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La planificación de un refugio temporal en la industria del gas y petróleo plantea diversos interrogantes a los ingenieros de seguridad: ¿Cómo garantizar el suministro suficiente de aire respirable, incluso durante largos periodos de tiempo y para un gran número de personas? ¿Qué sistema ofrece la solución más eficaz y segura para los requisitos específicos? Y, ¿con qué rentabilidad? Nuestro artículo ofrece información básica para tomar una decisión segura.

Ventilación de refugios temporales:

¿protección con filtración o

protección con aislamiento?D

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VENTILACIÓN DE REFUGIOS TEMPORALES

encontrar refugio en un lugar donde estén aislados herméticamente de la atmósfera contaminada de una forma fi able y se encuentren también protegidos de infl uencias externas, como por ejemplo explosiones o incendios. “Existen recomendaciones claras para soluciones de equipos de respiración para uso en el exterior de la planta. La pregunta ¿qué principio de protección ofrece la mejor solución para un refugio temporal durante una situación concreta?”el ingeniero de diseño se enfrenta solo a la respuesta, afi rma Frank Pietrowski. Por lo tanto, resulta fundamental desarrollar un conocimiento básico de los diferentes métodos técnicos y de sus ventajas y desventajas.

Si se activa una alarma en una planta de producción o refi nería, los empleados deberían ser capaces de escapar con rapidez. Pero, ¿y si esto resulta inviable? El terreno agreste, las áreas valladas o, en el caso de las plantas en alta mar, el mero hecho de que la plataforma esté rodeada de agua y ubicada a muchas millas de la costa, pueden limitar o impedir un escape seguro del área de peligro.

Un refugio temporal se defi ne como “un lugar o lugares donde el personal se encontrará protegido de forma adecuada de los peligros relevantes mientras permanece en una instalación después de un incidente grave, y desde el que podrá acceder a los equipos de comunicación, monitorización y control necesarios para asegurar su seguridad personal y, desde donde, en caso necesario, puede efectuarse una evacuación segura y completa”.

Las preguntas, qué requisitos debe cumplir un “refugio temporal adecuado” y dónde debe ubicarse, se han de responder basándose en un análisis de los riesgos específi cos de la planta. No obstante, las diversas normativas nacionales e internacionales únicamente estipulan algunos enunciados acerca de la implementación específi ca. Por ejemplo, en la API 753, el American Petroleum Institute ofrece cierta información acerca de la ubicación de refugios temporales en plantas. Sin embargo, en sentido estricto, únicamente es aplicable a plantas de proceso en tierra.

“No existe ninguna norma para la industria del petróleo y gas que ofrezca instrucciones defi nitivas acerca del diseño de un refugio temporal en relación con la protección frente al gas”, afi rma Frank Pietrowski, director de desarrollo de negocio en Dräger Engineered Solutions. “Actualmente, los ingenieros de seguridad ni siguiera encuentran directrices concretas para asuntos básicos como construcción y equipos”. Una de las interrogantes a responder se refi ere a la protección de las personas en el refugio temporal frente a gases tóxicos en la atmósfera externa y el suministro de aire respirable durante un periodo de tiempo prolongado.

Especialmente en campos de gas y petróleo ácidos, donde pueden producirse en algunos casos fi ltraciones de sulfuro de hidrógeno en concentraciones extremadamente altas, desde varios centenares de ppm hasta muy por encima de 10 000 ppm o más en caso de fugas u otros incidentes, debe asegurarse que los empleados puedan

Frank Pietrowski, director de desarrollo de negocio para la industria del petróleo y gas en Dräger Engineered Solutions y especialista de sistemas de gas respirable

“ En defi nitiva, es una cuestión que atañe a la fi losofía de la seguridad predominante en cada planta.”



Las experiencias con sistemas de fi ltro se remontan mucho tiempo atrás: El primer precursor para la ventilación de instalaciones de protección civil se desarrolló ya a comienzos del siglo XIX.

Protección con fi ltración: un clásico con requisitos complejos

Protección a través de fi ltración: dependiente del aire ambiente

Pover = presión positivaPI = presión internaPN = presión normal

concentraciones externaspor ejemplo, 10 000 ppm H2S

Detección de ambiente explosivo,

tóxico o llama

Filtro HVAC Venti-lación

solapa de sellado

solapa de sellado abierta solapa de sellado cerrada

Efi ciencia del fi ltro máx.:99% = 10 000 ppm -> 100 ppm H2S

POVER > PN = PI

PO

Circulación con solapa de sellado cerrada

HVAC y fi ltro

Ruptura de fi ltroPELIGRO

PO

PELIGROCon solapa de sellado cerradaPI = PN

CH4

H2SSO2

PN

En la actualidad, los sistemas de fi ltro para refugios temporales en la industria del petróleo y gas funcionan normalmente acoplados a sistemas de aire acondicionado (HVAC). El principio de protección



se basa en el hecho de que se genera sobrepresión en el refugio temporal debido a una solución de ventilación, que asegura que la contaminación externa permanezca en el exterior. Durante el procedimiento, se aspira aire exterior desde una zona no contaminada de la planta, se limpia en la medida de lo posible a través de una línea de filtros y, a continuación, se “presuriza” hacia el interior del refugio temporal. En el caso de la contaminación con H2S, se intenta aspirar aire no contaminado de zonas más elevadas, por ejemplo a través de tomas de admisión de aire verticales.

Para este procedimiento, se requiere un sistema de filtro adecuado para los materiales peligrosos correspondientes, así como un sistema de medición de gas, antes y después del filtro, para comprobar la concentración y detectar cualquier daño en el filtro con la antelación adecuada. Un sistema de protección con filtración requiere un suministro de aire constante para generar sobrepresión frente a los gases tóxicos del exterior; durante el funcionamiento normal y especialmente en modo de emergencia.

En algunos casos, esto puede causar problemas si la planta se encuentra en una atmósfera explosiva.

El principio tecnológico básico es sencillo. No obstante, en la práctica, los sistemas de filtro son una solución exigente durante la etapa de

1. Deben conocerse los materiales peligrosos

planificación y durante su funcionamiento, puesto que se han de tener en cuenta numerosos factores diferentes.Los ingenieros de seguridad deben conocer con exactitud qué materiales peligrosos se esperan y también en qué concentraciones máximas pueden estar presentes para elegir el filtro o absorbente correcto y determinar las dimensiones de la capa filtrante. Cuanto más altas puedan ser las concentraciones potenciales, más exigentes serán los requisitos para la protección con filtración, con el aumento de costes correspondiente.

Los filtros son una ›fuga‹ definida: El refugio temporal no es estanco, puesto que la atmósfera contaminada es aspirada a propósito, para filtrarla. Las condiciones físico-químicas provocan que los filtros de carbón activado estén limitados por ciertos problemas de eficiencia que dependen de la composición y las dimensiones del material. Desde un punto de vista técnico, los filtros de carbón activado apenas ofrecen una eficiencia del 20 al 60%. Esto significa que, incluso con unas dimensiones suficientes de la capa filtrante o con múltiples ciclos de filtración, los materiales peligrosos no pueden filtrarse al 100%. Esto implica que, desde un punto de vista técnico, una optimización nunca puede alcanzar una eficiencia del 100%. Los filtros pueden saturarse durante el funcionamiento, por lo que se podrían romper si se producen concentraciones altas de la sustancia peligrosa.

2. Los filtros de carbono activado no ofrecen un 100% de protección



Para que el filtro esté listo para funcionar en cualquier momento, se debe retirar su embalaje de protección. Los filtros de carbón activado, por ejemplo, requieren un cierto nivel de humedad en la superficie para que sean reactivos; su rendimiento disminuye si se secan. Por lo tanto, es esencial comprobar permanentemente el estado de los filtros.

En una emergencia, los ocupantes del refugio temporal deben comprobar permanentemente el aire respirable. El filtro se satura transcurrido un cierto tiempo dependiendo de la concentración de los materiales peligrosos absorbidos y la duración de la exposición. Así pues, resulta fundamental instalar sistemas redundantes, como un segundo sistema de filtro o equipos de respiración.

Un punto débil del sistema de filtro es su dependencia del sistema de aire acondicionado y del suministro de alimentación: Si falla, se desactiva no solo el sistema de refrigeración y ventilación, también el sistema de filtración.

3. Alto esfuerzo de mantenimiento en modo en espera

4. Complejidad del sistema en caso de alarma

5. Riesgos restantes difíciles de controlar

Otro peligro en el caso de concentraciones de sulfuro de hidrógeno extremadamente altas, a partir de unas 10 000 ppm, es el riesgo de autoignición de los filtros: La absorción de los materiales peligrosos es una reacción exotérmica durante la cual se libera energía. Esto puede hacer que el filtro se caliente; en el peor de los casos, puede provocar hasta un incendio. Este proceso puede liberar monóxido de carbono (CO), que podría detectarse en el refugio temporal demasiado tarde y ocasionar la pérdida de vidas humanas.

Desde el punto de vista de los costes, la protección con filtración parece ser la solución evidente; en cualquier caso se necesita el sistema de aire acondicionado para que el uso de filtros solamente requiera un esfuerzo adicional razonable. ¿Permite esta solución matar dos pájaros de un tiro? No, afirma Frank Pietrowski: “Ante todo, los filtros normalmente deben abarcar varios materiales peligrosos, al igual que el sistema de medición de gas fijo. No obstante, cuanta más tecnología se requiere, más tiende a fallar el sistema. Y cuanto más complejo es el circuito, mayor complejidad deben incorporar los sistemas de reserva y redundantes. En caso de requisitos específicos, por ejemplo, en el ámbito de incendios y gas (p. ej., un nivel SIL o ATEX superior), los sistemas disponibles en el refugio deben diseñarse en consecuencia. Esto puede incrementar los costes de este tipo de sistema”.



Protección con aislamiento: una solución versátil incluso para las normas más estrictas

El principio de protección de una sala sellada frente a la entrada de gases o partículas peligrosos mediante presurización se desarrolló hace aproximadamente veinte años para refugios temporales en la industria minera. Una esclusa en la zona de entrada hace que se mantenga la presión en la cámara interior, incluso cuando otros empleados acceden al refugio temporal. La ventaja principal de este sistema es la protección de las personas, con independencia

Protección a través de aislamiento: Independiente del aire ambiente(Mantenimiento de presión positiva a través de tecnología de aire de lavado)

de la atmósfera externa: El refugio temporal aislado se presuriza con aire respirable almacenado y no se realiza ningún intercambio con la atmósfera contaminada. En una emergencia, la solución de aislamiento no requiere una fuente de alimentación externa. Esto elimina factores de riesgo adicionales (protección contra explosiones, fallo de alimentación) y el sistema completo puede funcionar de forma completamente independiente de las condiciones externas.


tóxico o llamaPO > PN

HD 200-300 barAire respirable

H2SCH4SO2

NH3



El sistema prácticamente no requiere ningún consumible y apenas se generan residuos (por ejemplo, los filtros usados deben desecharse como residuo especial). Únicamente se requiere realizar el mantenimiento y llenado de las botellas de aire comprimido cuando resulte necesario.

3. Esfuerzo de mantenimiento bajo

4. Redundancia en el sistema La protección con aislamiento dispone de un sistema redundante ›integrado‹, debido a la alta estanqueidad de la cámara: En un caso extremo, el efecto térmico de las personas presentes en la cámara genera por sí solo una presión que impide la entrada de materiales peligrosos. La estanqueidad de la cámara permite una duración de la estancia relativamente prolongada, ya que el contenido de CO2 del aire solo aumenta lentamente debido a la respiración de las personas en la cámara.

En la industria del petróleo y gas pueden existir diversos materiales peligrosos en caso de incidente: puede generarse metano y sulfuro de hidrógeno y los incendios pueden dar lugar a la presencia de materiales peligrosos. Mientras que en el caso de las soluciones con filtración existe siempre el riesgo de que se introduzca un gas desconocido o no contemplado a través del filtro, la protección con aislamiento es una solución versátil que impide la introducción de cualquier material peligroso en el refugio temporal.

La calidad del aire respirable puede mantenerse estable durante toda la estancia en el refugio temporal, ya que no se realiza ningún suministro desde el exterior. El contenido de oxígeno del aire se mantiene constantemente en un volumen de entre el 19 y el 22%; el contenido de dióxido de carbono se mantiene por debajo de un volumen del 1%.

1. Protección frente a todos los materiales peligrosos

2. Condiciones estables en el interior



Protección a través de aislamiento: Independiente del aire ambiente(Garantía de presión positiva a través del mantenimiento y suministro de aire respirable)

El suministro de aire respirable para la solución con aislamiento puede realizarse mediante botellas de aire comprimido o a través de la instalación de un sistema de regeneración de aire respirable que utilice cal sodada para absorber el CO2 exhalado en el refugio temporal y suministre oxígeno nuevo desde una botella a alta presión. “De este modo, la protección mediante aislamiento con sistema de regeneración permite estancias más prolongadas incluso para un grupo más numeroso de personas en comparación con el suministro de aire”, afi rma Frank Pietrowsk. Esta técnica es especialmente recomendable si el concepto de seguridad se

concibe para un número medio a alto de miembros del personal y para una estancia más prolongada en el refugio temporal. Esta alternativa no solo ofrece una solución atractiva con respecto a la seguridad, sino también en lo referente al coste: Aunque los costes de la solución de fi ltro y la protección mediante aislamiento con aire suministrado desde botellas de aire comprimido aumentan exponencialmente, a medida que se incremente el número de personas que deban alojarse en el refugio temporal y la duración de la estancia, los costes de regeneración del aire comenzarán a aumentar solo en progresión lineal.

La alternativa económica: regeneración del aire respirable


tóxico o llamaPO > PN

Aire respirable

H2SCH4SO2

NH3

CO2

Almacenamiento de aire respirable = Pover (el suministro de aire respirable genera presión positiva)

Depurador de CO2 Suministro de O2 = Mantenimiento y suministro de aire respirable

Absorbedor de CO2

Oxígeno



COSTES DE LAS DIFERENTES SOLUCIONES EN COMPARACIÓN

Diseño del sistema según el número máximo de personas a alojar durante una duración del posible escenario de emergencia (=planifi cación del peor escenario)

Precio

Personas

Duración

Según aumenta el tiempo y/o número de personas a alojar en el refugio temporal, se incrementa la eficiencia del sistema con regeneración de aire

aire almacenado

Filtración

Regeneración de aire

Conclusión:La elección de la técnica correcta no es en absoluto trivial; precisamente por ello no existe ninguna recomendación universal para utilizar un sistema u otro. Debido a los crecientes retos que las concentraciones de H2S excesivamente elevadas plantean para los conceptos relacionados con la seguridad, numerosos factores favorecen que se adopte una solución independiente del aire. Conclusión de Frank Pietrowski: “Al fi nal, todo depende de cuál sea la fi losofía de la seguridad del operador”.

INFORMACIÓN DEL EDITORALEMANIADräger Safty AG & Co. KGaARevalstraße 123560 Lübeck (Alemania)

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