reporte bunker rev 0

DESARROLLO DE LA INGENIERA DE DETALLE PREVIA A LA PROCURA, PARA LA

ACTUALIZACIN TECNOLGICA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA TDGL EN

CACTUS, CHIS.

EVALUACIN DE CONSECUENCIAS PARA EL CUARTO DE CONTROL

(BUNKER)

GAS Y PETROQUMICA BSICA

TITULO: REV.:

0


(BUNKER) DOCTO No: ECB-S-001

A-V102.01


CLIENTE: PEMEX, GAS Y PETROQUMICA BSICA

LOCALIZACIN: CACTUS, CHIAPAS

EVALUACIN DE CONSECUENCIAS PARA EL CUARTO DE CONTROL (BUNKER)

DEL PROYECTO:

DESARROLLO DE LA INGENIERA DE DETALLE

PREVIA A LA PROCURA, PARA LA ACTUALIZACIN TECNOLGICA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA TDGL EN

CACTUS, CHIS.

Contrato PEMEX: GSOI03009P PROYECTO PEMEX: 6-QAD PROYECTO VIGEN: V-102 Ref: 1608/M1684 TEMA, S.A. de C.V. Diciembre de 2009 Rev.: 0

TITULO: REV.:

0


(BUNKER) DOCTO No: ECB-S-001

A-V102.01


CLIENTE: PEMEX GAS Y PETROQUMICA BSICA

CONTRATO: GSOI03009P

PROYECTO PEMEX:6QAD

DESCRIPCIN: DESARROLLO DE LA INGENIERA DE DETALLE PREVIA A LA PROCURA, PARA LA ACTUALIZACIN TECNOLGICA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA TDGL EN CACTUS, CHIS.

REVISIN DESCRIPCIN DETALLES ELABOR: REVIS: COORDIN: APROB: REVISADO

POR CLIENTE:

0 APROBADO

PARA CONSTRUCCIN

FIRMA G.C.Z. Y.I.R.G. V.M.C.N. J.M.C.R. J.L.L.A.

FECHA DIC 09 DIC 09 DIC 09 DIC 09 DIC 09


DESARROLLO DE LA INGENIERA DE DETALLE PREVIA A LA PROCURA, PARA LA ACTUALIZACIN TECNOLGICA DE

LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA TDGL EN CACTUS, CHIS.

CONTRATO PEMEX GSOI03009P

PROYECTO: 6-QAD

Proy. VIGEN: V102

Fecha: Diciembre - 2009

PEMEX GAS Y PETROQUMICA BSICA Pgina: 4 de 37 EVALUACIN DE CONSECUENCIAS PARA EL CUARTO DE CONTROL (BUNKER) REF. TEMA: 1608/M1684 Rev.: 0


NDICE

1. INTRODUCCIN: ........................................................................................................ 8

2. OBJETIVO. ................................................................................................................... 9

3. DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN EN ESTUDIO ............................................... 10

3.1 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE DEL SUELO ............................................... 12

4. CARACTERSTICAS CLIMTICAS ........................................................................... 24

5. EVALUACIN DE CONSECUENCIAS ...................................................................... 27

6. RESULTADOS ........................................................................................................... 34

7. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 36

8. ANEXO A (RESULTADOS SIMULACIONES PHAST ) ............................................. 37

9. ANEXO B (DIAGRAMA DE PTALOS) ..................................................................... 38





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ndice de tablas Tabla 3.1-1 C.M. en Azotea ................................................................................................ 12

Tabla 3.1-2Muros Interiores (Muro de Block Hueco de Concreto) ...................................... 13

Tabla 3.1-3 Peso Total de la Estructura .............................................................................. 13

Tabla 3.1-4Factores de Diseo del Concreto Estructural .................................................... 14

Tabla 3.1.1.8-1 Resumen de Sobrepresiones sobre la Estructura ...................................... 22

Tabla 4-1. Caractersticas climticas de la zona donde se ubica la TDGL Cactus. ......... 24

Tabla 4-2 Vientos Reinantes y Dominantes. ....................................................................... 24

Tabla 4-3 Humedad Relativa ............................................................................................... 25

Tabla 4-4 Precipitacin Pluvial ............................................................................................ 25

Tabla 4-5 Presin atmosfrica ............................................................................................. 25

Presin atmosfrica diseo (mm Hg) ................................................................................. 25

Tabla 5.1-1 Efectos presentados a diferentes niveles de radiacin trmica. ...................... 29

Tabla 5.1-2 Vulnerabilidad de Materiales ............................................................................ 29

Tabla 5.1-3 Efectos del Flash Fire ....................................................................................... 30

Tabla 5.1-4 Efectos derivados de la Sobrepresin .............................................................. 31

Tabla 5.2-1 Escenario identificado ...................................................................................... 33

Tabla 6.1-1 Alcances asociados a la radiacin trmica del jet Fire ..................................... 34

Tabla 6.1-2 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo con ignicin

retardada ............................................................................................................................. 34

Tabla 6.1-3 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo ........................................... 34

Tabla 6.1-4 Alcances asociados a la radiacin trmica del jet Fire ..................................... 35





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Tabla 6.1-5 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo con ignicin

retardada ............................................................................................................................. 35

Tabla 6.1-6 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo ........................................... 35





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ndice de figuras Figura 3-1 Estructura del Bunker ......................................................................................... 11

Figura 3.1-1 Caractersticas de las ondas explosivas ......................................................... 15





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1.INTRODUCCIN: La Terminal de Distribucin de Gas Licuado Cactus, dependiente de la Subdireccin de Gas Licuado y Petroqumicos Bsicos, cuenta actualmente con instalaciones para el recibo, almacenamiento, bombeo y distribucin de gas licuado. De acuerdo a los probables sucesos que se puedan presentar durante el proceso donde los accidentes involucran nubes de gases txicos o inflamables las cuales se pueden iniciar una explosin y posteriormente un incendio estos son los tipos de accidentes ms frecuentes en la industria qumica y seguidos por emisiones de sustancias toxicas. Las explosiones e incendios presentan muchas caractersticas similares, siendo su principal diferencia la velocidad a la que se produce la liberacin de energa durante la combustin de material que es mucho menor en los fuegos que en las explosiones ya sean deflagraciones o detonaciones. Para que se produzca un evento se esquematiza el llamado triangulo de fuego del que se dice que si faltara cualquiera de sus elementos la explosin o el incendio no puede producirse.





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2. OBJETIVO. Evaluar a travs del clculo de consecuencias utilizando el modelo matemtico

de simulacin Phast y tomando en consideracin el escenario de riesgos ms probable si el diseo civil estructural para el cuarto de control tipo Bunker, es a prueba de explosin.

Estimar el grado de afectacin de la severidad de las consecuencias hacia el cuarto de control tipo Bunker.





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3. DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN EN ESTUDIO El nuevo cuarto de control ser una estructura tipo "Bnker" (para proteger personal y equipo). sta estructura ser a base de muros, trabes, losas y columnas de concreto reforzado capaces de resistir una explosin que generara una presin de hasta 10 psi sobre los muros y azotea que conforman la estructura. La cimentacin ser del tipo superficial que se resuelve con una losa plana reforzada con contra-trabes en ambos sentidos y desplantada a una profundidad lo suficientemente rgida para soportar los esfuerzos combinados debidos a carga vertical y las fuerzas horizontales provocadas por la explosin o por sismo. Una descripcin ms precisa de la estructura que comprende el cuarto de control tipo Bunker, sera la siguiente: Cimentacin. Se utilizar losa plana de cimentacin y contar tambin con trabes de liga (contra-trabes), tambin de concreto reforzado. Losa de piso. De concreto armado con malla electro-soldada 6x6 - 6/6 en un lecho, de 12 cm de espesor en piso interior, desligado de los muros por medio de juntas flexibles. Muros externos. Se formarn por medio de concreto reforzado con un fc =300 Kg/cm2. para soportar la sobrepresin debido a la explosin de diseo. Muros internos. Se formarn por medio de bloques huecos de concreto de 15x20x40cm, confinados por dalas y castillos en su permetro, anclados a las contra-trabes de la cimentacin, los vanos para puertas y ventanas se formarn con dalas y castillos. Estructuracin. La estructura ser a base de trabes y columnas de concreto reforzado. Sistema de cubierta. Losa maciza de concreto armado, apoyada sobre los muros de concreto y sobre las trabes las cuales descargaran sobre las columnas.

Concreto estructural. Todo el concreto estructural utilizado para la cimentacin, columnas trabes losas y muros externos ser fc=300 kg/cm2 y el utilizado en las platillas de cimentacin ser fc = 100 kg/cm2 todos con agregado ptreo mx. de .





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Figura 3-1 Estructura del Bunker





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3.1Capacidad de carga admisible del suelo De acuerdo al peso obtenido de la estructura y de acuerdo al rea del terreno con la que se cuenta para esta estructura, se requiere una capacidad de carga admisible del terreno de 10.0 Ton/m para la losa de cimentacin, desplantada aproximadamente a 3.0 m de profundidad a partir del nivel de terreno natural. Cargas Cargas Muertas El peso propio de la estructura El peso de los acabados, accesorios e instalaciones Cargas Unitarias Pesos considerados en el modelo

Tabla 3.1-1 C.M. en Azotea

Material Espesor

(m) Peso Vol. (Kg/m)

W (Kg/m)

Relleno en losa por

pendiente 0.15 1,600 240.00

Plafn e instalaciones 40.00

Reglamento 40.00

DENSIDAD POR CARGA MUERTA TOTAL EN LOSA DE AZOTEA

320.00





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Muros Interiores

Tabla 3.1-2Muros Interiores (Muro de Block Hueco de Concreto)

Material Espesor

(m) Peso Vol. (Kg/m)

W (Kg/m)

Block 0.15 ------ 150.00 Mortero 0.02 1500 30.00 Mortero 0.02 1500 30.00

Dalas y Castillos Aplicar Factor del 10% 21.00

DENSIDAD DE CARGA MUERTA (Kg/m) 231.00

Peso Total de la Estructura

Tabla 3.1-3 Peso Total de la Estructura

Descripcin Espesor

(m)

Peso Vol.

(Kg/m)

Peso total

(Ton)

Peso Propio (losa azotea,

losa de piso, muros, trabes,

contratrabes, losa de

cimentacin)

Variable 2,400.00 901.561

Carga Muerta No Generada

(CMNG)

Muros interiores 4.049

Piso (loseta) 13.794

Relleno 420.328

C.M. Azotea 36.784

CARGA MUERTA TOTAL

1,376.516





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Cargas Vivas Carga viva mxima en losa de piso Wm=350 kg/m2 Carga viva instantnea en losa de piso Wm=270 kg/m2 Carga viva mxima en losa de azotea Wm=100 kg/m2 Carga viva instantnea en losa de azotea Wa=70 kg/m2 Factores de Diseo del Concreto Estructural

Tabla 3.1-4Factores de Diseo del Concreto Estructural fy = 4200 kg/cm2 f'c = 300 kg/cm2 f'c = 100 kg/cm2

min flex = 0.003300 Refuerzo mnimo por flexin

concreto = 2.4 Ton/m3 Ec = 242487 Kg/cm2

Factores de Diseo del Suelo F.S. =1.5para volteo F.S. =1.3para deslizamiento gsuelo = 1.6Ton/m3 qa =10.0Ton/m2





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Diseo Por Explosin (Determinacin de las Sobrepresiones) Cargas de Diseo por Riesgo de Explosin. Las explosiones en la industria petroqumica, se pueden dividir en las siguientes 4 clasificaciones bsicas: 1) Explosiones por nube de vapor 2) Explosiones por recipientes a presin 3) Explosiones por condensados 4) Explosiones por polvo

Figura 3.1-1 Caractersticas de las ondas explosivas Las ondas explosivas van hacia fuera en todas las direcciones desde su origen a una velocidad snica o supersnica. Resultan de una sbita liberacin de energa hacia la atmsfera y representan una temporal o pasajera presin.

La magnitud y forma de las ondas explosivas dependen de la naturaleza de la energa liberada y de la distancia desde el epicentro de la explosin. Los dos tipos de ondas explosivas son:





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a) Ondas de choque: Son sbitas, casi instantneas, es un aumento de presin encima de las condiciones atmosfricas hasta una sobrepresin con un pico de campo libre. La sobrepresin de pico de lado gradualmente regresa a la presin ambiental con algunas oscilaciones de presin extrema. Esto resulta una presin de onda negativa seguido de una fase positiva de las ondas explosivas. b) Ondas de presin: Es una presin gradual en aumento hasta una sobrepresin pico siguiendo de una presin que decae gradualmente hasta una fase negativa similar a las ondas de choque.

La fase negativa de las ondas de choque o presin es normalmente ms dbil que la fase positiva y consecuentemente es ignorada en la resistencia para diseo a explosiones. Para situaciones donde la fase negativa tenga cargas explosivas importantes, consultar el texto TM 5-1300 para sus caractersticas y tratamiento de estas cargas. En las figuras mostradas arriba, el tiempo que esta encima de la onda de sobrepresin por explosin es conocida como duracin de la fase positiva o duracin simple. Parmetros de las Ondas Explosivas Para la Determinacin de las Cargas Explosivas Para el diseo de un edificio ante explosiones, los principales parmetros de las ondas explosivas requeridos para definir las cargas explosivas en los diferentes componentes del edificio son: A) Pico de la sobrepresin positiva Pso, duracin de su fase positiva td, y su correspondiente impulso positivo Io. B) Pico de la presin negativa (succin) Pso-, duracin de la fase negativa td-, y su impulso negativo Io. Las ondas explosivas se propagan externamente desde el epicentro de la explosin y se van atenuando. Consecuentemente, los valores de pico de la sobrepresin y el impulso decrece con la distancia, y la duracin tiende a incrementarse.





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Los valores de los parmetros de las ondas explosivas pueden ser determinadas de una publicacin con valores tabulados (sobrepresin- impulso o duracin) como una funcin de la distancia.

Adicionalmente a la sobrepresin pico, duracin e impulso, otros parmetros pueden obtenerse para las cargas explosivas sobre la estructura, como son: Presin pico reflejante, Pr Pico de presin dinmica (explosin de viento), qo Velocidad de choque frontal, U Longitud de onda de la explosin, Lw Normalmente, estos parmetros secundarios pueden ser determinados de los parmetros primarios de las ondas explosivas, que a continuacin se discuten. Presin Pico Reflejante (Pr) Cuando una onda explosiva de campo libre de una explosin golpea una superficie, es reflejada. Este efecto de la reflexin de la onda explosiva en la superficie, la experiencia ha demostrado que la presin es mucho ms que el valor de la incidental lateral. La magnitud de la presin reflejada es determinada como una amplificacin de la relacin de la presin incidental: Pr = Cr PsoDonde:Cr = coeficiente de reflexin. Presin de estancamiento (presin combinada) Ps = Pso + Cd(qo)=Donde : Cd = 1.0 Coeficiente de arrastre Presin Dinmica (Explosin de Viento) qo Los efectos de esta explosin son debido al movimiento del aire como una propagacin de ondas explosivas alrededor de la atmosfera. La velocidad de las partculas de aire y por consecuencia de la presin del viento, depende de la sobrepresin pico de onda explosiva. Baker 1983 y TM 5 - 1300, proporcionan datos para calcular los efectos por ondas de choque.





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En rangos menores de sobrepresin que la condicin normal atmosfrica, el pico de la presin dinmica puede ser calculada usando la siguiente frmula emprica de Newmark 1956: qo = 2.5 Pso2 / (7 Po + Pso) = 0.022 Pso2 en Psi = 0.0032 Pso2 en kPa Donde: Po = presin atmosfrica ambiental La presin dinmica neta en una estructura es el producto de la presin dinmica y el coeficiente de arrastre. Cd. El coeficiente de arrastre depende de la forma y orientacin de la superficie que est obstruyendo. Para un edificio rectangular, el coeficiente de arrastre se puede tomar como 1.0 para el muro frontal, y de -0.4 para muros laterales, posteriores y cubiertas. Velocidad de Choque Frontal, U En campo libre, las ondas explosivas viajan a una velocidad superior a la del sonido propagndose en el medio. Tambin, para fines de diseo puede ser conservador asumir que la velocidad de ondas de presin es la misma velocidad que de las ondas de choque. Para rangos de presin bajos, y condiciones de presin atmosfrica normales, la relacin choque/ velocidad de choque frontal, puede ser calculada de forma aproximada usando la siguiente relacin de Newmark 1956: U = 1130 (1 +0.058 Pso)0.5 (ft/ seg) U = 345 (1+ 0.0083 Pso)0.5 (m/ seg) Longitud de las Ondas Explosivas, Lw La propagacin de las ondas de cortante, en algn instante en el tiempo se extiende sobre una distancia radialcomo el choque / velocidad de la presin frontal fuera de la explosin.





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La presin es mayor en el muro frontal hasta quedar sin rastro en el ambiente a una distancia Lw, que esla longitud de onda explosiva. Los valores de Lw para explosiones con energa alta puede ser obtenida de TM 5 -1300. Para rangos de presin pequeos la longitud de las ondas explosivas puede calcularse de forma aproximada:

Lw = U . td Cargas de Explosin en Edificios. Para el diseo de edificios ante explosiones, el ingeniero diseador primero debe determinar las cargas sobre el edificio, y en cada elemento estructural individual, como son: muros, techos, marcos, etc; desde una sobre-presin por explosin en un campo libre. Cuando las ondas explosivas golpean al edificio, este es cargado con sobrepresiones y fuerzas de arrastre por las ondas explosivas. Dependiendo de la distancia y orientacin, del origen de la explosin, el edificio y sus componentes experimentan varias combinaciones de los efectos explosivos (sobrepresin reflejada, sobrepresin lateral, presindinmica y presin negativa).

Cargas en el Muro Frontal Los muros enfrente de la fuente de la explosin experimentan una sobrepresin reflectante. Como se ha visto anteriormente, la sobrepresin reflejante amplifica las ondas explosivas dependiendo del ngulo de la incidencia a, y del tiempo de duracin tr, del pulso de la sobrepresin lateral. Para propsitos de diseo, las condiciones de reflexin normal de las ondas de choque (a =0, tr = 0) puede considerarse as, a menos que se especifique un escenario con una explosin de diseo. En algunos casos, la reflexin oblicua (300 a 600) puede ser ms crtica en los edificios porque reflejan la sobrepresin total como carga en dos lados adyacentes del edificio. La sobrepresin reflejante decae Ps, en el espacio de tiempo ts, como se define en:





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Ps = Pso + Cd qo tc = 3 S / U < td Donde: S = longitud del claro, el menor de H o B/2 H = altura del edificio B = ancho del edificio

Los efectos de la duracin de la sobrepresin reflejante tc, no debe exceder de la sobrepresin positiva de campo libre, td. Con una carga equivalente triangular se puede calcular la curva presin - tiempo, se debe calcular el impulso para cada forma, usando la presin pico Pr. El impulso Iw bajo la presin bilineal es:

Iw = 0.5 (Pr - Ps) tc + 0.5 (Ps.td)

La duracin Te, del triangulo equivalente se determina con la siguiente ecuacin: te = 2 Iw / Pr = (td - tc) (Ps / Pr) + tc

Cargas en Muros Laterales Los muros laterales son definidos en relacin al origen de la explosin. Por experiencia, estos muros tienen una carga por explosin menor a los muros frontales, debido a la falta de sobrepresin por reflexin y a la atenuacin de las ondas explosivas con la distancia desde la fuente. En algunos casos, las cargas en los muros laterales son combinadas con otras fuerzas inducidas por explosin. Por ejemplo, la longitud del muro lateral es igual a la longitud de la onda explosiva, cuando el pico de sobrepresin lateral alcanza hasta el extremo lejano del muro, la sobrepresin cercana del extremo regresa al ambiente. Un factor de reduccin Ce, es usado para el diseo de estos efectos. Los valores de Ce, dependen de la longitud del elemento estructural L1, y de la direccin de la





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trayectoria de las ondas explosivas. Si la trayectoria de las ondas explosivas es perpendicular al claro, L1 debe ser igual al ancho unitario nominal del elemento.

La ecuacin para los muros laterales es:

Pa = Ce Pso + Cd qo DondePa = Sobrepresin lateral efectiva

Carga en Cubierta (losa) Para edificios con losa plana (pendiente < 100) normalmente se considera que no hay reflexin, cuando las ondas explosivas viajan horizontalmente. Consecuentemente, en la cubierta la sobrepresin lateral combinada con la presin de viento, es la misma que en los muros laterales. La fuerza dinmica de viento en la cubierta acta en direccin opuesta a la sobrepresin (hacia arriba). El pico de la sobrepresin efectiva para los elementos de cubierta es calculado con la misma ecuacin que para muros laterales. Carga en Muros Posteriores La carga en muros posteriores normalmente solo es usada para determinar la carga neta total en el marco. Porque la carga en los muros posteriores es opuesta a la direccin de la carga de los muros frontales su inclusin tiende a reducir la fuerza lateral explosiva total. Los efectos de los muros posteriores muchas veces son conservadoramente ignorados. La forma de la carga de estos muros es similar a la de los muros laterales y cubierta, y el pico efectivo de sobrepresin es similar que para los muros laterales, usando la misma ecuacin. (Pb es normalmente usado para disear la sobrepresin pico en muros posteriores, en lugar de Pa)





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Cargas en Marcos Adicional a las cargas en cubiertas, un sistema de marcos para edificios, experimentan una difraccin de las cargas netas en los muros frontal y lateral ocurriendo en una fase de tiempo. Durante el tiempo L /U, que toma la onda explosiva en viajar desde el muro frontal hasta la parte posterior del edificio, el marco estructural puede estar sujeto a un desbalance por presin horizontal sobre el muro frontal. Presin Negativa y Cargas de Rebote Los componentes de un edificio experimentan los efectos de las cargas por explosin, opuesta en direccin a los efectos de las cargas primarias por explosin, debido a la fase negativa (succin) de las ondas explosivas como se discuti anteriormente, juntos ambos rebotan en los componentes estructurales como efectos inerciales de las cargas de sobrepresin. Como se mencion arriba, las fuerzas de presin negativa son generalmente ignoradas ya que son relativamente pequeas o no son cuantificadas como explosiones por nubes de vapor. Sin embargo, los componentes estructurales del edificio pueden ser adecuadamente detallados modelando satisfactoriamente los efectos de rebote. Resumen de Cargas de Sobrepresin Por Explosin. De acuerdo a las frmulas mostradas en los prrafos anteriores se obtuvieron las siguientes sobrepresiones, las cuales se aplicaron al modelo estructural y se combinaron con el peso propio cargas muertas y cargas vivas, para conocer el comportamiento que tendr la estructura bajo condiciones de explosin considerando 10 psi de sobrepresin.

Tabla 3.1.1.8-1 Resumen de Sobrepresiones sobre la Estructura Descripcin Sobrepresin Aplicada

(PSI) (Ton/m2)

Muro Frontal 25.00 17.58

Muro Lateral 9.12 6.41

Carga en Losa 9.12 6.41





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Carga en Muro Posterior 4.62 3.25

Carga de sobrepresin para

Rev. por Volteo (presin de

estancamiento)

12.20 8.58





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4. CARACTERSTICAS CLIMTICAS El clima en el municipio de Reforma en general es clido hmedo con lluvias todo el ao y en particular en la zona donde se ubica la TDGL-Cactus las condiciones climatolgicas son las siguientes Tipo de Clima El tipo de clima en la zona donde se localiza el TDG Cactus se caracteriza por tener abundantes lluvias de verano (mayo-octubre), con periodo corto de sequa intermedia -cancula- (entre agosto y septiembre) y secas (noviembre-abril), con un periodo de lluvias invernales -nortes-. Clasificacin: Am Temperaturas:

Tabla 4-1. Caractersticas climticas de la zona donde se ubica la TDGL Cactus.

Mxima extrema 41.0 C Mnima extrema 14.5 C Media anual 26.7 C Bulbo seco 26.6 C Bulbo hmedo 24.6 C

Vientos La tabla 4.1-2 muestra las caractersticas de los vientos en el rea donde se ubica la TDGL Cactus.

Tabla 4-2 Vientos Reinantes y Dominantes.Direccin de los vientos: Reinantes (todo el ao) Alisios, Noreste Dominantes (de mxima intensidad, ocasionales en invierno) Nortes, Norte-Sur

Velocidad de los vientos:

Reinantes 5.0 m/seg.

Dominantes por Nortes (mxima) 35.0 m/seg.





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Humedad Relativa

Tabla 4-3 Humedad RelativaMxima 95 %

Mnima 80 %

Media 70 % Precipitacin Pluvial

Tabla 4-4 Precipitacin Pluvial

Horario diaria (mm) 154.5

Horario mxima (mm) 295

Anual media (mm) 1623 2097

Das de lluvia anuales 120

Atmsfera

Tabla 4-5 Presin atmosfrica

Presin atmosfrica diseo (mm Hg) 760





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Sin embargo para que exista una fuga de producto, es necesario que se presente una o varias de las siguientes condiciones:

Mala calidad de los materiales de construccin y equipos a instalar. Instalacin deficiente. Falta de mantenimiento. Corrosin interna o externa. Desgaste de los materiales. Dao a las instalaciones (fenmenos naturales o sabotajes). Sobrepresin en las instalaciones. Termina la vida til del equipo. No existir una aplicacin de programas de inspeccin y mantenimiento.





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5. EVALUACIN DE CONSECUENCIAS Para el Anlisis de Consecuencias de los accidentes identificados para la TDGL-Cactus, se utilizo el software PHAST 6.42, de DNV, que implementa diferentes algoritmos matemticos y modelos de fuga, dispersin, incendio, explosin, etc. El software PHAST es una herramienta para anlisis de riesgos de procesos que permite predecir las consecuencias de inflamabilidad, explosividad y toxicidad a partir de:

Descargas atmosfricas de diseo y rutinarias. Descargas atmosfricas accidentales y peligrosas.

Los modelos de descarga consideran:

Flujos de fluidos (gaseosos o de dos fases). Materiales individuales o mezclas. Comportamiento estable o dependiente del tiempo. Descargas en interiores de edificios.

Los modelos de dispersin predicen:

Formacin de aerosoles. Condensacin y formacin de charcos. Nubes densas.

Los modelos de inflamabilidad predicen:

Niveles de radiacin. Zonas de deflagracin. Niveles de sobrepresin.

Los modelos incluyen:

BLEVEs y bolas de fuego. Dardos de fuego. Incendio de charcos. Deflagraciones. Explosiones de nubes de vapor.





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Los modelos txicos predicen:

Concentracin en funcin de la distancia a favor del viento. Concentracin en funcin del tiempo en cualquier punto dentro de la nube. Vistas superiores de la nube.

Bsicamente este simulador se utiliza para estimar la magnitud de las consecuencias, revisar localizacin, arreglo y diseo de las instalaciones, determinar modificaciones, preparar planes de contingencia, as como cumplir con la legislacin, promover la conciencia de la seguridad e iniciar un estudio cuantitativo de riesgo. La secuencia de sucesos suele ser:

Emisin (con evaporacin si es liquida). Dispersin de gases o vapores Inflamacin (si es gas o vapor es inflamable). Incendio Efectos por la radiacin trmica Explosin (deflagracin - detonacin) Efectos de la onda de presin

A continuacin se describen los eventos que pueden ser causados por una fuga en orden de ocurrencia: Dispersin de Nube Inflamable Los vapores y gases emitidos por la mezcla del gas licuado, pueden generar una dispersin la cual va rebajando la concentracin de la sustancia emitida, al tiempo que la extiende sobre regiones cada vez mayores del espacio. Esta dispersin depender de la estabilidad atmosfrica y de la cantidad de gas entre los lmites de inflamabilidad que puedan encontrar un punto de ignicin (ver flash fire y jet Fire). La LC50 (Concentracin Letal cincuenta de 100 ppm) del gas L.P., se considera por su inflamabilidad y no por su toxicidad. Flamazo (Flash Fire) Cuando se trata de lquidos inflamables que se vaporizan o de fugas de gases ms densos que el aire, la nube de gas se diluye en el aire existente, haciendo que en determinados instantes y zonas existan mezclas de combustible y comburente en





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condiciones de efectuar la combustin. Si en una de estas zonas se encuentra un punto de ignicin puede desprenderse la cantidad de calor necesaria para acelerar la velocidad de combustin de forma que se produzca una explosin, denominada explosin de vapor no confinada o UVCE en su acrnimo ingls. Tambin es posible si la cantidad premezclada es muy grande, que se produzca una llamarada o "flash fire", sin efectos explosivos, pero con una intensa radiacin. Los efectos por radiacin se muestran en las tablas 5.1-1 y 5.1-2. La Tabla 5.1-3 muestra los efectos producidos a personas y objetos durante el evento denominado Flash Fire.

Tabla 5.1-1 Efectos presentados a diferentes niveles de radiacin trmica. Intensidad de

Radiacin kW/m2

Descripcin

1.4 Puede tolerarse sin sensacin de incomodidad durante largos periodos (con vestimenta

normal), se considera inofensivo para personas sin ninguna proteccin especial. En general se considera que no hay dolor sea cual sea el tiempo de exposicin - con flujos

trmicos inferiores a 1.7 kW/m2 (mnimo necesario para causar dolor). 3 Zona de alerta.

5

Zona de intervencin con un tiempo mximo de exposicin de 3 minutos. Mximo soportable por personas protegidas con trajes especiales y tiempo limitado. El tiempo necesario para sentir dolor (piel desnuda) es aproximadamente de 13 segundos, y

con 40 segundos pueden producirse quemaduras de segundo grado. Cuando la temperatura de la piel llega hasta 55 C aparecen ampollas.

11.7 El acero delgado, parcialmente aislado, puede perder su integridad mecnica. 12.5

Extensin del incendio, fusin de recubrimiento de plstico en cables elctricos. La madera puede prender despus de una larga exposicin. 100 % de letalidad.

25 El acero delgado aislado puede perder su integridad mecnica. 37.5 Suficiente para causar daos a equipos de proceso, colapso de estructuras.

La Tabla 5.1-2 muestra los valores umbrales para la vulnerabilidad de los materiales, cuando se presenta un evento de radiacin trmica.

Tabla 5.1-2 Vulnerabilidad de MaterialesRadiacin (kW/m2) Material

60 Cemento





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Tabla 5.1-2 Vulnerabilidad de MaterialesRadiacin (kW/m2) Material

40 Cemento prensado

200 Hormign armado

40 Acero

33 Madera (Ignicin)

30 300 Vidrio

400 Pared de ladrillos

13 Daos en depsitos

12 Instrumentacin

Tabla 5.1-3 Efectos del Flash FirePersonas u

objetos Descripcin

Fuera de la nube Como la duracin del fenmeno es muy corta el dao es limitado y muy inferior.

Dentro de la nube

sometidos a un

contacto directo con la

llama.

Las personas sufrirn quemaduras graves de 2 grado sobre una gran parte del cuerpo, la situacin se agrava a quemaduras a 3 y 4 grado por la ignicin ms que probable de la ropa o vestidos La probabilidad de muerte es muy elevada. Aproximadamente morir 14% de la poblacin sometida a esta radiacin con un 20 % como mnimo de quemaduras importantes. En el caso de que la persona porte ropa de proteccin que no se queme, su presencia reducir la superficie del cuerpo expuesta (se considera en general que solo se irradia el 20 % de esta superficie que comprendera la cabeza 7 %; manos 5 % y los brazos 8 %). En el caso de personas situadas en el interior de viviendas, probablemente estarn protegidas aunque sea parcialmente - de la llamarada, pero estarn expuestas a fuegos secundarios provocados por la misma.

Explosin de nube de gas no confinada (UVCE) y confinada (VCE) La explosin de nube de vapor no confinada se presenta cuando la sustancia ha sido dispersada y se incendia a una distancia del lugar de descarga. La magnitud de la explosin depende del tamao de la nube y de las propiedades qumicas de la sustancia. Se pueden ocasionar ondas de sobrepresin y los efectos trmicos suelen ser menos importantes que los anteriores. Asimismo las explosiones confinadas pueden dar lugar a deflagraciones y los efectos adversos que pueden provocar son: ondas de presin, formacin de proyectiles y radiacin trmica.





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Tabla 5.1-4 Efectos derivados de la SobrepresinValor umbral Descripcin

mbar bar kPa psi

34.5 0345 3.45 0.5 Destruccin de ventanas, con dao a los marcos y bastidores. Daos menores a techos de casa. Daos estructurales menores.

50 05 5 0.725 Zona de alerta Daos estructurales de pequea magnitud en casa.

68.9 0689 6.89 1

Demolicin parcial de casas, que quedan inhabitables. Daos estructurales menores, comparables a los daos ocasionados por

una tormenta, fallas en estructuras o paredes de madera. Rompimiento de ventanas. El techo de los tanques de almacenamiento sufren un colapso. Falla de paneles y mamparas de madera, aluminio, etc. Conexiones o uniones de aluminio o acero muestran fallas.

125 0.125 12.5 1.81 Zona de Intervencin. Dislocacin / colapso de paneles, paredes y techos.

500 0.5 50 7.25

Colapso parcial de paredes y techos de casas. Destruccin de paredes de cemento de 20 a 30 cm. de grosor. Destruccin del 50 % de la obra de ladrillo en edificaciones. 25% de todas las paredes muestran fallas. Las paredes hechas de bloques de concreto se colapsan. Daos menores de marcos de acero en ventanas y puertas. Daos moderados o menores. Deformacin de paredes y puertas, falla de juntas. Se desprende el recubrimiento de las paredes. Daos serios al resto de los elementos de soporte. Umbral (1 %) de ruptura de tmpano.

1 000 1 100 14.50

Desplazamiento de los tanques de almacenamiento cilndrico. Dao a columnas de fraccionamiento. La estructura de soporte de un tanque de almacenamiento redondo se

colapsa. Daos severos y desplazamiento de maquinaria pesada (3 500 kg). Falla de las conexiones de tuberas. Demolicin total de edificios. Colapso total de casas habitacin tipo o estilo Americano. Umbral de letalidad (1 %) de muerte por hemorragia pulmonar y efectos

directos de la sobrepresin sobre el cuerpo humano.

1 750 1.75 175.8 25.5

Ruptura parcial de tanques de almacenamiento. Dao parcial mayor a columnas de fraccionamiento. Daos severos a maquinaria pesada (3 500 kg). Ruptura parcial de tuberas. Demolicin total de edificios. 90 % de probabilidad de muerte por hemorragia pulmonar





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Tabla 5.1-4 Efectos derivados de la SobrepresinValor umbral Descripcin

mbar bar kPa psi

2 000 2 200 29

Ruptura total de tanques de almacenamiento. Prdida total a columnas de fraccionamiento. Prdida total de maquinaria pesada (3 500 kg). Ruptura total de tuberas. Demolicin total de edificios. 99 % de probabilidad de muerte por hemorragia pulmonar

20 680 20.68 2 068 299.94 Lmite para formacin de crter.

Dardo de fuego (Jet Fire) Ocurre cuando un material inflamable ha sido liberado a alta presin y se incendia a una distancia del punto de la descarga. La nube formada produce el incendio (Jet Fire) en cualquier momento, siempre y cuando est por encima de su lmite inferior de inflamabilidad y por debajo del superior, esta zona de la nube es la que se considera para determinar los efectos de radiacin trmica. Para ver los posibles efectos de este evento, ver lo descrito en radiacin trmica. BLEVE/Bola de Fuego Aun cuando la explosin de un recipiente que contenga un lquido inflamable a presin provocar una bola de fuego, no siempre se puede hablar rigurosamente de una BLEVE ("boiling liquid expanding vapour explosion" o explosin de lquido hirviente en expansin vaporosa). Una explosin de este tipo se caracteriza por una violencia extraordinaria que provoca el desprendimiento de fragmentos que alcanzan distancias considerables, para que este tipo de evento de produzca se deben de cumplir ciertas condiciones: Sobrecalentamiento considerable del lquido, de forma que el mismo este a una temperatura superior a su lmite de sobrecalentamiento. Esta condicin la cumplen la mayora de los gases licuado (Gas L.P., amoniaco cloro).





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Despresurizacin sbita, de forma que se reduzca instantneamente la presin a la que se encuentra toda la masa contenida en el recipiente. Un fenmeno de este tipo se suele comportar en caso de accidente, en la rotura del recipiente, ya sea por el incremento de la presin y simultneamente por el calentamiento excesivo de las paredes a causa de incendio o ya sea por impacto. En base a los escenarios de riesgos identificados se obtuvieron los principales eventos a los cuales se consider llevar a cabo la evaluacin de sus consecuencias. Con base en lo anterior a continuacin se presenta una descripcin general de los principales escenarios de riesgo, mismos que sern utilizados para evaluar la magnitud de sus consecuencias para llevar a cabo las simulaciones y verificar el grado de afectacin hacia el cuarto de control tipo Bunker.

Tabla 5.2-1 Escenario identificadoReferencia HazOp Equipo Causa Evento

1 Esferas de almacenamiento de gas L.P. TE-1/2/3/4

Mayor nivel con sobrepresionamiento debido a: cierre de vlvulas macho de 14"

(error humano). falla de vlvula VOE-

101/102/103/104 Falla del sistema de medicin

de nivel en la esfera (ENRAF, Base Remota) que genera sobrepresionamiento

Fuga en rea de almacenamiento en esferas TE-1/2/3/4 debido a un sobrepresionamiento causado por un aumento de nivel como consecuencia de: cierre de vlvulas VOE-101/102/103/104 o cierre de vlvulas macho de 14" (error humano) o falla del sistema ENRAF o falla durante una operacin manual

2

Esferas de alma Esferas de almacenamiento de gas L.P. TE-1/2/3/4cenamiento de gas L.P. TE-1/2/3/4

Impacto externo o falla en uniones bridadas con riesgo de incendio y/o explosin.

Fuga en rea de almacenamiento de esferas TE-1/2/3/4 debido a impacto externo o falla en uniones bridadas, con riesgo de incendio y/o explosin.





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6.RESULTADOS Es importante sealar que de acuerdo a los resultados obtenidos mediante la aplicacin del software de simulacin Phast, a continuacin se presentan los resultados para cada uno de los eventos identificados, tomando como referencia las caractersticas fsicas qumicas de la sustancia evaluada se considera la posible aparicin de los siguientes eventos:

Nube inflamable Incendio Jet Fire Explosin de nube de vapor

P1 Fuga en rea de almacenamiento en esferas TE-1/2/3/4 debido a un sobrepresionamiento causado por un aumento de nivel como consecuencia de: cierre de vlvulas VOE-101/102/103/104 o cierre de vlvulas macho de 14" (error humano) o falla del sistema ENRAF o falla durante una operacin manual

Tabla 6.1-1 Alcances asociados a la radiacin trmica del jet Fire Masa

fugada (kg) Presin

del Tanque

(bar)

DimetroFuga mm

Nivel de radiacin.(1.4 kw/m2)

Nivel de radiacin(5 kw/m2)

4547.4 14.7 50.8 54.45 m 45.09 m

Tabla 6.1-2 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo con ignicin retardadaPresin del

Tanque (bar)

Dimetro Fuga mm

Nivel de sobrepresin (0.5 psi) (m)

Nivel de sobrepresin (1 psi)(m)

Nivel de sobrepresin (1 Bar)(m)

14.7 50.8 78.71 67.48 53.38

Tabla 6.1-3 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo UFL (M) LFL (m) LFL FRACC (m)

4.71 22.09 51.05





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P2 Fuga en rea de almacenamiento de esferas TE-1/2/3/4 debido a impacto externo o falla en uniones bridadas, con riesgo de incendio y/o explosin.

Tabla 6.1-4 Alcances asociados a la radiacin trmica del jet Fire Masa

fugada (kg) Presin

del Tanque

(bar)

DimetroFuga mm

Nivel de radiacin.(1.4 kw/m2)

Nivel de radiacin(5 kw/m2)

2431.2 7.84 50.8 40.72 m 33.62 m

Tabla 6.1-5 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo con ignicin retardadaPresin

del Tanque (bar)

Dimetro Fuga mm

Nivel de sobrepresin (0.5 psi) (m)

Nivel de sobrepresin (1 psi)(m)

Nivel de sobrepresin (1 Bar)(m)

7.84 50.8 51.04 42.81 32.48

Tabla 6.1-6 Alcances asociados a la nube de vapor explosivo UFL (M) LFL (m) LFL FRACC (m)

1.99 1.96 1.80

De los posibles escenarios antes sealados es importante considerar la magnitud de las consecuencias generadas por la explosin de la nube de vapor y el incendio tipo jet fire, mismos que cuyas consecuencias se muestren en el presente documento. Los resultados obtenidos del PHAST se pueden observarse en el anexo A as como los diagramas de ptalos podrn observarse en el anexo B.





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7.CONCLUSIONES Los resultados obtenidos a travs del software de simulacin Phast 6.42 se observa que en caso de ocurrir algn evento como se muestra en las hiptesis postuladas las y en los diagramas de ptalos se puede observar que el Bunker cumple con el arreglo propuesto de muros, trabes, columnas y losas es adecuado y cumple con los parmetros establecidos en la normatividad vigente, la ingeniera de detalle para mitigar el riesgo de algn evento. Sin embargo se puede indicar que como parte fundamental para administrar el riesgo en la instalacin la TDGL-Cactus cuenta con sistemas : SDMC, Sistema de agua contra incendio, sistema de deteccin de mezclas explosivas, procedimientos operativos y plan de respuesta ante emergencias, que contribuyen a prevenir o mitigar un determinado evento, aunado a esto y como parte del desarrollo y anlisis del Estudio de Riesgo y Estudio SIL se determino que las antes sealadas no son suficientes por lo cual para mantener el nivel de la instalacin de los estndares tolerables se tiene en desarrollo el objeto de este proyecto de DESARROLLO DE LA INGENIERA DE DETALLE PREVIA A LA PROCURA, PARA LA ACTUALIZACIN TECNOLGICA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA TDGL EN CACTUS, CHIS..





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8.Anexo A (RESULTADOS SIMULACIONES PHAST )





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9.Anexo B (Diagrama de ptalos)

reporte bunker rev 0

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