INSTITUTO
POLITECNICO
NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”
“SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALARMAS POR DETECCIÓN DE
FUEGO Y/O ATMÓSFERAS RIESGOSAS (SAAFAR) PARA LA
TERMINAL DE GAS LICUADO II, EN PAJARITOS VERACRUZ”
TESIS
QUE
PARA
OBTENER
EL
TITULO
DE:
INGENIERO
EN
CONTROL
Y
AUTOMATIZACIÓN
PRESENTAN:
GABRIEL
ARTEAGA
HERNÁNDEZ
DAVID
ANTONIO
ONOFRE
GONZÁLEZ
NOE
SOLACHE
RUIZ
ASESORES:
ING.
IGNACIO
MARTÍNEZ
SÁNCHEZ
ING.
CESAR
DANIEL
CÓRDOVA
GALINDO
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ÍNDICE
OBJETIVO
ii
JUSTIFICACIÓN
iii
RESUMEN
iv
CAPITULO 1
“GENERALIDADES”
10
1.1 EL PETRÓLEO
11
1.2 PETROQUÍMICA
11
1.2.1 SEPARACIÓN DEL PETRÓLEO EN SUS FRACCIONES
11
1.3 SUSTANCIAS PELIGROSAS
13
1.4 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS
13
1.4.1 CONSIDERACIONES PARA CLASIFICACIÓN DE ÁREAS
13
1.4.2 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS POR CLASE
14
1.4.3 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS POR DIVISIÓN
14
1.5 CARACTERÍSTICAS DEL PROPANO Y BUTANO
15
1.6 ANÁLISIS DE RIESGO (HAZOP)
16
CAPITULO 2 “SAAFAR”
19
2.1 TIPOS DE DETECCIÓN DE FUEGO
20
2.1.1 DETECCIÓN DE PRESENCIA DE FUEGO POR MEDIO DE PERSONAS FÍSICAS
20
2.1.2 DETECCIÓN AUTOMÁTICA DE FUEGO
20
2.2 ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE DETECCIÓN DE FUEGO
21
2.2.1 ARQUITECTURA PUNTO A PUNTO
21
2.2.2 ARQUITECTURA EN LAZO
21
2.3 ELEMENTOS QUE CONFORMAN UN SAAFAR
22
CAPITULO 3 “DESARROLLO”
23
3.1 LOCALIZACIÓN
24
3.2 CROQUIS
24
3.3 FUNCIÓN DE LA TERMINAL DE GAS LICUADO II
24
3.4 CAPACIDAD, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD
25
3.5 INSTALACIONES REQUERIDAS DE ALMACENAMIENTO
25
3.6 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS
25
3.7 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS DE LA TERMINAL DE GAS LICUADO
25
3.8 CONCEPTOS DE DISEÑO
26
3.9 ALCANCES
26
3.9.1 ALCANCE DE INGENIERÍA PARA EL SISTEMA DE GAS Y FUEGO (G&F)
26
3.9.2 CRITERIOS DE DISEÑO PARA EL SISTEMA DE GAS Y FUEGO
27
3.9.3 SENSORES/DETECTORES
29
3.9.4 ELEMENTOS FINALES
30
3.9.5 SISTEMA DE FUERZA ININTERRUMPIBLE
33
3.10 ALCANCES DEL SISTEMA DE CONTRA INCENDIO Y MITIGACIÓN
34
3.11 CRITERIOS DE DISEÑO PARA LA AUTOMATIZACIÓN DE LA RED CONTRA INCENDIO
34
3.11.1 ASPERSIÓN DE AGUA CONTRA INCENDIO Y AGENTE LIMPIO
34
3.11.2 SISTEMA FIJO DE HIDRANTES MONITORES ELÉCTRICOS
35
3.11.3 TABLEROS DE CONTROL DE BOMBAS CONTRA INCENDIO
37
vi
3.13 CRITERIOS GENERALES PARA LA CANALIZACIÓN DE CABLES DE INSTRUMENTACIÓN
39
3.14 RESUMEN DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR ELECTRÓNICO PROGRAMABLE
39
3.15 LÓGICA DE OPERACIÓN
44
CAPITULO 4 “ANÁLISIS PRESUPUESTAL”
58
4.1 PRESUPUESTO DE GASTO DE FABRICACIÓN
59
4.1.1 SUSTENTACIÓN
59
4.2 DIVISIÓN DEL PROYECTO EN TRES ETAPAS
59
4.3 PRESUPUESTO DE DISEÑO
60
4.3.1 PRIMERA FASE
61
4.3.2 SEGUNDA FASE
62
4.3.3 TERCERA FASE
63
4.4 IMPUESTOS
64
4.4.1 IMPUESTO EMPRESARIAL A TASA ÚNICA (IETU)
64
4.4.2 TASA
64
4.4.3 IMPUESTO AL VALOR AGREGADO (IVA)
64
CONCLUSIONES
65
GLOSARIO
67
BIBLIOGRAFÍA
71
APÉNDICE 1 SUSTANCIAS PELIGROSAS
72
APÉNDICE 2 ANÁLISIS DE RIESGOS HAZOP
85
APÉNDICE 3 ELEMENTOS DE UN SAAFAR
95
APÉNDICE 4 SELECCIÓN DE INSTRUMENTOS
100
APÉNDICE 5 LÓGICA DE OPERACIÓN
114
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA
1.1 CARACTERÍSTICAS DEL PROPANO Y BUTANO
17
1.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROPANO Y BUTANO
18
1.3 PALABRAS CLAVE SECUNDARIAS
19
1.4 METODOLOGÍA DE ESTUDIO DEL HAZOP
20
1.5 CLASIFICACIÓN DE LA MAGNITUD DE RIESGO
20
1-6 RECOMENDACIÓN DE ACCIÓN
21
3-1 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS
28
3-2 COLOR DE LUZ DE EVENTO EN AREA DE PROCESO
35
3-3 COLOR DE LUZ DE CONDICIÓN EN CUARTO DE CONTROL
35
3-4 ENTRADAS Y SALIDAS DEL CEP
50
3-5 RESUMEN DE ENTRADAS Y SALIDAS
50
19.-PRIMERA FASE
92, 93
20.-SEGUNDA FASE
94, 95
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA
1.1 PRINCIPALES FRACCIONES DEL CRUDO
13
2.1 ARQUITECTURA PUNTO A PUNTO
24
2.2 ARQUITECTURA EN LAZO
25
3-1 CROQUIS TGL II, PAJARITOS VERACRUZ
27
3-2 CONTROLADOR ELECTRÓNICO PROGRAMABLE (CEP)
32
3-3 DETECTOR DE FUEGO Y/O FLAMA
33
3-4 DETECTOR DE MEZCLAS EXPLOSIVAS
33
3-5 DETECTOR DE GASES TÓXICOS
33
3-6 DETECTOR DE HUMO
33
3-7 ESTACION MANUAL DE ALARMA
34
3-8 ESTACION MANUAL DE ABORTO
34
3-9 SEMAFOFOR DE ESTADO
35
3-10 ALARMA AUDIBLE EXTERIOR
36
3-11 GENERADOR DE TONOS EXT.
36
3-12 ALARMA AUDIBLE CUARTO DE CONTROL
36
3-13 GENERADOR DE TONOS CUARTO DE CONTROL
37
3-14 DIAGRAM DE LA UPS SISTEMA DE FUERZA ININTERRUMPIBLE
38
3-15 HIDRANTE MONITOR
40
3-16 VÁLVULA DE DILUVIO
41
3-17 BOMBAS CONTRA INCENDIO
43
3-18 HMI 1
53
3-19 HMI 2, 3-20 HMI 3
54
3-21 HMI 4, 3-22 HMI 5
55
3-23 HMI 6, 3-24 HMI 7
56
3-25 HMI 8, 3-26 HMI 9
57
3-27 HMI 10, 3-28 HMI 11
58
3-29 HMI 12, 3-30 HMI 13
59
3-31 HMI 14, 3-32 HMI 15
60
3-33 ESCALERA 1
61
3-34 ESCALERA 2, 3-35 ESCALERA 3
62
3-36 ESCALERA 4
63
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PALABRA
SIGNIFICADO
NO
La intención de diseño no se logra (Ej. FLUJO/NO), o bien no se logra el aspecto operacional
(AISLAR/NO).
MENOS
Se produce una disminución cuantitativa en la intensión de diseño ( Ej. PRESIÓN/MENOS).
MAS
Se produce un aumento cuantitativo respecto de la intensión de diseño ( Ej.
TEMPERATURA/MAS).
INVERSO
Se produce lo opuesto de la intención de diseño (Ej. FLUJO/INVERSO)
TAMBIÉN
La intensión de diseño se cumple a cabalidad, pero se produce alguna otra actividad relacionada
(Ej. FLUJO/INDICANDO también una contaminación en una corriente de producto)
OTROS
Se produce la actividad pero no en el modo deseado (Ej. FLUJO/OTRO podría indicar una
filtración o un flujo de producto donde no lo debiera de haber)
FLUCTUACIÓN
El propósito de diseño se logra solo en parte del tiempo (Ej. El cierre de aire en una cañería
podría resultar en FLUJO/FLUCTUACIÓN)
TEMPRANO
Generalmente se utiliza al estudiar operaciones secuenciales, indicando el comienzo de un paso
en un momento equivocado o fuera de secuencia.
TARDÍO
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2.2.2 ARQUITECTURA EN LAZO.
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CAPITULO
4
ANALISIS
PRESUPU
ESTAL
CAPITULO
1
GENERALI
DADES
24
PETRÓLEOS MEXICANOS, TERMINAL DE GAS LICUADO II, PAJARITOS VERACRUZ
Coordenadas de límites de batería:
N%23.000, S%161.000, W%1178.000, E%1358.000
Elevación de la planta sobre el nivel del mar: 5.50m.
FIGURA 3-1 CROQUIS TGL II
La terminal está diseñada para almacenar, a presión atmosférica, 40000 toneladas métricas de propano líquido refrigerado, en dos tanques de almacenamiento de doble pared y 40000 toneladas métricas de butano líquido refrigerado, en dos tanques de almacenamiento de doble pared. Adicionalmente se dejaron preparaciones para poder realizar el cambio de cualquiera de los productos a otro tanque.
Las alimentaciones tanto de propano liquido como de butano liquido provienen de las plantas criogénicas de Cactus, Chiapas y de la planta Fraccionadora de gasolina Natural del Complejo Petroquímico de la Cangrejera, Veracruz y se recibe por medio de tubería, de esta terminal se envía a barcos refrigerados.
Cada tanque de Almacenamiento tiene la capacidad de almacenamiento de 20000 toneladas métricas de propano liquido o butano liquido siendo capaz de recibir 75000 barriles/día de propano liquido o butano liquido, así como de entregar a barcos un régimen de 1000 toneladas métricas/hora de cada uno de los productos en forma líquida y refrigerada.
La terminal no deberá de seguir operando bajo las siguientes condiciones anormales:
a) Falla de electricidad
b) Falla simultanea de aire de planta y aire de instrumentos.
Cuatro tanques atmosféricos de doble pared para 20,000 toneladas métricas cada uno, dos para propano liquido a %44.4 °C y dos para butano liquido a %3.6 °C.
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Máxima en 24 horas: 440mm Mínima: 75.0% Dirección vientos reinantes: Norte% Noroeste Atmosfera corrosiva: si 34)!$ "#1! /)15
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Anual media: 3241mm
Velocidad media: 10Km/hr.
Contaminantes: brisa marina y gases industriales )+)!$ "#1! /)15 9 7 Velocidad máxima: 200Km/hr.
TABLA 3-1 CONDICIONES CLIMATOLOGICAS
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El área de la Terminal de Gas Licuado II (TGL II) es de Clase I/Zona 2 ya que en esta puede haber gases en cantidad suficiente para producir mezclas inflamables, y adopta una Zona 2 ya que es muy baja la probabilidad de de que se produzca una atmosfera explosiva en operación normal.
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26
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El propano bajo condiciones ambientales normales, se encuentra en estado de vapor; desde ese punto de vista y con el propósito de almacenarlo en forma liquida en grandes cantidades, debe refrigerarse o presurizarse o bien someterse a una combinación de ambos métodos. Para la capacidad de 20,000 toneladas métricas de almacenamiento que se piensa tener en cada uno de los tanques de la terminal el método mas económico de almacenamiento se logra manteniendo los tanques refrigerados y a presión atmosférica.
El propano líquido se almacena a presión atmosférica bajo condiciones de refrigeración a %44.4 °C (%48.0 °F) en dos tanques de doble pared, con una capacidad de 20,000 toneladas métricas cada uno.
El anulo entre las paredes de cada tanque se llena con perlita aislante de modo que la transmisión de calor del medio ambiente al interior del tanque se reduzca al mínimo.
Debido a que el contenido del tanque esta en su punto de ebullición todo el calor que absorba del medio ambiente se traduce en la vaporización de una parte del propano almacenado y por ende en un aumento de la presión interna del tanque.
Un descenso de la presión barométrica tiene el mismo efecto de un aumento en la presión interna del tanque e inversamente ocurre el mismo efecto de un descenso en la presión interna del tanque
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Se considerará el diseño del sistema de gas y fuego apegado a la normatividad vigente para la implantación de un Sistema de Gas y Fuego en la “Terminal de Gas Licuado II Pajaritos Veracruz”, la cual esta conformada por los siguientes tanques: ? 88 ? 88 para el almacenamiento de gas butano y ? 88 y ? 88 para el almacenamiento de gas propano., cobertizo de compresores, cobertizo de bombas, refrigeración, recibo de producto, cuarto eléctrico y cuarto de control.
Se considerará que dicho Sistema de Gas y Fuego estará conformado por los siguientes componentes:
a. Un Controlador Electrónico Programable @ A que se localizará en el Cuarto de Control existente, el cual se acondicionara para alojar equipo electrónico y se identificara como +%#$, 1+%#$
+( +/)1. El Controlador Electrónico Programable concentrará todas las señales de entrada (detectores y estaciones manuales de alarma) y las señales de salida (semáforos de estado, alarmas audibles, estaciones manuales de alarma, válvulas de diluvio, descarga de agente supresor heptafluoropropano en cuarto de control, y ejecutar las funciones de seguridad y mitigación de acuerdo al tipo de evento o siniestro que se presente. El Controlador Electrónico Programable para el área criogénica se identificara como 8 ? ? ?88 .
b. Detectores de Fuego (área de proceso).
c. Detectores de gas tóxico, (área de proceso).
d. Detectores de mezclas explosivas (área de proceso).
e. Detectores de Humo (Cuarto de Control existente y Cuarto eléctrico existente).
f. Semáforos de Estado (área de proceso).
g. Semáforos de Estado (cuarto de control existente y cuarto eléctrico existente)
h. Alarmas audibles para uso en interiores (cuarto de control existente y cuarto eléctrico).
i. Alarmas audibles para uso en exteriores (área de proceso).
j. Estación Manual de Alarma (área de proceso).
k. Estaciones Manuales de Alarma (cuarto de control existente y cuarto eléctrico existente).
l. Generador de Tonos para las alarmas audibles en cuarto de control, para la señalización del estado del agente supresor heptafluoropropano.
m. Generador de Tonos para las alarmas audibles en cuarto eléctrico, para la señalización del estado del agente supresor heptafluoropropano.
n. Generador de Tonos para las alarmas audibles en área criogénica, para la señalización del estado de los detectores distribuidos en las áreas de proceso.
El diseño considerará la especificación y localización en el Cuarto de Control de un Sistema de Fuerza Ininterrumplible identificado como 8 ? ? ?88 , para proveer de un suministro eléctrico continuo, regulado y con respaldo de 2 horas al Sistema de Gas y Fuego del área Criogénica en “modo de alarma” es decir con todos los dispositivos de notificación activados.
Además se considerará que la 8 ? ? ?88 activara los sistemas de aspersión y mitigación, en forma automática cuando se detecte la presencia de fuego (por confirmación de un segundo detector) en un área de proceso siniestrada.
De igual manera cuando se detecte la presencia de butano ó propano en concentraciones peligrosas, debido a una fuga, la 8 ? ? ?88 activara los sistemas de aspersión para mitigar el riesgo y evitar una conflagración, antes de la activación se solicitara la confirmación al operador mediante la HMI (Human%Machine% Interface) localizada en la Estación de Operación (8 ? ? ?88 A.
Así mismo, la 8 ? ? ?88 activara la descarga de agente supresor heptafluoropropano en el Cuarto de Control en forma automática cuando se detecte la presencia de humo (por confirmación de un segundo detector de humo), para lo cual el 8 ? ? ?88 activara una señal de paro del "sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado" HVAC por sus siglas en ingles ("heating, ventilating, and air conditioning). existente, con esto se inicia la secuencia de paro de la unidad de aire acondicionado y cierre de compuertas para confinar el área siniestrada. La interconexión con este Sistema será &+%1 B &+%1
Todo el alambrado entre el 8 ? ? ?88 y los detectores, dispositivos de iniciación, notificación y señalización será "&+%1 B "&+%1, para cumplir con la normatividad vigente, referente a estos sistemas.
El Sistema de Gas y Fuego contara con una Estación de Operación identificada como ?8 ? ? ?88 , localizada en el Cuarto de Control, desde donde se efectuara el monitoreo del sistema de gas y fuego del área “Terminal de Gas Licuados II”.
La Estación de operación contara con una impresora láser en blanco y negro para la impresión de reportes y alarmas, que se generen en el sistema de gas y fuego.
Se considerara la implantación de una red de área local (LAN) Ethernet dual a 100 Mbps, que permita el intercambio de información entre la estación 8 ? ? ?88 y el 8 ? ? ?88 mediante protocolo TPC/IP.
9 < C
8 ? ? ?88
Se requiere una Estación de Operación de Gas y Fuego dedicada para esta función, que permita monitorear mediante gráficos dinámicos por zonas el estado que guardan los detectores de: fuego, mezclas explosivas, gas toxico, humo y otros dispositivos de iniciación, así como también alarmas audibles, alarmas visibles y otros dispositivos de notificación; incluyendo el estado y la operación de los componentes de la red Contra Incendio para el área Criogénica de la TGL II.
Para la Estación de Operación de Gas y Fuego identificada como 8 ? ? ?88 se considerará una computadora de grado industrial tipo escritorio, basada en procesador Pentium IV @ 3.8 GHz, memoria RAM de 1 GB mínimo, disco duro de 160 GB, drive óptico: DVD%ROM / CD%RW, dos tarjetas de red 10/100Base%T, fuentes de alimentación redundante tipo hot%swap, teclado tipo membrana a prueba de derrames, apuntador electrónico tipo Track Ball, monitor plano LCD a color, tipo TFT de 17” para montaje en escritorio.
La 8 ? ? ?88 se integrara con el 8 ? ? ?88 mediante un enlace redundante Ethernet bajo protocolo TCP/IP con la red de área local de esta zona,
@ A
Para el desarrollo de la ingeniería para la implantación de un Sistema de Gas y Fuego para el área Criogénica se considerará un Controlador Lógico Programable (PLC) para detectar, alarmar y suprimir el riesgo provocado por la presencia de fuego, mezclas explosivas, y gas toxico en el área Criogénica de la TGL II Pajaritos Veracruz, incluyendo la detección de humo en el Cuarto de Control. El CEP se identificara como 8 ?
? ?88 .
28
Programable, esto para cumplir con los lineamientos establecidos en la Norma de Referencia ?8 ? ? 88 “ )'% !$ &%1!3%)(1 / ,$#!$ "1# % (()*+ / & D1 EF1 %!*'2 #$' ) 'D1'$'”.
Así mismo, se considerará que toda la señalización y control de los dispositivos Contra Incendio y de mitigación en el área criogénica, así como los sistemas de supresión de fuego a base de agente limpio (heptafluoropropano) para el Cuarto de Control, se concentrará en el 8 ? ? ?88 , de tal forma, que la operación de estos sistemas de seguridad se realice en forma automática.
El 8 ? ? ?88 estará basada en un Controlador Lógico Programable (PLC) para aplicaciones críticas y de seguridad este cumplirá con el concepto de nivel de integridad de seguridad (SIL) y tendrá certificación por TÜV en todos los módulos. Contará con diagnósticos extensos en todos sus componentes y su arquitectura será tal que sea tolerante a fallas.
El 8 ? ? ?88 contara con módulos de entradas % salidas para recibir las señales de los detectores, alarmas audibles, alarmas visibles, semáforos, estaciones manuales de alarma y los Sistemas de supresión de fuego a base de agente limpio (heptafluoropropano) para Cuarto de Control, considerándose los siguientes tipos de señales:
Modulo para señal de entrada analógica (0%100 mA)
Modulo para señal de entrada analógica (4% 20 mA).
Modulo para señal de entrada digital ( 24 VCD).
Modulo para señal de salida digital ( 24 VCD ).
Los módulos de entradas/salidas serán de alta densidad para manejar 32 o 40 canales por modulo y contaran con diagnósticos en sus componentes y verificación del lazo.
El gabinete para el 8 ? ? ?88 será auto%soportado, metálico, tipo NEMA 12 y se localizara en la Central Contra Incendio, tendrá comunicación mediante un enlace Ethermet – TCP/IP, donde se podrá monitorear mediante gráficos dinámicos en la Estación de operación 8 ? ? ?88 el estado que guarda el Sistema de Gas y Fuego.
Los módulos con falla en el sistema, deben detectarse e identificarse automáticamente sin interrumpir las operaciones normales de procesamiento; la detección debe identificar, aislar y contener las fallas sin comprometer el desempeño del resto de sistema. Las fallas se identificarán como transitorias o permanentes.
Todos los módulos del Controlador Electrónico Programable del Sistema de Gas y Fuego (de señales de entrada/salida, comunicaciones, procesadores y alimentación) deben poder ser reemplazados con el sistema en operación, de tal forma que sí uno de ellos falla, el reemplazo subsecuente no afectará la operación del sistema. Una falla en cualquier entrada/salida de campo no debe afectar otras entradas/salidas. Una falla en cualquier componente redundante del sistema no debe afectar la operación de ningún otro elemento; durante el reemplazo del componente en falla no se deberá degradar a ningún otro componente del sistema.
El sistema de auto%diagnósticos debe identificar sin limitarse, las siguientes fallas:
a. De barrido
b. De energía
c. De los circuitos de votación y detección de fallas
d. De memoria volátil y no volátil
e. De procesadores
f. De circuitos y dispositivos de campo
g. De comunicación
h. Discrepancia de las señales de entrada y salida redundantes
i. De cableado en los circuitos de entrada y salida (corto circuito, circuito abierto y falla a tierra)
j. De temperatura elevada
9 F
Para la protección de las áreas de proceso se considerarán detectores de fuego o flama del tipo UV/IR, de doble espectro, para operar en la región de la banda ultravioleta y en la región de la banda del infrarrojo, 8 ?
? 88 y 8 ? ? 88 (para tanques de gas Butano) 8 ? ? 88 y 8 ? ? 88 (para tanques de gas Propano). El campo de visión de los detectores será un cono con una apertura de 90º (horizontal y verticalmente) y tendrán un alcance máximo de 15 metros sobre el eje óptico del sensor. Los detectores de fuego operarán en zona cruzada con los conos de visión traslapados. Los detectores de fuego enviaran señal analógica de 4 – 20 mA hacia el 8 ? ? ?88 para indicar el estado de detección, utilizando niveles discretos de corriente.
FIGURA 3-3 DETECTOR DE FUEGO
0
Para la protección de las áreas de proceso se considerarán detectores de mezclas explosivas del tipo IR (tecnología por absorción energía en la banda de Infrarrojo), con operación en forma “ &+%&$,”, formados por un transmisor y un sensor con capacidad de medir la explosividad de una mezcla (aire + gas combustible) en un rango de 0 a 100 % LEL (Nivel bajo de Explosividad, por sus siglas en ingles) y transmitir una señal eléctrica analógica en el rango de 4 – 20 mA, proporcional al valor medido 8 ? ? 88 y 8 ?
? 88 (Para tanques de gas Butano), 8 ? ? 88 y 8 ? ? 88 (Para tanques de gas Propano). La señal eléctrica será enviada hacia el 8 ? ? ?88 para su procesamiento.
Para la protección de las áreas de proceso se considerarán detectores de gases tóxicos del tipo celda electroquímica con sensor especifico para butano, con operación en forma “ &+%&$,”, formado por un sensor y un transmisor con capacidad de medir la concentración de este gas en el aire en un rango de 0 a 100 ppm (partes por millón) y transmitir una señal eléctrica analógica en el rango de 4 – 20 mA, proporcional al valor medido. La señal eléctrica será enviada hacia el ? C ?88 para su procesamiento.
.
Para la protección de equipos en el interior del Cuarto de Control existente se considerará detectores puntuales de humo del tipo cámara de ionización y cámara fotoeléctrica. Cuando la detección de humo involucre la liberación automática del agente supresor (heptafluoropropano), los detectores de humo operaran en zona cruzada, esto es, utilizando uno como pre%alarma y al otro como alarma, confirmando la presencia de humo. Para indicar un cambio de estado (detección de humo) en los detectores se empleara señal del tipo analógica de 0 – 100 mA, con cambios discretos en los niveles de corriente, los cuales se enviaran a los módulos de entrada digital de la 8 ? ? ?88 .
FIGURA 3-4 DETECTOR DE MEZCLAS EXPLOSIVAS
FIGURA 3-5 DETECTOR DE GAS TOXICO
30
Se consideraran estaciones manuales de alarma para uso exterior y área clasificada, así como también para uso interior dentro del Cuarto de Control 8 ? ? ? (Para estaciones manuales de Alarma en campo) 8 ? ? ? , todas las Estaciones manuales se alambraran a dos hilos hasta un Modulo de Entrada digital (0–24 VCD) del 8 ? ? ?8 (Para estaciones manuales de Alarma en Cuarto de control), serán de activación de tipo y permanecerán “activadas“ hasta que manualmente se restablezcan.
Se consideran una Estación de este tipo para detener temporalmente la descarga del agente supresor dentro del Cuarto del Control 8 ? ? ? , se alambrara a dos hilos hasta un Modulo de Entrada digital (0 –24 VCD) del 8 ?
? ?88 , serán de activación de tipo Botón y permanecerá “activada“ hasta que se deje de oprimir, reiniciando la cuenta regresiva para descarga de agente supresor.
9
Para la señalización de un evento o siniestro se considerará la distribución de semáforos de estado en lugares estratégicos del área criogénica 8 ? ? ? . Las lámparas serán activadas mediante los módulos de salida digital de la 8 ? ? ?88 .
Dichos semáforos serán adecuados para instalarse en áreas clasificadas como Clase I Div. 1 Gpos. A, B, C, D y contaran con cuatro lámparas con colores diferentes para identificar el evento o siniestro de acuerdo a la siguiente tabla:
1,1# '(#)"()*+ / , - +%1
Verde Condición Normal
Rojo Presencia de Fuego
Amarillo (ámbar) Presencia de propano
Azul Presencia de amoniaco
TABLA 3-2 COLORES DE LUZ DE ESTADO EN ÁREA DE PROCESO
Para la condición normal se considerara luz continua y para los demás eventos que son condiciones de alarma se considerara del tipo destellante. La intensidad luminosa será 10 veces superior que la ambiental.
FIGURA 3-7 ESTACIÓN MANUAL DE ALARMA
Para la señalización del estado que guarda el sistema de supresión basado en agente limpio, que será instalado para proteger el interior del Cuarto de Control existente y Cuarto Eléctrico, en caso de presentarse un siniestro, se considerará semáforos de estado, adecuados para uso en intemperie, contaran con tres lámparas con colores diferentes para identificar la condición en que se encuentra el sistema de supresión 8 ? ? ?
considerando lo siguiente:
1,1# '(#)"()*+ / ,$ (1+/)()*+
Verde Sistema de supresión en modo automático
Rojo Sistema de supresión de fuego disparado: liberación de agente limpio.
Amarillo (ámbar) Sistema de supresión de fuego fuera de operación.
TABLA 3-3 COLORES DE LUZ DE ESTADO EN CUARTO DE CONTROL
Para las tres condiciones se considerara luz continua con una intensidad luminosa de 10 veces superior que la ambiental.
Se considerara la instalación de dos semáforos de estado, uno en la entrada y otro en el interior del Cuarto de Control existente; aplicando lo mismo para el Cuarto Eléctrico existente, esto con el fin de prevenir la entrada de personal en caso de que ocurra la liberación y permanencia del agente limpio. Las lámparas serán activadas mediante los módulos de salida digital del 8 ? ? ?8 .
Para la señalización audible en áreas exteriores se considerará bocinas con excitador integrado adecuado para instalarse según la clasificación del área donde se ubiquen, tendrán una intensidad sonora de 85 a 114 dBA a tres metros, considerando que este nivel sea 15 dBA mayor que el de cualquier fuente del área.
Las bocinas tendrán el amplificador integrado 8 ? ? ? . Se considerara la instalación de una bocina en la parte superior de cada semáforo.
Se considerara el uso de un generador de tonos para generar una señal de audio para las Alarmas Audibles en áreas exteriores, cableando en paralelo y que permita distinguir el tipo de evento o siniestro que se presente, tendrá capacidad de reproducir varios tonos incluyendo mensajes de voz previamente grabados en
FIGURA 3-10 ALARMA AUDIBLE EXTERIORES
32
memoria EEPROM 8 ? ? ?88 . El generador de tonos será activado por el ? C ?88 de acuerdo con la secuencia lógica de seguridad programada, mediante salidas digitales y utilizando relevadores intermedios.
Para la señalización audible dentro y fuera del Cuarto de Control existente se considerará bocinas para uso exterior, tendrán una intensidad sonora de 70 dBA a tres metros, con amplificador integrado 8 ? ? ?88 .
Estas alarmas sonoras estarán dedicadas para indicar el estado que guarda el sistema de supresión a base de heptafluropropano.
FIGURA 3-12 ALARMA AUDIBLE CUARTO DE CONTROL
Se considerara el uso de un generador de tonos para generar la señal de audio para las Alarmas Audibles del Cuarto de Control y del Cuarto Eléctrico 8 ? ? ?88 . Empleando relevadores se podrá compartir el generador para ambos pares de bocinas, energizando únicamente aquellas involucradas en la señalización para conocer el estado que guarda el sistema de supresión de fuego, tendrá capacidad de reproducir varios tonos de acuerdo a lo indicado en la norma ?8 9? ? 88 “ #1% (()*+ (1+%#$ )+( +/)1 + (&$#%1' / (1+%#1, G& (1+%) + + G&)"1 , (%#*+)(1” previamente grabados en memoria EEPROM. El generador de tonos será controlado por el 8 ? ? ?88 de acuerdo con la secuencia lógica de seguridad programada, mediante salidas digitales y utilizando relevadores intermedios.
9
Se considerara como parte del alcance el diseño un Sistema de Fuerza Ininterrumpible, identificado como 8 ? ? ?88 , que provea un suministro eléctrico regulado y con capacidad de autonomía de 2 horas en modo alarma: a plena carga, para respaldar a los componentes del sistema de gas y fuego que a continuación se indican.
a. El Controlador Lógico Programable del Sistema de Gas y Fuego 8 ? ? ?88
b. Los detectores, alarmas audibles, semáforos de estado, estaciones manuales y válvulas solenoides de: válvulas de diluvio y de los cilindros de agente limpio.
c. Los generadores de tonos.
d. La estación de operación de gas y fuego 8 ? ? ?88 .
e. El panel de control maestro del sistema de Hidrantes monitores 8 ? ? ?8 . f. Pantalla plana tipo LCD de 26”.
El diseño del 8 ? ? ?8 considerara los siguientes componentes: a) 1 Interruptor principal.
b) 1 Unidad de Fuerza Ininterrumpible (UPS)
c) 1 Acondicionador de Línea.
d) 1 Banco de Baterías
e) 1 Centro de Carga.
Para el diseño se considerara una Unidad de Fuerza Ininterrumpible del tipo doble conversión “On%Line”, cero tiempo de transferencia, sección de entrada de 480 VCA tres fases, 60 Hz, aislada galvánicamente mediante transformador y sección de salida basada en inversor con tecnología PWM [Pulse Width Modulation], 220/127 VCA, 1 fase, 60 Hz, interruptor estático de trasferencia e interruptor manual de by%pass, con sistema electrónico de monitoreo y control basado en microprocesador, con un puerto de comunicación 10BASET hacia
SUMINISTRO ALTERNO BYPASS SUMINISTRO PRINCIPAL UPS-F&G-01
TABLERO DE
DISTRIBUCIÓN
BANCO DE BATERÍAS
34
El suministro eléctrico entregado por la UPS será distribuido a los diferentes equipos mediante un Centro de Carga basado en un Tablero de distribución 8 ? ? ?88 del tipo sobreponer clasificación NEMA 1.
8
El alcance para el diseño del sistema contra incendio consiste en la ubicación de un sistema fijo
de Hidrantes monitores eléctricos
8 ?. ?
?
para el área criogénica operadas manualmente,
en forma remota desde el cuarto de control y/o en forma local desde una Estación de Control
8 ?
. ?
?
localizada cerca del monitor pero en área segura.
La operación del sistema de los Hidrantes monitores eléctricos
8 ?. ?
?
se
complementara mediante un Sistema de Circuito Cerrado de Televisión con cámaras distribuidas en
área criogénica, que permitan ubicar en forma visual la presencia de un siniestro apoyando en la
operación de los monitores eléctricos para combatir dicho siniestro.
@ , ()#(&)%1 ( ##$/1 /
% , -)')*+ ' +(& +%#$ 2& #$ / , $,($+( / , / '$##1,,1 / '% "#1E (%1A
El sistema de Hidrantes monitores accionados eléctricamente estará conformado por los
siguientes componentes:
+
$+ , /
1+%#1,
$ '%#1
ubicado en la consola de operación en el Cuarto de Control,
desde donde se podrá controlar el movimiento (giro e inclinación) de cada monitor, así como la
apertura y tipo de chorro de la boquilla. EL Panel de Control Maestro se identificara en este proyecto
como
8 ?
?
?88
y se comunicara con los Paneles de Control Local en campo mediante una
red de comunicación alámbrica bajo un protocolo industrial propietario, con lo cual se simplifica la
instalación eléctrica, se reduce los costos de cableado y se facilita futuras expansiones.
$+ , /
1+%#1, 1($,
, tendrá la capacidad de controlar todas las funciones de un Hidrante
monitor y se localizara en campo a pie del Hidrante Monitor, con lo cual se facilita la operación del
mismo en caso de un siniestro ó para maniobras de mantenimiento. Cada Panel de Control Local se
comunicará hacia el Panel de Control Maestro mediante la red de comunicación. Los Paneles de
Control Local estarán identificados en este proyecto como
8 ?
?
?
(el número
consecutivo corresponderá al número del hidrante%monitor).
$
'%$()*+ /
1+%#1, / .)/#$+%
1+)%1#
funciona en forma remota localizada cerca
del monitor pero en área segura.
8 ?
. ?
?
<
3.11.1 ASPERSIÓN DE AGUA CONTRA INCENDIO Y AGENTE LIMPIO
Se considerará la liberación o descarga del agente limpio dentro del Cuarto de Control en forma
automática, mediante la detección confirmada de humo por la 01%CEP%CC%001, de acuerdo con la
secuencia lógica de seguridad programada en ella, activará mediante salidas digitales, las válvulas
solenoides 01%SOV%CC%XXX de las cabezas de disparo, para provocar la liberación del agente
confinado en cilindros y suprimir la presencia del agente adverso.
La señalización audible y visible dentro y fuera de Cuarto de Control prevendrá a los operadores
sobre la inminente liberación del agente limpio, teniendo un tiempo configurable para proceder con la
evacuación. Así mismo, sí el personal lo considera prudente se podrá abortar la liberación del agente
supresor de fuego, mediante una Estación Manual de Aborto 01%EA%CC%XXX localizada dentro del
Cuarto de Control, las cuales estarán cableada a el 01%CEP%CC%01 como una entradas digitales.
0
las válvulas solenoides 01%SOV%CAMP%XXX, de las Válvulas de Diluvio 01%VOH%CAMP%XXX
correspondientes para provocar la inundación del área siniestrada.
H
.
I
8 ?
?
?8
Se considerara un Panel de Control Maestro identificado como
8 ?
?
?88
para controlar
las funciones de todos los Hidrantes monitores eléctricos que componen la red (cuatro en total) en
forma remota, los cuales estarán distribuidos únicamente en el área criogénica de la
TERMINAL DE GAS LICUADO II, PAJARITOS VERACRUZ. El
8 ?
?
?88
se localizara en la consola de operación
en el Cuarto de Control existente y estará basado en una computadora para escritorio con procesador
Pentium IV @ 3.8 GHz, memoria RAM de 1 GB mínimo, disco duro de 160 GB, drive óptico: DVD%
ROM / CD%RW, dos tarjetas de red 10/100Base%T, dos tarjetas de red industrial, monitor plano LCD a
color, tipo TFT de 17” con pantalla sensible tipo touch screen, teclado tipo membrana a prueba de
derrames, y apuntador electrónico tipo Track Ball.
El Panel de Control Maestro
8 ?
?
?88
se comunicara con los Paneles de Control Local
8 ?
?
?88
en campo a través una red de comunicación industrial con topología en bus,
mediante la cual se transferirá los comandos de movimiento a cada monitor y así mismo se obtendrá
el status de los mismos.
FIGURA 3-15 HIDRANTE MONITOR
8 ?
?
?
36
efectuar control local manual por demanda del personal de seguridad en campo. Por ultimo recibirá el
cableado de la red industrial redundante para efectuar control remoto manual desde el Panel de
Control Maestro por demanda del personal en Cuarto de Control.
.
8 ?
. ?
?
Se considerara dos localidades para agrupar las Estaciones de Control de Monitor
8 ?
. ?
?
(Una en el Noroeste que podrá controlar los hidrates localizados en el oeste y al norte. La
otra localizada en el Sureste controlará los hidrantes localizados al sur ,y al este), desde donde se
podrán controlar manualmente los cuatro Hidrantes monitores distribuidos en el área criogénica. Las
estaciones se encontraran en área segura, retiradas de la posible fuente de siniestro y contaran en la
parte frontal con los siguientes controles e indicaciones por cada Hidrante monitor a controlar: luz
piloto de stand by, botón y luz piloto de encendido, interruptor y luz piloto de apertura y cierre de
válvula de diluvio (del correspondiente Hidrante monitor), palanca tipo joy%stick para movimiento del
Hidrante monitor, interruptor para controlar el tipo de chorro, interruptor de oscilación automática. El
tablero de la Estación de Control de Hidrante Monitor
8 ?
. ?
?
estará fabricada de
acero inoxidable con protección NEMA 4X.
0; 0
0
8 ?0 .?
?
Para los sistemas de aspersión de la red contra incendio distribuidos en las diferentes zonas del
área criogénica, se contará para su operación automática con Válvulas de Diluvio
8 ?0 .?
?
que permita una apertura rápida, segura y con baja caída de presión para proporcionar el agua
contra incendio hacia los aspersores correspondientes, en caso de siniestro.
En cada válvula de diluvio existirá una estación de botones de servicio pesado, dos botones de
contactos momentáneos, con leyenda abrir/cerrar, incluye dos luces piloto color rojo y verde de bajo
consumo, caja de aluminio libre de cobre a prueba de explosión clase i división II grupos C y D,
tensión de operación de 24 VCD, entrada conduit para 19mm. Se deberá suministrar placa de
identificación para todos los dispositivos.
Las Válvulas de Diluvio serán Operadas Hidráulicamente
8 ?0 .?
?
y serán del tipo
actuador de diafragma, integrado al cuerpo, operado por la presión de la propia línea de agua contra
incendio, la cual esta normalmente empacada, la válvula se mantiene en posición cerrada hasta que
es despresurizada la cámara del diafragma, entonces la apertura de la válvula es inmediata
permitiendo el paso de agua contra incendio hacia los aspersores correspondientes.
El cuerpo de la válvula será de acero fundido ASTM A216 Gr. WCB, disco e internos de acero
inoxidable, diafragma de Buna%N, conexiones bridadas de 150# RF, diámetro de acuerdo con la
línea donde se instalen. Las válvulas contaran con indicador local de posición y estación manual de
disparo para accionamiento local de la misma.
Se consideraran los siguientes componentes en las válvulas
para su automatización mediante el
8 ?
?
?88
:
a).%
03,-&,$ '1, +1)/ / /1' -J$'
para su activación en
forma remota,
b).%
+% ##&"%1# "1# $,%$ "# ')*+
8 ?
.?
?
para
monitoreo remoto de posición abierta – cerrada.
La válvula solenoide y los interruptores de presión al ser
dispositivos eléctricos en áreas clasificadas: Clase I, Div. 2, tendrán
una cubierta aprueba de explosión aprobada para esta aplicación.
El cuerpo de las Válvulas Operadas Hidráulicamente tendrá
8 ?
?
?88
8 ?
?
?88 @
A
Se considerará para el diseño del sistema contra incendio, la ubicación de un Tablero de
Control
8 ?
?
?88
para el arranque / paro, monitoreo y protección de la Bomba
8 ?
?
?88
accionada por motor eléctrico. Dicha bomba formará parte del sistema de bombeo contra
incendio administrado por PEMEX Refinación. El Tablero de Control se identificara en este proyecto
como
8 ?
?
?88
y será un sistema electrónico completamente configurable, basado en
microprocesador, mediante el cual se efectuará el monitoreo y control de la Bomba
8 ?
?
?
88
.
El Tablero de Control debe contar con un gabinete metálico tipo: Montaje en Piso, a prueba de
intemperie con protección NEMA 4, puerta abatible frontal con manija, con una pantalla tipo LCD en la
parte frontal que sirva de interface con el operador y botones tipo membrana para facilitar la
navegación en la pantalla, además contara con luces piloto tipo LED para indicar el status de
operación de la bomba y las principales alarmas por malfuncionamiento. El Tablero de Control
contará internamente con un Transductor de Presión con rango de 0 – 300 lb/pulg
2para medir la
presión en el cabezal de descarga de las bombas contra incendio.
El Tablero contara con los siguientes modos de operación para arranque:
1/1
$+&$,
1($,
.% Mediante botones pulsadores en el frente del gabinete para
efectuar las funciones de arranque/paro de bomba y reconocimiento de alarmas.
1/1
&%1!3%)(1
1($,
.% Por caída de presión en la red de contra incendio, el
Tablero de Control contara en forma interna con un transductor de presión y una línea de impulso
para sensar la presión en la red de contra incendio y efectuar el arranque automático cuando la
presión en la línea alcance un valor pre%ajustado.
1/1
!1%1
.% El Tablero de Control contara con entradas digitales para efectuar el
arranque remoto desde el PLC identificado como
8 ?
?
?88
del sistema SAAFAR. También
contara con salidas digitales tipo contacto seco para el monitoreo remoto de las principales variables
de operación y status de alarma..
8 ?
?
?8
8 ?
?
?
8 @
0 A
Se considerará para el diseño, la instalación de un Tablero de Control para el arranque / paro,
monitoreo y protección de la Bomba
8 ?
?
?88
accionada por motor eléctrico. Dicha bomba
se encontrará en operación y forma parte del sistema de bombeo contra incendio administrado por
PEMEX Refinación. El Tablero de Control se identificara en este proyecto como
8 ?
?
?88
y
será un sistema electrónico completamente configurable, basado en microprocesador, con las
mismas características que las indicadas para el Tablero
8 ?
?
?88
, indicado en el párrafo
anterior.
38
FIGURA 3-17 BOMBAS CONTRA INCENDIO
<
@
0
A
Para conducir las señales digitales desde el instrumento de campo hasta el gabinete
correspondiente en Cuarto de Control se considerará cable formado por un par sencillo trenzado de
conductores de cobre suave calibre 16 AWG con aislamiento de PVC, 300 V, 105
oC, color blanco y
negro, cordón de desgarre y recubrimiento exterior de PVC negro, retardante a la flama.
Señales Analógicas (4 –20 mA) para detectores de fuego, detectores de propano y detectores
de butano.
Para conducir las señales analógicas desde el detector de campo hasta el gabinete del
8 ?
?
?88
en Cuarto de Control se considerará cable formado por una tríada sencilla trenzada de
conductores de cobre suave calibre 16 AWG con aislamiento de PVC, 300 V, 105
oC, color blanco,
negro y rojo, con pantalla de aluminio%mylar, alambre de dren de cobre estañado cal 18 AWG, cordón
de desgarre y recubrimiento exterior de PVC negro, retardante a la flama.
? 6
Cable para comunicación serial RS%485, formado por un par sencillo trenzado de conductores
de cobre suave estañado calibre 22 AWG con aislamiento de espuma de poliofina 300 V,
capacitancia nominal entre conductores de 36.1 pF/m, impedancia nominal de 120 \, blindaje total de
aluminio%poliester cobertura 100% e hilo de dren de cobre estañado calibre 22 AWG, malla trenzada
de cobre estañado con cobertura de 90% y cubierta exterior de PVC color negro.
.
Para las aplicaciones donde se requiera fibra óptica se empleara cable formado por un número
N de fibras ópticas alojadas dentro de un tubo central relleno de compuesto bloqueador de humedad,
con recubrimiento metálico (armadura de acero) a todo lo largo del tubo central, cubierta exterior de
polietileno de media densidad, dos hilos metálicos para refuerzo y dos cordones de desgarre, con
fibras ópticas del tipo multimodo, índice gradual con núcleo de 62.5 micras de diámetro y cubierta
reflejante de 125 micras de diámetro, optimizadas para operar en la región de 850 y 1300 nm.
Cada uno de los cables de señales estará identificado con él numero de circuito al que
pertenecen, en ambos extremos.
Los tubos conduits se dimensionarán con un espacio de relleno cubriendo como máximo el 40%
del área transversal del tubo de acuerdo a la norma
?88 ?
? 88
. En el interior de los tubos
conduit se dejará un cable o alambre forrado de PVC como guía.
Para la tubería conduit en instalación visible el diámetro mínimo que se considerara es de 21
mm (¾ “).
Para la tubería conduit en instalación subterránea el diámetro mínimo que se considerara es de
27 mm (1 “).
En las rutas de tubo conduit se crearán puntos bajos para acumular líquidos y/o condensados,
para que estos puedan ser purgados y/o drenados.
Los soportes para tubos conduit tendrán una separación máxima de 2.5 metros de distancia y
dimensionados de acuerdo al tamaño y peso de los mismos. Los soportes no se fijarán directa o
indirectamente a barandales, escalones o tuberías ni a estructuras que tengan vibración en operación
normal.
En la instalación de tubos conduit se considerará cajas registro (condulets) de paso a cada 30
metros como máximo para jalado de cables. No se efectuaran curvas o bayonetas cuya suma total,
en grados, exceda de 180°.
En la instalación de las cajas registro (condulets) instaladas en tubería conduit horizontal se
deberá tener cuidado de instalarlas con la tapa hacia abajo para evitar la entrada de agua.
Para la llegada a instrumentos o tableros se podrán usar coples flexibles para áreas peligrosas.
Estos tendrán una longitud máxima de 24” y un diámetro mínimo de 21mm (3/4”).
Deben instalarse sellos para tubería conduit por cambio de área clasificada y a no más de 30
cm. del equipo de instalación y cajas de conexiones.
8 ?
?
?8
Las siguientes señales analógicas y digitales, así como los puertos seriales deben ser
considerados en el gabinete, con identificación 01%GAB%CEP%CC%001 del CEP%CC%01, el cual
estará localizado en el Cuarto de Control del Área Criogénica de la Terminal de
Almacenamiento y Distribución de PAJARITOS VERACRUZ.
Este gabinete albergara las señales del área Criogénica que comprenden:
Almacenamiento de Butano y Propano.
40
