14. PROTECCION CONTRA DESCARGAS ELECTRICAS ATMOSFERICAS (RAYOS)
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| Shunts en el techo flotante del tanque |
Los incendios de los tanques de almacenamiento de productos derivados del petróleo, son más frecuentes de lo que se puede pensar. Aproximadamente una tercera parte de todos los incendios conocidos de tanques de almacenamiento de hidrocarburos, son originados por descargas eléctricas atmosféricas (rayos), (las más severas, son muy probablemente debidas a los rayos, pero nunca son reportados). Los tanques de Techo Flotante son especialmente vulnerables a las descargas eléctricas atmosféricas (rayos).
Para combatir el riesgo de los “anillos de fuego” en los tanques de almacenamiento, la industria petrolera ha venido usando derivaciones de láminas metálicas llamadas “shunts” que conectan eléctricamente la concha o pared del tanque con el techo flotante. Desafortunadamente, la conexión eléctrica con esos “shunts” no es efectiva y crea un gran riesgo de generar arcos eléctricos debidos a:
1.- Corrosión y oxidación en la pared del tanque, depósitos de cera, y pintura pueden crear una capa interna en la concha del tanque, esto incrementa la resistencia eléctrica.
2.- El techo flotante puede con el movimiento separarse ligeramente del centro y desconectar algunos de los “shunts” de la pared del tanque.
3.- Pruebas del API han demostrado que los “shunts” formaran arcos eléctricos bajo todas estas condiciones.
Alrededor del Año 2003 el Instituto Americano del Petróleo (API) creó un Comité técnico para evaluar esta situación para recomendar la solución adecuada. Como resultado, el API ha emitido un documento titulado API – RP - 545, Recomendación Práctica para la Protección contra las descargas eléctricas de los Tanques de Almacenamiento sobre la tierra para líquidos inflamables o combustibles, la que se integra a la Norma.
En este documento del 2009 “Mejorando la Seguridad contra las descargas eléctricas atmosféricas de los tanques de almacenamiento de Petróleo” participa Joe Lanzoni, V.P. de Ingeniería de Ventas para perfilar los descubrimientos y recomendaciones de los esfuerzos de los comités y mayores detalles. Sin embargo, los dos descubrimientos más importantes son los siguientes:
1.- Cuando la corriente de la descarga eléctrica atmosférica pasa através de los “shunts” del techo flotante a la pared del tanque, el resultado será un arco eléctrico bajo todas las condiciones.
2.- Es la tardanza del componente del impacto del rayo lo que incendia los vapores inflamables. Por lo tanto, cuando el componente lento de un impacto de rayo pasa através de cualquier interface entre el techo flotante y la pared del tanque, los vapores inflamables están presentes y ellos iniciarán el incendio.
Además, el API en 2008/2009 liberó esta declaración en la actualización de la Norma “API RP 545 – LIGHTNING PROTECTION FOR ABOVE GROUND STORAGE TANKS”.
El proceso de actualización de “Pruebas” sigue funcionando con los siguientes resultados:
Para la Norma de Protección contra rayos NFPA 780, los shunts se requieren para ser instalados en los tanques de techo flotante arriba del sello a 3 metros (10 pies) espaciados alrededor del perímetro del tanque. El propósito de estos shunts es para ofrecer un medio conductor desde el techo del tanque a la pared del tanque.
Las pruebas efectuadas de acuerdo con la Norma NFPA RP 545, “Lightning Protection for above Ground Storage Tanks” el grupo encargado de estas pruebas ha demostrado que estos shunts pueden generar flujos de chispas durante el impacto de las descargas eléctricas atmosféricas (rayos). Si esta es una brecha entre el sello y la pared del tanque durante un impacto de rayo y si la mezcla inflamable está presente, puede resultar el fuego dentro del tanque.
Luego entonces, la mejor protección contra la descarga eléctrica atmosférica es un sello con un contacto permanente y hermético con la pared del tanque, esto refuerza la necesidad de establecer programas de inspección de los sellos y de mantenimiento. También, el acceso a los tanques deberá ser restringido, cuando exista la posibilidad de tormenta y descargas eléctricas atmosféricas (rayos).
De acuerdo con la Norma API RP 545 los programas de trabajo deben ser planeados para efectuar pruebas adicionales a fin de evaluar métodos alternativos que ofrezcan medios conductores entre el techo del tanque y la pared del tanque para conseguir el propósito de la NFPA 780. Los resultados de las pruebas y la disminución de los valores recomendados deberán incluirse en una nueva RP 545 “ Lightning Protection for Above Ground Storage Tanks”.
En una respuesta a esta emisión el Comité hizo algunas recomendaciones una de las cuales es: “Instalar conductores [bypass] entre el techo flotante y la pared del tanque con una separación entre ellos no mayor a 30 metros, alrededor de la circunferencia del tanque. Estos conductores [bypass] deberán ser tan cortos como sea posible y espaciados uniformemente alrededor del techo.
Esto fue y es la razón principal que catapultó el invento del RGA (Retractable Grounding Assembly.
PORQUE EL RGA!!!
Los tanques de techo flotante son especialmente vulnerables a los efectos directos e indirectos a las descargas eléctricas atmosféricas. Un impacto de rayo directo o cercano originará corrientes eléctricas que fluirán através de toda la pared y el techo del tanque. Cuando ocurra esto, en la interface entre el techo flotante y la pared del tanque se formarán arcos eléctricos que pueden incendiar los vapores inflamables que pueden estar presentes dentro del tanque.
Por lo tanto, es importantísimo conectar eléctricamente el techo y la pared del tanque para prevenir esos arcos eléctricos.
Substancialmente se reduce el riesgo de los arcos eléctricos sostenidos que se requiere eliminar todo el tiempo, para mantener una bajísima impedancia, muy baja resistencia eléctrica de conexión entre la pared y el techo del tanque. Adicionalmente, la conexión deberá funcionar independientemente de las condiciones en que se encuentre la pared del tanque.
El RGA no se afecta por las condiciones del tanque porque el RGA y el cable están enrollados para condiciones óptimas sobre la pared del tanque y el techo flotante. Cuando se instalan adecuadamente, varios RGA’s en cada tanque, se provee un medio conductor de baja impedancia, para descargar con seguridad las corrientes del rayo.
Desde que comenzó a usarse, el RGA ha sido mejorado varias veces para alcanzar las exigencias de una industria siempre cambiante, nuevas substancias y nuevas tecnologías. Con la versión más reciente, el RGA 750 ha sido incorporado al mercado en la primavera del 2015, no solamente cumple con todas las recomendaciones y la Norma API 545, también cumple con las recomendaciones del mencionado Comité Técnico. Está aprobado por ATEX y conforme a la Norma NFPA 780. Además, es pre-tensionado en fábrica y no en el sitio donde se requiere; usa el nuevo cable de aluminio lo que incrementa considerablemente su resistencia a la corrosión y es altamente resistente al H2S (hydrogen sulfide. Sin mencionar que está diseñado con poderosos resortes para el cable retráctil, resultando en beneficio de un incremento en la fuerza retráctil sobre todo el cable con rango de beneficio económico de 340% sobre el RGA 75, y de 600% sobre el RGA 55.
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| Arqueo eléctrico del RGA |