Gas Licuado Natural.....

Gas Natural Licuado (GNL)

Por Keith Olson, Joe Behnke, y Dale Edlbeck

A medida que aumenta la demanda de gas natural, lo mismo sucede con las operaciones de traslado continuo de volúmenes cada vez mayores de Gas Natural Licuado (GNL) en todo el mundo. Mayor exploración, nuevas instalaciones de producción, grandes flotas de transporte y un almacenamiento de gran escala se han convertido en las nuevas realidades—al igual que la necesidad de una supresión y contención efectiva de incendios en cada una de las etapas del proceso.

Entrenamiento en manipulación de GNL

Los productos de combate de incendios actuales requieren de una correcta manipulación y uso para resultar efectivos. Es entonces donde surge la necesidad de un entrenamiento práctico en manipulación del GNL. La mejor capacitación sólo se logrará a través de la experiencia basada en la práctica. ANSUL combina la educación teórica, con la exposición a situaciones reales de combate de incendios provocados por múltiples riesgos relacionados con el GNL, lo cual se lleva a cabo en su Centro de Tecnología contra Incendios, de Marinette, Wisconsin. Como única organización privada de seguridad contra incendios comprometida en brindar una rigurosa capacitación, el Centro ofrece a los estudiantes un valioso entrenamiento práctico en supresión de incendios provocados por derrames de líquidos, incendios de líquidos en profundidad, incendios provocados por múltiples niveles de líquidos e incendios causados por presión de líquidos—un total de 22 tipos de incendios. En las aulas, los estudiantes adquieren el entendimiento práctico sobre agentes de supresión de incendios, clasificaciones, operación del equipamiento, técnicas de inspección, mantenimiento, y mucho más.

Asimismo, ANSUL y otros fabricantes constituyen un recurso fundamental para cualquier persona que se especialice o sea responsable de la seguridad contra incendios relacionada con el empleo de GNL. Además de tener a su cargo el diseño y producción de sistemas de supresión de incendios, el personal técnico de las compañías fabricantes interviene en el proceso de desarrollo de los Códigos y Normas de la NFPA, participando activamente en los Comités Técnicos de la NFPA.

Con 13 instalaciones actualmente aprobadas por la Comisión Federal de Regulación de la Energía, y 13 terminales de GNL en proyecto, el GNL ha comenzado a ocupar la vanguardia en las conversaciones sobre energía en todo el país.

El GNL compuesto principalmente por metano, se emplea como complemento de los suministros regulares en períodos de demanda pico. Generalmente, el GNL se transporta como un gas criogénico en vehículos de carga aislados, según lo dispuesto en las reglamentaciones del Departamento de Transporte de los Estados Unidos, y se almacena en depósitos fijos aislados construidos según las especificaciones de ASME y API. Los depósitos de almacenamiento fijos podrían sufrir explosiones provocadas por la expansión del vapor de líquidos en ebullición, aunque la probabilidad de que ello ocurra es baja.

Para aquellas instalaciones que aún se encuentran en la fase de planificación, disponer del mejor equipo debidamente instalado bien podría contribuir a obtener los correspondientes permisos para la construcción de nuevas instalaciones y el aumento de las oportunidades de transporte. Es importante destacar que deberá consultarse al fabricante de equipos de protección contra incendios antes de la elección de un sistema de supresión de incendios para la protección de las instalaciones de GNL.

Aún para aquellas instalaciones ya construidas, fabricantes como ANSUL, diseñan sistemas de retro instalación totalmente aptos que cumplen con todas sus funciones y brindan protección, de la misma manera que los sistemas instalados desde el comienzo.

Una protección efectiva para instalaciones de GNL se centra en tres áreas: la prevención, el control y la extinción. Se requiere de una amplia gama de agentes y equipos para actuar sobre cada uno de estos objetivos. Dichos agentes y equipos han sido diseñados para prevenir incendios por GNL en cada una de las etapas de suministro, entre las que se incluyen los campos de producción, las plantas de licuado, las instalaciones de llenado y almacenamiento, la estiba en buques cisterna sobre y bajo cubierta, y otras zonas de riesgo.   

  

Sistemas con químicos secos

Se emplean amplios sistemas de químicos secos para proteger diversas aplicaciones dentro de las instalaciones de GNL. Áreas como instalaciones de tuberías y distribución, depósitos de almacenamiento, bombas de transferencia, zanjas y sumideros, o buques y dársenas pueden ser protegidas con grandes unidades deslizables o sistemas de químicos secos. Dichas unidades pueden incluir carretes de manguera para el combate manual de incendios o una torreta para flujo alto de químicos secos, cuando se requiera un lanzamiento de mayor longitud, como para proteger brazos de carga/descarga. Además de grandes sistemas de químicos secos, existen sistemas de agentes dobles. La tecnología de agentes dobles combina una rápida extinción de las llamas por acción de los químicos secos con las propiedades de seguridad que otorga la espuma. Los sistemas de supresión de agentes dobles han sido ampliamente probados y logran la más efectiva supresión de incendios, combinada con un seguro bloqueo del vapor. Los sistemas de agentes dobles disponibles cuentan con una capacidad de volumen para químicos secos de 450 a 1.350 libras (204 a 612 kilogramos) y con una capacidad de volumen para espuma de 50 a 200 galones (189 a 757 litros). Todos ellos pueden ser instalados con mangueras y boquillas simples o dobles.

Los grandes sistemas de químicos secos también incluyen a los sistemas fijos de conductos/boquillas, como bombas o vaporizadores, que se emplean para la protección de riesgos permanentes o previstos. También pueden emplearse grandes sistemas de químicos secos de conductos/boquillas fijas en una instalación de GNL para proteger las chimeneas de ventilación de los depósitos de almacenamiento. En este caso, el sistema será redimensionado en base a la capacidad máxima de ventilación de cada conducto.   

El índice de flujo de químicos secos se basa en la capacidad de ventilación de cada conducto, expresada en pies cúbicos por segundo, a fin de proveer una descarga de una duración mínima de 30 segundos. Desde mediados hasta fines de la década del 60, ANSUL llevó a cabo numerosas pruebas con el fin de determinar dichos requisitos. Las boquillas que protegen las chimeneas de ventilación se colocan en la parte externa de los conductos, orientadas a una distancia de 12 pulgadas (305 milímetros) de la abertura de ventilación y emplean el flujo de la ventilación para entrampar los químicos secos que extinguirán las llamas.

Los grandes sistemas de químicos secos con conductos fijos diseñados a medida no han sido listados ni requieren aprobaciones especiales, aunque han sido diseñados para la instalación con el fin de cumplir con los requisitos específicos del sitio. La capacidad de diseño del sistema se basa en una amplia experiencia y pruebas llevadas a cabo durante años.  

Sistemas de espuma de alta expansión

Si bien se opta por los sistemas de químicos secos de distintas dimensiones para la supresión de incendios por GNL, los Sistemas de Espuma de Alta Expansión (HEF por sus siglas en inglés) se aplican para la supresión de vapor por derrames de GNL y reducen la emisión de calor y la realimentación del calor radiante en reservorios de GNL comprometidos. Las áreas de riesgo habitualmente protegidas por la HEF en una instalación de GNL incluyen las áreas de las bombas, los pozos de contención secundarios y las zanjas que dirigen un potencial derrame de GNL hacia el interior de dichos pozos. La experiencia ha demostrado que la HEF resulta muy efectiva para la reducción de las concentraciones de metano a nivel del suelo durante un derrame de GNL.

 

Los sistemas de HEF adecuadamente diseñados cumplen un doble propósito. Primero, los sistemas permiten el control del incendio con reducciones considerables de las emisiones de calor y de la realimentación de calor radiante en un incendio ocurrido dentro del reservorio de GNL que, si no fuera controlado, intensificaría aún más el fuego. Es sencillo realizar los cálculos sobre el volumen de salida de espuma proveniente de los generadores, lográndose el mejor desempeño cuando la espuma presenta un índice de expansión de aproximadamente 500:1. Asimismo, el índice mínimo de aplicación de diseño estimado debe ser de 6 pies (1,8 metros) por 3 minutos por pie cuadrado de área, según ha sido previamente determinado en pruebas de incendio. Expresándolo de manera más sencilla, la espuma debe ser aplicada a un índice de 6 pies por minuto, a fin de lograr el control del incendio, definido como una reducción del 90% en la realimentación del calor radiante dentro de un plazo de 3 minutos.

Segundo, un manto de HEF sobre un derrame de GNL no encendido resultará efectivo para reducir los niveles de vapor de GNL que se desplazan en la dirección del viento. Un derrame de GNL producirá una nube visible de vapor. Los vapores del GNL son más pesados que el aire y se desplazarán en la dirección del viento hasta que su temperatura ascienda y se vuelvan más livianos que el aire, y así se dispersen en la atmósfera. Ello presenta el potencial problema de que una fuente de ignición que se desplace en la dirección del viento encienda los vapores de GNL. Un manto de HEF aumenta la temperatura de los vapores de GNL que atraviesan la espuma, dispersándolos más rápidamente en la atmósfera y reduciendo así las concentraciones de GNL que se desplazan en la dirección del viento.

Los Generadores de Alta Expansión son intrínsicamente seguros ya que son accionados por agua. Se encuentran disponibles en acero inoxidable 316 resistente a la corrosión, diseñados de acuerdo con los requisitos de la NFPA 11, Norma para espumas de baja, media y alta expansión; pueden estar provistos de campanas de descarga para la dirección del flujo, y se hallan listados por Underwriters Laboratories y aprobados por Factor Mutual. Además, cuentan con la aprobación de la Guardia Costera de los Estados Unidos para su uso en aplicaciones marinas.   

Protección dentro de las instalaciones

Es importante tomar en cuenta cuáles son los objetos que necesitan ser protegidos dentro de las instalaciones de GNL. Para todos los lugares de las instalaciones donde se utilicen computadoras, servidores de datos, software de sistemas electrónicos delicados y hardware, se optará por extintores de incendio de agentes limpios. Los extintores de incendios de agentes limpios listados por Underwriters Laboratories Incorporated con una clasificación 2A son aptos para la protección de sistemas electrónicos delicados y cumplen con los requisitos mínimos establecidos en los códigos de prevención de incendios relativos a la protección de "riesgos de Clase A" leves para los que no se requiera el uso de extintores de incendio adicionales.

Para la protección de una instalación de GNL y de todas las aplicaciones con GNL de alto riesgo como bombas, compresores, bridas, áreas de carga y descarga, se dispone de un equipamiento específico y exclusivo para protección contra incendios. Cuando se produce algún incidente de incendio en las aplicaciones de alto riesgo de una instalación de GNL, hay sólo dos maneras de extinguir los incendios por GNL con rapidez. El método más adecuado y que debe ser aplicado en primer lugar es la remoción del combustible. Ello es más fácil de mencionar que de poner en práctica. El cierre de las válvulas del producto generalmente detiene el flujo del combustible. A veces, las válvulas están ubicadas a una distancia considerable del incendio, y es imposible que el fuego arda sin provocar daños significativos en compresores, bombas, equipamientos y/o en las instalaciones. Por lo tanto, en estos casos el incendio deberá ser suprimido por un equipo de protección especializado.

En el combate de un incendio de GNL, pueden presentarse dos inconvenientes. Primero, habitualmente el GNL se transfiere bajo presión, mediante el funcionamiento de bombas y compresores; el segundo inconveniente es el aumento en el volumen asociado con la vaporización del GNL. Debido al aumento de volumen del GNL vaporizado, será necesario utilizar extintores de incendio especiales que emitan un alto flujo de agentes químicos. Los extintores de incendio especiales de alto flujo suprimen el incendio inhibiendo la reacción química.

Normas NFPA

En el mercado existen organizaciones y compañías independientes que centran sus actividades en hacer que el GNL sea un producto seguro para su traslado desde el buque hacia la costa. NFPA 59A, Norma para la producción, almacenamiento y manipulación del Gas Natural Licuado (GNL) hace amplia referencia a la protección contra incendios. Cumple un rol fundamental al establecer los requisitos necesarios para la seguridad en el diseño, instalación y operación de las instalaciones de GNL. Ello se evidencia en los registros sobre seguridad que presentan las mismas, lo cual las ubica entre las instalaciones más seguras de la industria. Dicha condición se ha logrado mediante la aplicación de requisitos relacionados con el diseño de las instalaciones. La Norma está principalmente dirigida a la prevención de filtraciones e incendios, así como a establecer distancias de separación para el control de daños en caso de incidentes con GNL o gas natural.

Los capítulos de la NFPA 59A relativos al diseño e instalación de equipos, entre los que se incluyen los depósitos de almacenamiento, se centran ampliamente en la robustez de su diseño. Se requiere que los depósitos de almacenamiento sean diseñados de manera que resistan riesgos ambientales, como terremotos e inundaciones, y que, además, su diseño incluya un sistema de contención secundaria del producto en caso de fallas en el depósito interior del GNL. 

La norma incluye además requisitos para el diseño de tuberías, cuyo fin es minimizar las pérdidas de producto mediante el empleo de materiales especiales y válvulas que detengan el flujo en caso de que se produzca un incidente. Con el fin de evitar que el calor provoque daños y que los vapores del gas natural lleguen hasta las fuentes de ignición, se especifican las distancias de separación entre depósitos, entre depósitos y otros equipamientos, entre depósitos y edificios, y entre depósitos y lindes de propiedades. Con el fin de que cada instalación restrinja la expansión del incidente, se requiere la elaboración de procedimientos escritos sobre “Suspensión de Actividades por Emergencia” (ESD por sus siglas en inglés). La Norma determina los aspectos que debe abarcar la ESD, así como la manera en que la misma debe ser implementada y aplicada. En un capítulo aparte se definen los requisitos para la transferencia de operaciones, a fin de asegurar una manipulación segura del GNL.   

El Capítulo 12 abarca la Prevención, Seguridad y Protección contra Incendios. La Norma adopta un enfoque basado en el desempeño para la protección contra incendios. El párrafo 12.2 establece que debe llevarse a cabo una "evaluación basada en principios de ingeniería sobre protección contra incendios, en el análisis de las condiciones del lugar, en los riesgos existentes dentro de la instalación, y en la exposición hacia o desde otras propiedades". El párrafo continúa con una descripción detallada de los ítems que la evaluación debe determinar. Este requisito abarca todos los aspectos relativos a al protección contra incendios, aunque no especifica con exactitud qué es lo que debe protegerse o el método para ello. Se incluye información limitada sobre detección, sistemas de agua y equipos portátiles para la supresión de incendios.

El Capítulo 12 no hace referencia a los riesgos específicos existentes dentro de una instalación de GNL, ni al uso de sistemas especiales para la supresión de riesgos, y sólo remite a las diversas normas que incluyen el diseño de dichos sistemas, mencionadas en el Anexo. Deberían incluirse en la Norma los requisitos sobre agentes especiales e índices de aplicación, cuando estos fueran específicos para protección contra GNL. También deberían ser reforzados los requisitos sobre detección y alarma, a fin de poder identificar emisiones e incendios en el debido tiempo. La Norma debería exigir el empleo de un sistema de detección de llamas, dado que es el método más frecuentemente utilizado dentro de estas instalaciones por la rapidez con que permite detectar una llama. 

Según lo expresado por Dennis Kennedy, Vicepresidente y Gerente General, División de Sistemas de Ingeniería y Productos con Espuma de ANSUL, las mejoras a la Norma NFPA 59A no pueden implementarse de un día para el otro y no serán posibles sin la incorporación de mayores requisitos sobre protección contra incendios. El primer paso que debe cumplirse es lograr un mayor compromiso con el comité técnico de los representantes del área de protección contra incendios que se desempeñen en la industria del GNL, que estén dispuestos a llevar a cabo la revisión y mejora de esta sección de la Norma. Además, si bien la NFPA lleva a cabo su tarea de supervisión de la seguridad del GNL a través de un comité técnico abocado a ello, aún queda mucho por hacer. A fin de garantizar la protección de las personas y de los bienes contra los riesgos potenciales que acarrea el GNL en relación a la supresión de incendios, compañías externas y/o fabricantes deberán aplicar su experiencia en la supervisión de este valioso recurso energético.   

Dale R. Edlbeck es gerente de servicios técnicos para sistemas C02 de baja presión y productos comerciales de supresión de Ansul Incorporated, Marinette, Wisconsin. También es miembro del Comité Técnico de la norma NFPA 59A, e integra el Comité Técnico de Sistemas Gaseosos para Extinción de Incendios, el Comité Técnico de la Norma NFPA 12 y el Comité Técnico de la norma NFPA 2001.

Keith Olson es gerente de servicios técnicos, productos con espuma de Ansul y miembro del Comité Técnico de la norma NFPA 11.

Joe Behnke es gerente de servicios técnicos, sistemas de ingeniería de Ansul y miembro de los Comités Técnicos de las normas NFPA 410 y NFPA 418.