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PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 2

�1994

IR–I–02 SISTEMAS DE DETECCION DE GASES INFLAMABLES / TOXICOS

APROBACION

Luis Hernández Carlos CorrieMAY.93 MAY.93

DIC.85

NOV.95

AGO.96 L.T.

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J.R.

MANUAL DE INGENIERIA DE RIESGOS

ESPECIALISTAS

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SISTEMAS DE DETECCIONDE GASES INFLAMABLES / TOXICOS AGO.963

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Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 APLICACIONES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Detección de Gases o Vapores Inflamables 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Detección de Gases o Vapores Tóxicos 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 CONCEPCION BASICA DEL DISEÑO 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 CRITERIOS GENERALES DEL DISEÑO 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Detectores 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Módulo de Control 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Circuitos de Señalización y Alarma 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Fuentes de Alimentación y Cableado 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 ACTIVACION DE SISTEMAS DE PARADA DE EMERGENCIA 8. .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mir/indice_mir.htm

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1 ALCANCEEsta Guía establece los criterios mínimos de diseño que deberán cumplir lossistemas fijos de detección de gases inflamables / tóxicos, en instalaciones dela Industria Petrolera y Petroquímica Nacional (IPPN).

No serán objeto de esta Guía los detectores de gases provenientes de unincendio, sistemas de combustión o para monitoreo de calidad del aire.

Los requerimientos establecidos por leyes, reglamentos, decretos o normasoficiales vigentes, prevalecerán sobre lo contemplado en la presente Guía,excepto cuando ésta sea más exigente. Esta Guía está basada en la aplicaciónde las últimas técnicas y prácticas de prevención, establecidas pororganizaciones reconocidas a nivel nacional e internacional y en la experienciapropia de la IPPN. La mención a cualquier código o norma se refiere a su últimaedición.

Esta Guía deberá aplicarse en las nuevas instalaciones de la IPPN y en lasinstalaciones existentes donde se realicen ampliaciones mayores, o cuando sunivel actual de riesgo no sea compatible con los lineamientos establecidos enmateria de protección integral a nivel corporativo.

2 APLICACIONESEsta Guía tiene aplicación en aquellas instalaciones de la IPPN en las que existaun riesgo significativo de fuga y/o acumulación de gases o vapores inflamables/ tóxicos. En general, la instalación de sistemas fijos de detección de gasesinflamables / tóxicos para la activación de: alarmas, sistemas de bloqueo,sistemas de prevención y extinción de incendios, planes de emergencia ycontingencias, etc, deberán estar basados en un análisis cuantitativo de riesgos,según lo establecido en el documento PDVSA IR–S–02 “Criterios para el AnálisisCuantitativo de Riesgos” y en los criterios generales especificados an la sección6 de la presente Guía.

2.1 Detección de Gases o Vapores Inflamables

La instalación de sistemas fijos de detección de gases inflamables se consideranecesaria en áreas confinadas, semiconfinadas y al aire libre donde exista laposibilidad de fuga y/o acumulación de gases o vapores inflamables.

En áreas confinadas y semiconfinadas suelen instalarse tales sistemas en:

– Estaciones de compresión y/o enfriamiento de gases inflamables.– Casas de bombas de gases inflamables licuados (GLP, GNL, LGN).– Casetas de analizadores, estaciones de medición y control de gasoductos

y líneas de distribución de gas.



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– Estaciones de medición, edificios de control, salas de interruptores, centrosde control de motores, y equipos con alto inventario de gases inflamables.

En áreas al aire libre suelen instalarse tales sistemas en:

– Plantas de proceso y/o tratamiento de gas.– Tanques de almacenamiento de gases inflamables licuados.– Transferencia de gases y líquidos inflamables (llenaderos de camiones,

llenaderos de cilindros, muelles).– Taladros de perforación y reacondicionamiento de pozos.

2.2 Detección de Gases o Vapores TóxicosPara efectos de control de exposición de personal debe considerarse lainstalación de sistemas de detección de gases/vapores tóxicos cuando esténpresentes, se procesen o almacenen sustancias tóxicas tales como H2S, HF,NH3, Cl2, etc.

3 REFERENCIASPDVSA – Petróleos de Venezuela, S.A.

IR–S–00 Definiciones.IR–S–02 Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgos.K–331 Instrument Power Supplies.IR–P–01 Sistema de Paradas de Emergencia, Bloqueo, Despresurización

y Venteo de Equipos y Plantas.

COVENIN – Comisión Venezolana de Normas Industriales.

200 Código Eléctrico Nacional.2253 Concentraciones Ambientales Permisbles en Lugares de

Trabajo y Límites de Exposición Biológicos.

API – American Petroleum Institute

2031 Combustible Gas Detector Systems and Environmental andOperational Factors Influencing Their Performance.

751 Safe Operation of Hydrofluoric Acid Alkylation Units.

ISA – Instruments Society of America

S12.15 Part I – Performance Requirements for Hydrogen SulfideDetection Instruments (10 – 100 ppm).

S12.15 Part II – Installation, Operation and Mantenance of HydrogenSulfide Detection Instruments.

S12.13 Part I Performance Requirements, Combustible Gas Detectors.



http://www.intevep.odv.com/~cit/cit_online/normas_i.html

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4 DEFINICIONESVer el documento PDVSA IR–S–00 “Definiciones”.

5 CONCEPCION BASICA DEL DISEÑOLa presente Guía concibe los requerimientos mínimos de seguridad que debenser considerados en el diseño de sistemas de detección de gases y vaporesinflamables / tóxicos, considerando que las instalaciones a proteger han sidoproyectadas y erigidas cumpliendo con los principios básicos de ingeniería y conla mejor experiencia práctica acumulada hasta la fecha en la IPPN.

En aquellos casos donde se compruebe que las instalaciones a protegerpresentan desviaciones relacionadas con la aplicación de la mejor práctica de laingeniería, deberán aumentarse los requerimientos mínimos en relación con losestablecidos en la presente Guía.

6 CRITERIOS GENERALES DEL DISEÑOEn la selección de los componentes y diseño del sistema de detección se deberáconsiderar el riesgo de cada instalación en particular (condiciones operacionales,sustancias manejadas, etc). De igual manera, con la finalidad de optimar laeficiencia del sistema, se deberá tomar en consideración los siguientes factores:

– Tipo de detector

– Rango de detección

– Tiempo de respuesta

– Temperatura y humedad ambiental

– Velocidad del aire

– Sustancias que puedan dañar o interferir con el sensor

– Exposición del sensor a agua, otros líquidos o altas concentraciones de gaseso vapores

– Interferencias provenientes de campos electromagnéticos o transmisiones deradio

Un sistema de detección de gases inflamables / tóxico está constituídofundamentalmente por: detectores, módulo de control, circuitos de transmisión deseñales y fuente de alimentación.

La instalación del sistema deberá cumplir con los requerimientos relativos a laclasificación de áreas y sistemas de señalización para protección contra incendio,tal como se establece en la Norma COVENIN 200.

A continuación se destacan los criterios fundamentales que deberánconsiderarse en el diseño y selección de los sistemas fijos de detección de gases.



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6.1 DetectoresSon los dispositivos que permiten detectar la presencia de gases o vaporesinflamables / tóxicos en la atmósfera.

Entre los tipos de detectores de gases inflamables más comunes se puedenmencionar los de oxidación catalítica, infrarrojo, etc.

6.1.1 Aspectos Generales

El detector seleccionado deberá ser de tecnología comprobada y certificadospara la aplicación por un organismo o institución reconocida, poseer una altaconfiabilidad / disponiblidad (�99,99%) y un tiempo de respuesta máximo de un(1) segundo para detectar la presencia de gases o vapores. Los componentesdel detector deberán ser de material resistente a la corrosión o protegidosadecuadamente contra ella, cuando los gases o vapores a detectar, o el ambientesean corrosivos (atmósfera marina, etc.).

El detector deberá ser del tipo aprobado para la clasificación del área donde vayaa ser instalado y capaz de trabajar a la temperatura máxima del ambiente.

A continuación se destacan algunos de los aspectos generales que deberánconsiderarse en la selección de los detectores:

a. Detector Catalítico

El detector catalítico es uno de los más comunes debido a que es de bajo costoy responde a la presencia de la mayoría de los gases y vapores inflamables. Elsensor catalítico utiliza un filamento de platino recubierto con un catalizador, elcual se oxida en presencia de gas combustible ocacionando un incremento en laresistencia eléctrica del filamento. Estos detectores no son muy eficientes paraciertos gases o vapores con componentes de sulfuro y halogenados. Aquellosdetectores catalíticos que usan filtros de carbón activado tienen vida limitada, locual obliga a frecuentes cambios del mismo. A su vez pueden dar falsa lectura enconcentraciones altas de gas o inclusive pueden dar lectura cero si hay muy pocoo no hay aire presente.

b. Detector Infrarrojo

Los detectores infrarrojos son bastante confiables y estables y poseen un tiempode respuesta rápida, sin embargo estos detectores son de alto costo. Losdetectores infrarrojos no son afectados por gases inertes como lo son loscatalíticos y pueden medir concentraciones de hasta el 100%. Algunos tipos dedetectores infrarrojos son muy sensibles a vibraciones, lo cual debe ser tomadoen cuenta en su montaje.

6.1.2 Distribución y Ubicación

La distribución y ubicación de los detectores dependerá del resultado de loscálculos de dispersión del análisis cuantitativo de riesgos de cada caso particular,



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de manera de obtener la mejor eficiencia de los mismos. Adicionalmente deberáconsiderarse en cada caso particular aquellos puntos que representen mayorriesgo potencial de fugas, tales como: bombas, compresores, estaciones demedición de gas, múltiples de carga, turbinas a gas tipo paquete, válvulas ybridas, etc. Así mismo, deberá considerarse la densidad de los gases o vapores,dirección del viento prevaleciente, lugares donde sea factible la acumulación degases o vapores y el buen juicio de ingeniería, experiencia previa, así comorecomendaciones del fabricante. Por otra parte, la ubicación de los detectores nodeberán interferir en las actividades habituales de operación y mantenimiento delos equipos protegidos.

6.1.3 Instalación

A continuación se destacan aspectos que deberán cumplirse en la instalación delos detectores:

a. Deberán instalarse soportados adecuadamente sobre superficies sólidaslibres de vibraciones. Los detectores no deberán ser fijados a las carcasasde motores, recipientes, etc.

b. Se instalarán alejados de posibles descargas de líquidos, a fin de evitar suinmersión o contacto directo con los mismos.

c. Se instalarán orientados hacia abajo sobre el equipo o área a proteger.

d. El punto de instalación del detector deberá ser accesible para la calibracióny mantenimiento periódicos.

e. Para la ubicación / instalación de las sistemas de detección de gases tóxicosdebe tomarse en consideración las áreas más utilizadas por el personal deoperaciones y mantenimiento en sus actividades rutinarias.

6.1.4 Inspección, Pruebas y Mantenimiento

Debido a que los detectores son equipos críticos, deberán ser probados einspeccionados con una frecuencia acorde con las recomendaciones delfabricante y la experiencia propia. Asímismo deberán estar incorporados en elprograma de mantenimiento preventivo.

6.2 Módulo de ControlEs el componente del sistema de detección de gases donde se recibe, procesay analiza la información enviada por los detectores.



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6.2.1 Aspectos Generales

El módulo deberá contener básicamente un selector de canales, un medidor delectura continua, y luces anunciadoras para identificar: operación normal, fallasen el sistema, fuente de alimentación, circuitos de medición de los detectores,falla en el sensor del propio detector y dos (2) niveles de alarma. Deberá permitirla calibración y ajuste en cualquier punto del rango de medición del equipo, dondela variación del cero no será mayor del 5% anual. Adicionalmente, deberá poseercapacidad de auto–diagnóstico con alarma de avería visual y audible.

Cuando dos o más detectores se conectan a un módulo de control único, la lecturapresentada automáticamente por el medidor, no deberá ser la suma de lasconcentraciones de cada detector, sino la correspondiente al detector que señalela máxima concentración. El selector de canales deberá permitir la lectura de lasconcentraciones en cada uno de los detectores conectados al módulo de control.

El módulo podrá tener dispositivos para iniciar acciones pre–establecidas, talescomo: parada de equipos, actuación de sistemas de ventilación, cierre deválvulas, actuación de alarmas y de sistemas de prevención de incendios.

Cada detector deberá estar conectado a un canal individual del módulo de control.

6.2.2 Instalación

Los módulos deberán instalarse en sitios seguros donde no estén sujetos avibraciones y/o daños mecánicos, así como a interferencias electromagnéticasque puedan afectar el funcionamiento del equipo.

6.3 Circuitos de Señalización y AlarmaCuando se exceda cualquiera de los niveles de alarma, deberá iluminarse unalámpara en el módulo de control y activarse una señal acústica característica.

La alarma audible deberá permanecer activada hasta que sea silenciada enforma manual. El silenciamiento de la alarma audible no deberá apagar la alarmavisual, la cual permanecerá encendida mientras la concentración del gas esté porencima del nivel de alarma pre–establecido.

Todas las señales del módulo de control deberán llegar a la sala de control u otrositio con presencia permanente de personal, asímismo se deberá enviar unaseñal audible y visible al área protegida.

6.3.1 Gases / Vapores Inflamables

El módulo deberá iniciar las alarmas cuando el detector indique el veinte porciento (20%) y el cuarenta por ciento (40%) del límite inferior de inflamabilidad(LII).

6.3.2 Gases / Vapores Tóxicos

Para establecer el punto de activación de las alarmas de gases / vapores tóxicosse utilizarán los siguientes criterios:



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– Si la sustancia tiene un valor CAP (Concentración Ambiental Permisible), sedeberá establecer el nivel CAP, independientemente que tenga también unnivel Límite de Exposición Breve (LEB).

– Si la sustancia tiene un valor T (Límite Techo), se debe establecer un nivel deactivación igual al 90% del valor T.

– Para la selección de los valores o niveles CAP, LEB y/o T se utilizará loestablecido en la Tabla 1 de este documento y la norma COVENIN 2253.

En el área protegida, se deberá disponer de dos lámparas, una de color ámbary otra de color rojo, fácilmente visibles, colocadas exteriormente en la puerta oacceso principal de la instalación. La activación de dicha señal visual se produciráal alcanzarse el nivel de alarma correspondiente al 20% y 40% de LII o loestablecido para gases / vapores tóxicos en el párrafo 6.3.2.

En las Tablas 1 y 2 se muestran los límites de inflamabilidad y los valores deConcentración Ambiental Permisible (CAP) ó Límite Techo (T) de gases yvapores inflamables / tóxicos típicos.

Para el establecimiento del punto de activación de las alarmas de detección devapores de ácido fluorhídrico (HF), ver API 751.

6.4 Fuentes de Alimentación y CableadoLa fuente principal de alimentación consistirá en un suministro confiable deenergía eléctrica de 24 Voltios DC, según el documento PDVSA K–331“Instrument Power Supplies”.

Los métodos y los materiales de interconexión entre el detector y el módulo decontrol deberán ser del tipo adecuado según la clasificación del área por dondeatraviesan.

Los cables serán del tipo blindado o protegidos mediante “conduit” o sistemasequivalentes, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

En áreas con alta vibración (casa de compresores), la conexión al detector sellevará a cabo mediante “conduit” flexible de longitud no menor de 30 centímetros.

Los cables deberán estar convenientemente señalizados mediante codificaciónnumérica que permita una rápida y exacta identificación.

7 ACTIVACION DE SISTEMAS DE PARADA DE EMERGENCIAEl uso de los sistemas de detección de gases inflamables / tóxicos para laactivación de los sistemas de parada de emergencia y despresurización,dependerá de los resultados de un análisis cuantitativo de riesgos, ver losdocumentos PDVSA IR–P–01 “Sistema de Paradas de Emergencia, Bloqueo,Despresurización y Venteo de Equipos y Plantas” y PDVSA IR–S–02 “Criteriospara el Análisis Cuantitativo de Riesgos”.



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Al alcanzarse un nivel de alarma pre–establecido en instalaciones nopermanentemente atendidas, el sistema de detección de gases y/o vaporesinflamables deberá producir cortes del suministro de combustibles y la parada ydespresurización automática de todos los equipos.

Al alcanzarse un nivel de alarma pre–establecido en instalacionespermanentemente atendidas, la activación de los sistemas de parada ydespresurización de otros equipos, será realizada por parte de los operadores;cualquier acción automática a tomar será basada en un análisis particular de cadainstalación.

Para la activación de Planes de Emergencia / Contingencia se deben considerarlas Guías de Planeamiento de Respuestas a Emergencias o ERPG (EmergencyResponse Planning Guidelines) elaborado por la Asociación Norteamericana deHigienistas Industriales (AIHA).



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TABLA 1. LIMITES DE INFLAMABILIDAD Y VALORES CAP ó T DE GASESINFLAMABLES / TOXICOS

Tipo de Gas Límites de Inflamabilidad enPorcentaje por Volumen en Aire

DensidadRelativa (Aire = 1)

Valores deCAP ó T

(ppm)

Inferior Superior

Gas Natural Nota 4

De alta inercia (Nota 1) 4,5 14,0 0,660–0,708 Nota 4

De alto Contenido en metano(Nota 2)

4,7 15,0 0,590–0,614 Nota 4

De alto poder (Nota 3) 4,7 14,5 0,620–0,719 Nota 4

Cloruro de Vinilo 3,6 33,0 2,2 5

Gas de Horno de Coke 4,4 34,0 0,4 Nota 4

Propano (Comercial) 2,1 9,6 1,5 Nota 4

Butano (Comercial) 1,9 8,5 2,0 800

Gases Cloacales (promedio) 6,0 17,0 0,8 Nota 5

Acetileno 2,5 81,0 0,9 Nota 4

Hidrógeno 4,0 75,0 0,1 Nota 4

Amoníaco Anhidro 16,0 25,0 0,6 25

Monóxido de Carbono 12,5 74,0 1,0 25

Etileno 2,7 36,0 1,0 Nota 4

Propileno 2,0 11,0 1,5 Nota 4

Etano 3,0 12,5 1,0 Nota 4

Sulfuro de Hidrógeno 4,3 45,5 – 10

Cloro – – – 0,5

NOTA 1 Composición típica CH4 71,9–83,2%; N2 6,3–16,2%

NOTA 2 Composición típica CH4 87,6–95,7%; N2 0,1–2,39%

NOTA 3 Composición típica CH4 85,0–90,1%; N2 1,2–7,50%.

NOTA 4El criterio limitante es suficiencia de oxigeno (>16% O2) y/o explosividad.

NOTA 5No existen valores CAP, T, LEB establecidos.



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TABLA 2. LIMITES DE INFLAMABILIDAD Y VALORES CAP ó T DE VAPORESINFLAMABLES / TOXICOS

LíquidoLímites de Inflamabilidad en Porcentaje por

Volumen en AireValores de

CAP ó T(ppm)

Inferior Superior

Crudo (27 ° API) 1,0 6,0 Nota 5

Gasolina 1,4 7,6 300

Gasolina de Aviación 1,3 7,1 300

Jet A–1 1,3 7,2 Nota 5

Kerosene 0,7 5,0 Nota 5

Pentano 1,4 8,0 600

Hexano 1,1 7,5 50

Heptano 1,0 6,0 400

Nafta 1,0 6,0 Nota 5

Benceno 1,3 7,0 10

Tolueno 1,2 7,1 50

Xileno 1,0 6,0 100

Alcohol Metílico 6,0 36,0 200

Alcohol Etílico 3,3 19,0 1000

Alcohol Isopropílico 2,5 12,7 400

Acetona 2,2 13,0 4,7



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