y

sistemas especialmente diseados para el transporte de petrleo crudo, gas, gasolina

o cualquier otro derivado. Son el medio de transporte ms utilizado para el comercio

mundial del petrleo. La capacidad de estas naves vara segn el tamao de las mismas

y de acuerdo con el servicio y la ruta que cubran. Algunas pueden transportar cientos

de miles de barriles e incluso millones.


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4.5 Tratamiento del Petrleo

Para utilizar cada componente del petrleo es necesario separarlo o aislarlo del crudo.

Para ello se utiliza la destilacin fraccionada, que separa cada componente segn su

punto de ebullicin.

4.5.1 Destilacin Fraccionada

La destilacin fraccionada de petrleo es un procedimiento que se hace en una torre

de destilacin, donde se calienta el crudo recin extrado del yacimiento. A medida

que aumenta la temperatura, los hidrocarburos comienzan a hervir dentro de la torre y

se transforman en vapor; este vapor se condensa y, en un nuevo procedimiento, los

hidrocarburos se separan para uso posterior.

La torre o columna de destilacin dispone de salidas (llamadas platos) a diferentes

alturas, dependiendo de la temperatura de ebullicin. En las partes ms bajas de la

torre se sacan las fracciones menos voltiles (o con mayor punto de ebullicin) y a

medida que la altura aumenta se recogen las fracciones de menor punto de ebullicin

o fracciones voltiles.

Ilustracin 23 - Torre de Destilacin de Petroleo


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El punto de ebullicin de cada compuesto est relacionado con su peso molecular, de

modo que mientras mayor sea el punto de ebullicin mayor es el peso de este

compuesto.

Los productos importantes que se obtienen del petrleo son:

Gas natural o metano: se encuentra en bajas proporciones disuelto en el

petrleo.

Gas licuado de petrleo (GLP): es una mezcla de hidrocarburos llamados

propano y butano, que son utilizados como combustibles domsticos e

industriales y tambin como materia prima de numerosos plsticos.

Solventes: como tolueno y benceno, utilizados para elaborar pegamentos.

Gasolinas: tambin llamadas naftas, corresponden a una mezcla de

hidrocarburos utilizados como combustible en motores de combustin interna.

Queroseno (o parafina): utilizado como combustible en maquinaria, en minera

y en calefaccin domstica; sin embargo, su uso es en particular contaminante,

no as la bencina o gasolina filtrada o gas natural.

Gasleo (o petrleo diesel): utilizado en motores diesel. Se puede obtener

tambin desde aceites de origen vegetal, en cuyo caso es llamado biodiesel.

Este compuesto representa un combustible alternativo a los utilizados

actualmente, debido a la menor cantidad de gases txicos emitidos luego de su

combustin.

Fuel oil: es una mezcla de compuestos ms pesados que los anteriores y es

utilizado como combustible en plantas de energa elctricas, grandes hornos de

fundicin o calderas.


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Aceites y lubricantes: son compuestos viscosos que se utilizan en la lubricacin

de piezas de motor, o bien como combustibles de lmparas, ciertos motores,

pequeos hornos y estufas.

Residuos slidos: son compuestos densos y pastosos, como alquitrn y asfalto,

utilizados en la construccin de caminos.

4.2.2.1 Gasolinas: ndice de octano

La calidad de una gasolina o bencina utilizada en un motor de combustin (auto, avin)

indica las cualidades antidetonantes de este combustible. En el interior de los cilindros

del motor, la mezcla gasolina-aire comprimida se inflama con la chispa generada por la

buja y produce un gran volumen de gases. Estos, al expandirse desplazan el pistn

hasta el extremo opuesto del cilindro. La sincronizacin del desplazamiento de los

pistones produce el giro del eje cigeal, lo que se traduce finalmente en el

movimiento del vehculo.

Es muy importante que la inflamacin del combustible se logre a una velocidad

adecuada para que impulse el pistn en forma gradual y no que se produzca una

explosin (detonacin), ya que esto ltimo daara en corto tiempo el motor.

La gasolina comercial es una mezcla de hidrocarburos, y cuando se combina con aire y

se comprime fuertemente tiene la tendencia a inflamarse en forma ms bien

explosiva. El agregado de pequeas cantidades de algunos compuestos a la gasolina

permite reducir notablemente las propiedades detonantes del combustible y, por lo

tanto, la utilizacin de mayor compresin en los cilindros, lo que se traduce en mayor

potencia para el automvil.

Algunos productos antidetonantes son el benceno (C6H6), algunos otros aromticos, y

el tetraetilplomo (Pb[C2H5]4), que fue utilizado en Chile hasta hace algunos aos, pero

fue prohibido debido a que es una fuente de emisin de plomo, un elemento muy

txico.

Por otra parte, se comprob que el hidrocarburo de cadena recta n-heptano (C7H16) es

muy detonante (se le asign ndice 0) y que otro de cadena ramificada, el 2,2,4

trimetil-pentano (isooctano), es poco detonante (se le asign ndice 100). Con lo cual

se puede indicar qu porcentaje de cada uno de estos compuestos tiene una


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determinada gasolina y, por tanto, calificarla por su calidad antidetonante. Por

ejemplo, una mezcla de 90% de isooctano, y 10% de n-heptano posee un ndice de

octano de 90.

Ilustracin 24 - Productos derivados del Petrleo


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5. GUA DE DISEO

El objetivo del trabajo ha sido un anlisis de la normativa espaola existente sobre la

proteccin contra incendios en las plataformas off-shore, con el fin de cumplir los

cuatro objetivos principales de la Seguridad Contra Incendios:

I. Proteccin de la vida

II. Proteccin de la propiedad

III. Proteccin de la actividad

IV. Proteccin del medioambiente

La normativa espaola especfica para este tipo de industria es muy limitada, y es por

ello por lo que he tenido que investigar sobre normativas de diferentes mbitos. El

anlisis ha sido realizado basndome en las siguientes normativas:

- SOLAS 74/78 - Convenio Internacional para la seguridad de la vida

humana en la mar

- ITC-MI-IP-01: Refineras Reglamentacin relativa a instrucciones tcnicas

complementarias

- RSCIEI Reglamento Seguridad Contra Incendios en Establecimientos

Industriales

- CTE Cdigo tcnico de la Edificacin

Al ser normativas en algunos casos de aplicacin tan dispar, el objetivo de mi proyecto

es aclarar mediante recomendaciones que pautas seran las adecuadas a aplicar para la

proteccin contra incendios integral de las instalaciones mar adentro.

Con el objetivo de cubrir todo el mbito de la seguridad contra incendios, he basado

mi estudio normativo en los siguientes 3 apartados:

1- Instalaciones Contra Incendios

2- Seguridad Estructural

3- Sistemas de Evacuacin


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5.1 Instalaciones Contra Incendios

Uno de los grandes inconvenientes que encontramos al proteger plataformas off-

shore, es la variedad de riesgos a las que nos enfrentamos en un entorno de tamao

limitado y con una comunicacin prcticamente nula con otras estaciones.

Es por todo esto, por lo que cobra una importancia fundamental que cada sector sea

protegido correctamente.

Para proteger correctamente las plataformas petroleras, analizaremos uno a uno los

diferentes instalaciones de proteccin tal y como se hace en el RSCIEI- y aadindole

las recomendaciones de las diferentes normas estudiadas:

1. Deteccin de Incendios

2. Control de Propagacin de Humos

3. Sistemas de Lucha Contra Incendios

5.1.1 Deteccin de Incendios

La finalidad de los sistemas de deteccin es que se detecte un incendio en el espacio

de origen y que se active una alarma a fin de permitir una evacuacin sin riesgos y que

se inicien inmediatamente las actividades de lucha contra incendios.

Los sistemas fijos de deteccin de incendios que se encuentran en las plataformas off-

shore son muy similares a los que podemos encontrar en instalaciones terrestres las

recomendadas en el RSCIEI- aunque con algunas diferencias.

Como hemos comentado anteriormente, su nivel de sensibilidad ser mayor por el

gran riesgo que conllevan los diferentes sectores de las plataformas off-shore- y en

muchos puntos los tendremos en redundancia por motivos de seguridad, pero los

principios son los mismos que en un sistema terrestre.


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5.1.1.1 Ensayos

Basndonos en las indicaciones de la normativa SOLAS 74/78, es necesario realizar

pruebas de los sistemas para asegurar su correcto funcionamiento de la manera

siguiente:

5.1.1.1.1 Ensayos Iniciales El funcionamiento del sistema de deteccin de incendios y de alarma contraincendios

prescrito se someter a prueba en condiciones diversas de ventilacin.

5.1.1.1.2 Ensayos Peridicos El funcionamiento de los sistemas fijos de deteccin de incendios y de alarmas contra

incendios se sometern a pruebas peridicas de manera satisfactoria a juicio de la

Administracin por medio de equipo que produzca aire caliente a la temperatura

adecuada, o humo o partculas de aerosol cuya densidad o cuyo tamao se hallen en la

gama adecuada, as como otros fenmenos relacionados con el comienzo de incendio

a los que deba responder el detector.

Ilustracin 25 - Detector de Humo


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5.1.1.2 Proteccin mediante Deteccin Automtica de los diferentes Sectores

Basndonos en la aplicacin de la normativa SOLAS 74/78 y el RSCIEI, en los siguientes

lugares ser obligatoria la inclusin de sistemas de deteccin de incendios:

5.1.1.2.1 Espacios de mquinas

La proteccin de estos espacios, se realizar mediante las indicaciones del SOLAS.

5.1.1.2.1.1 Con dotacin permanente

Se instalar un sistema fijo de deteccin de incendios y de alarma contraincendios.

5.1.1.2.1.2 Sin dotacin permanente

Se instalar nicamente en:

1- Los espacios para mquinas en que se haya la instalacin de sistemas y equipo

accionados por telemando que sustituyan a la dotacin permanente

2- Los espacios de las mquinas principales y auxiliares, incluidas las fuentes de

energa elctrica principal, estn provistas de dispositivos de control

automtico o por telemando en grados diversos y estn sometidas a vigilancia

continua desde una cmara de control con dotacin.

Ilustracin 26 - Espacio de Mquinas


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5.1.1.2.2 Espacios de alojamiento

Basndonos en las indicaciones del SOLAS, se instalarn detectores de humo en todas

las escaleras, todos los pasillos y todas las vas de evacuacin que haya en el interior de

los espacios de alojamiento y se considerar la posibilidad de instalar detectores de

humo para fines especiales en el interior de los conductos de ventilacin.

Ilustracin 27 Camarotes

5.1.1.2.3 Espacios de servicio y de Puestos de Control

Al igual que en el punto anterior y basndonos en las indicaciones del SOLAS, se

instalarn detectores de humo en todas en los espacios de servicio y los puestos de

control, y pudiendo considerarse adems su instalacin en el interior de los conductos

de ventilacin.

5.1.1.2.4 Proteccin de los espacios de almacenamiento

Dependiendo del tipo de mercanca a almacenar, se tomarn unas medidas de

proteccin u otras.


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5.1.1.2.4.1 Mercancas No Peligrosas

Para este tipo de almacenamiento, aplicaremos la normativa SOLAS, y se instalar un

sistema fijo de deteccin de incendios y de alarma contraincendios o un sistema de

deteccin de humo por extraccin de muestras en todo espacio de carga.

5.1.1.2.4.2 Mercancas Peligrosas

Para el almacenamiento de mercancas peligrosas, tras lo aprendido en el master, me

decantara por un sistema de proteccin redundante, puesto que un incidente un

tanque de hidrocarburos puede traer unas consecuencias nefastas para toda la

instalacin.

Seguridad Contra Incendios en Plataformas Off-shore

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