Mejora del suministro de agua de un sistema de bombeo contraincendios en plantas de almacenamiento de hidrocarburos en región selva para minimizar fallas operativas

Abstract

En las plantas de almacenamiento y abastecimiento de hidrocarburos, el sistema contraincendios se diseña para prevenir y controlar un incendio. La operación de estos sistemas es afectada por falta de suministro de agua; lo que resulta en consecuencias catastróficas, debido a que presentan mayor probabilidad de explosiones por sustancias volátiles existentes, que a menudo resulta de mayor riesgo por estar en lugares remotos, como lo es la región Selva del Perú. Para minimizar el problema existente en las plantas de almacenamiento de hidrocarburos ante la falta de suministro de agua, se realizó una propuesta de mejora en el suministro de agua, que consiste en un nuevo sistema de bombeo que transporta agua de un tanque de reserva subterráneo con dimensiones similares del tanque de suministro del sistema contraincendios, con el objetivo de incrementar el tiempo de funcionamiento del sistema. Mediante la recopilación de datos técnicos del sistema de bombeo contraincendios, el tanque principal del sistema contraincendios y el tanque de reserva, se analizó la trayectoria de las tuberías para el nuevo sistema de bombeo que transportará agua desde el tanque de reserva hasta el tanque de suministro. En base a la teoría de mecánica de fluidos, para la obtención del ADT(altura dinámica total) se utilizó la ecuación de la energía, se obtuvo la carga estática mediante la diferencia de nivel entre ambos tanques, sin embargo, este resultó ser variable; para la pérdida de fricción, se obtuvo el coeficiente de fricción mediante la ecuación de Colebrook, se utilizó el programa Excel iterando el factor de fricción (f) para obtener las pérdidas en la trayectoria de la tubería, considerando también las pérdidas por los accesorios; como resultado se obtuvo dos curvas del sistema por la variación de la carga estática, considerando el caudal igual al de la bomba contraincendios. En un programa de selección, Grundfos Product Center, se seleccionó una bomba sumergible con un motor eléctrico que intersecte la curva de la bomba con las curvas del sistema, el punto de operación inicial es de caudal de 567.8 𝑚3/ℎ (2500 gpm) y un ADT de 9 m.c.a., a medida que el nivel de agua en el tanque de reserva disminuya, el funcionamiento de la bomba operará en un rango de operación de caudal de 454.3 𝑚3/ℎ - 567.8 𝑚3/ℎ (2000 gpm – 2500 gpm) y un rango de ADT de 9 m.c.a. – 14 m.c.a. En el control del nuevo sistema de bombeo se utilizaron sensores de nivel en los tanques de suministro de agua para iniciar o finalizar su funcionamiento. A partir del análisis de la propuesta, el sistema de bombeo contraincendios presenta una capacidad volumétrica de agua de 4260.5 𝑚3 y operará por un tiempo total de 450 minutos. Se concluyó en el trabajo de investigación, que mediante el nuevo sistema de bombeo existe un incremento de capacidad de agua y tiempo de funcionamiento de 106.4%.

In hydrocarbon storage and supply plants, the fire-fighting system is designed to prevent and control a fire. The operation of these systems is affected by lack of water supply; which results in catastrophic consequences, because they present a greater probability of explosions due to existing volatile substances, which often results in greater risk for being in remote places, such as the Jungle region of Peru. To minimize the existing problem in the hydrocarbon storage plants due to the lack of water supply, a proposal was made to improve the water supply, which consists of a new pumping system that transports water from an underground reserve tank with similar dimensions of the supply tank of the fire-fighting system, with the aim of increasing the operating time of the system. By collecting technical data from the firefighting pumping system, the main tank of the firefighting system and the reserve tank, the trajectory of the pipes for the new pumping system that will transport water from the reserve tank to the supply tank was analyzed. Based on the theory of fluid mechanics, to obtain the TDA (total dynamic head) the energy equation was used, the static head was obtained through the difference in level between both tanks, however, this turned out to be variable; for the friction loss, the friction coefficient was obtained through the Colebrook equation, the Excel program was used iterating the friction factor (f) to obtain the losses in the pipeline trajectory, also considering the losses due to the accessories; As a result, two curves of the system were obtained by the variation of the static load, considering the flow equal to that of the fire pump. In a selection program, Grundfos Product Center, a submersible pump was selected with an electric motor that intersects the pump curve with the system curves, the initial operating point is flow rate de 567.8 𝑚3/ℎ (2500 gpm) and an ADT of 9 m.c.a., as the water level in the reserve tank decreases, the pump will operate in a flow rate operating range of 454.3 𝑚3/ℎ - 567.8 𝑚3/ℎ (2000 gpm – 2500 gpm) and an ADT range of 9 m.c.a. – 14 m.c.a. In the control of the new pumping system, level sensors were used in the water supply tanks to start or end its operation. Based on the analysis of the proposal, the fire-fighting pumping system has a volumetric water capacity of 4,260.5 𝑚3 and will operate for a total time of 450 minutes. It was concluded in the research work that through the new pumping system there is an increase in water capacity and operating time of 106.4%.