PDVSAMANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS VOLUMEN 2 PDVSA N° TÍTULO IR–C–02 DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO 3 2 1 REV. MAR.04 OCT.95 MAY.93 FECHA REVISIÓN NORMAS CONEXAS A LA IR–S–02 REVISIÓN GENERAL ORIGINAL DESCRIPCION FECHA MAR.04 27 22 20 L.T. L.T. E.V. E.J. Y.S. A.N. J.R. PAG. REV. APROB. Ramón Arias APROB. APROB. FECHA MAR.04 APROB. León Velasco E PDVSA, 1983 ESPECIALISTAS MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.04 Página 1 Indice norma Índice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 3.2 3.3 3.4 American Petroleum Institute (API) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comisión Venezolana de Normas Internacionales (COVENIN) . . . . . . . National Fire Protection Association (NFPA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 2 3 3 3 4 DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 CONCEPCIÓN BÁSICA DEL DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Categorías de Daños, Edificaciones y Vulnerabilidad de los Ocupantes ante Sobrepresiones Originadas por Explosiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Criterios Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 5 6 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 6.2 8 9 12 7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Esta guía deberá aplicarse en las nuevas instalaciones de la IPPN y en ampliaciones o modificaciones que se realicen en instalaciones existentes. En general. cuyo escape accidental represente un riesgo serio de exposición a concentraciones tóxicas. reglamentos. se refiere a su última edición. excepto cuando ésta sea más exigente. Esta guía no es aplicable a aquellas instalaciones de la IPPN ubicadas tanto en costa afuera como en el Lago de Maracaibo. . con énfasis especial en la minimización y control de las posibles fuentes de escape de productos. 3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA 3.04 Página 2 Indice norma 1 OBJETIVO Esta Guía contempla los requerimientos mínimos en cuanto al diseño de edificaciones en áreas de proceso a fin de proteger al personal frente a riesgos generados por eventos naturales (sismos. esta guía está basada en la aplicación de las últimas técnicas y prácticas de diseño de edificaciones establecidas por organizaciones reconocidas a escala nacional e internacional y en la experiencia propia de la IPPN. explosión o incendio para el personal que ocupa dichas edificaciones. etc. La guía tendrá aplicación retroactiva en aquellas instalaciones existentes donde el nivel actual de riesgo resulte incompatible con los criterios de tolerancia de riesgos establecidos en el documento PDVSA IR–S–02 “Criterios para el Análisis Cualitativo de Riesgos”. decretos o normas oficiales vigentes. 2 ALCANCE Esta guía tiene aplicación en todas aquellas instalaciones de la IPPN donde se manejan materiales inflamables y/o tóxicos.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. La mención a cualquier otro código o norma. prevalecerán sobre lo contemplado en la presente Guía. explosiones y/o escapes de productos tóxicos) que puedan originarse en las instalaciones de la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional (IPPN). las cuales se diseñarán de acuerdo con lo establecido en la especificación PDVSA IR–G–01 “Criterios de Diseño de Instalaciones Costa Afuera”.1 American Petroleum Institute (API) RP752 Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Buildings. Antes de tomar alguna decisión en cuanto al tipo de construcción del edificio de control es necesario considerar la naturaleza y magnitud del riesgo presente. Los requerimientos establecidos por leyes.) y accidentales (incendios. así como la magnitud de un posible escape y las consecuencias asociadas con él. vibraciones. y otros) y accidentales (explosiones. sismos. Criterios para Costa–Afuera. Este análisis deberá incluir los aspectos relacionados con las cargas operacionales (cargas permanentes y variables. Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgo.04 Página 3 Indice norma 3. Obras Eléctricas. es necesario realizar un análisis de la naturaleza de los riesgos potenciales presentes en la planta de acuerdo al documento PDVSA IR–M–02 “Ubicación de Equipos e Instalaciones en Relación a Terceros”. ambientales (viento. Clasificación de Áreas. el Diseño de Instalaciones Sistema Automático de Detección y Alarma de Incendio.3 National Fire Protection Association (NFPA) 496 Purged and Pressurized Enclosures for Electrical Equipment in Hazardous (classified) Locations. fuego.A.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.4 Petróleos de Venezuela S.2 Comisión Venezolana de Normas Internacionales (COVENIN) 1565 Niveles Máximos de Ruido Permisible en Áreas de Trabajo. 3. 3. . Ubicación de Equipos e Instalaciones. asentamientos de terreno. Separación entre Equipos e Instalaciones. 4 DEFINICIONES Ver documento PDVSA IR–S–00 “Definiciones”. (PDVSA) HE–251–PRT IR–E–01 IR–G–01 IR–I–01 IR–M–01 IR–M–02 IR–M–05 IR–S–02 N–201 Sistemas de Drenaje. Sistemas Especiales de Extinción de Incendios. 5 CONCEPCIÓN BÁSICA DEL DISEÑO Durante la etapa preliminar de ubicación y diseño de una edificación en área de procesos. y otros). o impacto de proyectiles) además de la toxicidad e inflamabilidad de los materiales en el proceso. Esta guía permitirá el diseño de las edificaciones en función de los siguientes objetivos: – Optimar la seguridad del personal ubicado dentro de una edificación en el área de procesos. en el caso de ocurrencia de un evento natural (terremoto) o accidental (incendio o explosión externa). El criterio general para definir la necesidad de reforzar estructuralmente una sala de control es el siguiente: Si la estructura es afectada por uno o más eventos accidentales extremos con nivel de sobrepresión > 1 psi. pero el evento más crítico es la formación y explosión de una nube de vapor (Vapor Cloud Explosion– VCE). incluyendo aquellas originadas por nubes de vapor o durante el escape de sustancias tóxicas. y una frecuencia anual de ocurrencia > 1 E –4.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. La necesidad del reforzamiento de una estructura está determinada por las acciones extremas de sobrepresión a las que podría quedar sometida la edificación. mantener el control de la planta el mayor tiempo posible con el objeto de supervisar y llevar a parada de planta segura los procesos o instalaciones que sean necesarias en caso de accidentes o siniestros. La Figura 2 (ver Sección 6. . se encuentra en el documento PDVSA IR–S–02 “Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgos”. La metodología para el cálculo de radiación. En el caso de productos inflamables. para lo cual se ha establecido una metodología que comprende tres fases de evaluación.1 de este documento) ilustra la metodología mencionada. existe la posibilidad de una fuga accidental. – En el caso de salas de control. las cuales pueden ser convencionales o reforzadas.04 Página 4 Indice norma En toda planta donde se manejan materiales inflamables o tóxicos. así como la frecuencia anual de un evento accidental de esta naturaleza. Los lineamientos dados en esta guía orientan la ubicación y tipo de construcción de las edificaciones. la misma deberá ser reforzada. en las cuales se examinará cada edificación por separado para determinar si el riesgo de sobrepresión se encuentra dentro de un rango tolerable de acuerdo con los criterios establecidos. así como proteger los registros de la planta necesarios para la posterior investigación del evento. La tendencia actual para la ubicación y diseño de edificaciones se basa en la Gerencia del Riesgo. las consecuencias de dicho escape dependerán de varios factores. sobrepresión así como la estimación de riesgo en caso de ser requerido. B1: Trailers con estructura de madera De la observación de los daños causados por tormentas severas. Tipo de edificación.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.1.04 Página 5 Indice norma 5. una carga de 0. Relación de sobrepresión para cada tipo de edificación.5 psi. Los daños causados por la sobrepresión en los diferentes tipos de edificaciones. c. La estructura se mantiene pero las chapas de recubrimiento y las paredes sufren daños a una sobrepresión superior a 2. para edificaciones permanentes.1. Edificaciones y Vulnerabilidad de los Ocupantes ante Sobrepresiones Originadas por Explosiones Vulnerabilidad de los Ocupantes Para evaluar la vulnerabilidad de los ocupantes dentro de una edificación determinada. puede causar daños serios a estas edificaciones. 5.0 psi son capaces de voltear una edificación aislada y destruir parcialmente un complejo de edificaciones temporales. debido a sobrepresiones producto de una explosión.1 5. Tipos de Edificaciones Las edificaciones dentro de una instalación poseen un amplio rango de características de diseño y construcción. Las paredes colapsan aproximadamente a 1. se requiere de la información siguiente: a.0 psi y el colapso total de la edificación ocurre a 1.0 psi.5 psi. B2: Edificaciones con estructura reticular de acero prefabricada o construida en sitio. El colapso total de la edificación ocurre a una sobrepresión superior a 5. Presiones alrededor de 1.1 Categorías de Daños. B3: Edificaciones con paredes portantes de mampostería no reforzada. han sido estimados con base en accidentes ocurridos en el pasado. La estructura de este tipo de edificaciones soporta el techo. c.2 .5 psi. Relación vulnerabilidad – daños. De acuerdo con esto. Sin embargo. se infiere que. b. Los registros de guerra sobre comportamiento de las explosiones indican que las láminas metálicas se destruyen y las paredes internas sufren daños a una sobrepresión superior a 1. Este tipo de edificación es similar a las edificaciones domésticas y a las comerciales pequeñas. el cual es independiente de las paredes.2 psi producida por viento o por una explosión. efectos sobre edificaciones durante pruebas de armas nucleares y otras fuentes. las estructuras más comunes y sus respectivos daños causados por la sobrepresión son las siguientes: a. la característica más importante la constituye la estructura de dichas edificaciones. b. La losa de techo puede colapsar a 2. a 6. La Tabla 1 muestra los efectos de la sobrepresión según el tipo de edificación. Este tipo de edificación se diseña generalmente para 2. estas edificaciones proporcionan un comportamiento robusto bajo las cargas producidas por las explosiones. además de daños en las paredes internas. Alrededor de 4.0 psi. B5: Edificaciones con paredes de mampostería reforzada resistente a corte o de concreto reforzado. e. así que para niveles de sobrepresión menores sólo se esperarian daños menores.04 Página 6 Indice norma d.0 psi. se produce deflexión del techo y de las paredes cargadas. la cual muestra la relación entre los niveles de sobrepresión y la vulnerabilidad de los ocupantes para cada tipo de edificación.0 psi y la destrucción total de la edificación se produce a 2. La Figura 1 se deriva de data gerérica proveniente de diferentes fuentes que manejan estadísticas de explosiones mayores ocurridas en la industria. El daño a las paredes puede ocurrir a 1.0 psi. B4: Edificaciones con estructura de concreto reforzado o acero estructural. 5.1.3 Relación entre los Daños por Sobrepresión y la Vulnerabilidad A continuación se presenta la Figura 1. Este tipo de edificaciones regularmente sufre daños bajo las condiciones de vientos huracanados. .0 psi la edificación sufrirá daños mayores y posible colapso. Sin embargo.5 psi. con mampostería reforzada rellena o revestida.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. 04 Página 7 Indice norma Fig 1.2 0.0 Probabilidad de Fatalidad Fuente: Center for Chemical Process Safety – CCPS.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.7 0.1 0. .3 0. B2. B4 B3 0.9 1.5 B1. VULNERABILIDAD 13 12 11 10 9 8 7 6 5 Sobrepresión (Psig) B5 4 3 2 1 0 0. Guidelines for Evaluating Process–Plant Buildings for External Explosions and Fires. SOBREPRESIONES VS.8 0.6 0.4 0. 5 3. Colapso completo Destrucción total Peligro por caída de objetos. Destrucción Total Colapso parcial de paredes sin ventanas rompibles. .MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. Sobrepresión pico incidente (psi) 1.04 Página 8 Indice norma TABLA 1. Se presenta una decisión económica: abandonar vs. Destrucción total Deflexión de paredes y techo bajo carga. Colapso parcial de techo y paredes Colapso completo Destrucción total.0 2.0 6 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO El cálculo estructural de las edificaciones deberá basarse en los resultados de la aplicación de la metodología de gerencia del riesgo que aplique para un nivel de daño estructural moderado de acuerdo con lo que se define a continuación: Despreciable: Sin daño estructural aparente.0 6. 2. Severo: Agrietamiento y fracturamiento significativos. 1. Chapas metálicas y paredes internas se destruyen. Daños en paredes internas y destrucción de chapas metálicas. B5: Edificación con paredes de mampostería reforzada resis resis– tente a corte o de concreto reforzado.5 5. Implosión de las paredes Colapso de la losa de techo Colapso completo de la estructura.0 1. Volcamiento de edificaciones aisladas.5 B2: Edificación con estructura de acero/laterales metálicos prefabricada. EFECTOS DE LA SOBREPRESIÓN SOBRE EDIFICACIONES Tipo de Edificación B1: Trailers con estructura de madera madera.0 4.0 5. reparar. Moderado: Grietas en las paredes y en el techo. B4: Edificación con estructura de concreto o acero.0 B3: Edificación con paredes portantes de mampostería no reforzada. únicamente requiere reparaciones exteriores.0 2.0 1. con mampostería p reforzada rellena o revestida. sin peligro de colapso inmediato pero se requieren reparaciones mayores.0 Consecuencias Colapso de techo y paredes.5 5. La estructura sufre distorsiones.5 2.0 12. algún fracturamiento de concreto en la estructura y alguna distorsión permanente en elementos estructurales secundarios. diseño elástico. 1.25 1. distorsión pronunciada de los marcos. Daño de paredes internas Colapso y daños mayores Destrucción total. tales como: – Sustancias manejadas (composición y propiedades de los productos. La evaluación de estos parámetros determinará si se requiere pasar a la fase siguiente. – Condiciones específicas del sitio (áreas potenciales de confinamiento) – Ocupación de la edificación. . se proseguirá a la Fase 3.1 Metodología A continuación se presenta una breve descripción de la metodología establecida para la gerencia de riesgos en la ubicación y diseño de edificaciones en áreas de proceso. daño potencial de desprendimiento de partes.04 Página 9 Indice norma Colapso Incipiente: Distorsión de algunos elementos. Fase 2: Esta fase consiste en el desarrollo de un Análisis de Consecuencias a los fines de obtener el caso más desfavorable. evaluación detallada de programa de reparación. Fase 3: Esta fase requiere la elaboración de un Análisis Cuantitativo de Riesgos. posible abandono. el punto de partida para identificar y evaluar los riesgos es recabar información sobre los parámetros de la instalación que pueden influir sobre la probabilidad y severidad de una explosión. El criterio de nivel de riesgo individual mínimo a ser utilizado en esta fase será de una frecuencia anual de 1 x 10–5. 6. condiciones de operación. para determinar si el mismo puede generar ondas de sobrepresión con capacidad de causar daños a la edificación. Fase 1: De acuerdo con lo establecido en el diagrama de flujo para el análisis de edificaciones en caso de explosión (Ver Figura 1).MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. y en el cual se tomen en cuenta todos los escenarios de explosión. basado en lo descrito en el Documento PDVSA IR–S–02. En caso de que el caso mas desfavorable efectivamente alcance la edificación. Se considera como área ocupada aquella que al menos esté ocupada por una (1) persona a tiempo completo. y escenarios de accidentes). ANÁLISIS DE EDIFICACIONES EN AREAS DE PROCESO EN CASO DE EXPLOSIÓN Fase 1 Identificación de peligro Información de Seguridad del Proceso NO ¿Los materiales que están siendo manejados tienen el potencial para explosión? SI ¿Tiene el sitio condiciones que claramente impiden eventos no deseados? Sistema de Gerencia Integral de Riesgos SIR–PDVSA® NO Lista de verificación para la edificación NO ¿La edificación excede el criterio de ocupación? Criterio de ocupación SI Selección del método de evaluación Diseñar o comparar con estándares de Compañías o Industrias Análisis de consecuencia Proyección de Análisis de Riesgo Lista de verificación para la edificación NO ¿El edificio tiene una afectación significativa? Sistema de Gerencia Integral de Riesgos SIR–PDVSA® SI Fase 2 Evaluación del edificio ¿Se desea realizar una evaluación Adicional? SI NO 1 .MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.04 Página 10 Indice norma Fig 2. MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.) 1 Evaluación de Riesgo Reducción de Riesgo Mitigación SI ¿Es Apropiada la Reducción del Riesgo? Criterio de Riesgo Aceptable NO Sistema de Gerencia Integral de Riesgos SIR–PDVSA® . 2 (CONT.04 Página 11 Indice norma Fase 3 Gerencia del Riesgo FIG. 2. 6. La ubicación de la edificación también deberá considerar la dirección del viento prevaleciente a fin de reducir la posibilidad de arrastre de gases o vapores inflamables o tóxicos hacia el mismo. . 6. f.04 Página 12 Indice norma 6. no permita su inundación ya sea debido a lluvia o derrames de productos (Ver Figura 4). Un edificio de control típico (Ver Figura 5). c. estrictamente limitados al personal que labora en Edificio de Control. El edificio de control deberá situarse de modo que el nivel del terreno.2 Criterios Generales En esta sección se presentan algunos criterios que deben ser considerados en la ubicación y diseño de edificaciones.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.2 Salas de Control El área seleccionada específicamente para la ubicación del edificio de control debe ser ”no clasificada” de acuerdo a lo establecido en la norma PDVSA IR–E–01 “Clasificación de Áreas”.2. El edificio de control deberá contener únicamente aquellos ambientes esenciales para la operación y control del proceso. Dentro de límites prácticos. normalmente contará con los siguientes ambientes: a. de acuerdo con lo establecido en el documento PDVSA IR–M–01 “Separación entre Equipos e Instalaciones”. d. e. Sala de control Sala de computación Sala de instrumentos y computadoras Cuarto eléctrico y de baterías Cuarto para aire acondicionado y presurización Oficinas y servicios. Las facilidades de estacionamiento deberán estar limitadas al personal que labora en el Edificio de Control. b.1 Ubicación La ubicación de la edificación es el criterio de seguridad principal a ser considerado. la edificación deberá ubicarse tan lejos como sea posible de las unidades o equipos que manejan productos inflamables o tóxicos y fuentes de sobrepresión. El Edificio de Control deberá ubicarse junto a una vía de acceso interna de la instalación (Ver Figura 3). Los sistemas de drenaje deben cumplir con la norma PDVSA HE–251–PRT “Sistemas de Drenaje”. UBICACIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL. MUROS DE RETENCION GENERADORES DE A/A CALLE GENERADOR DE EMERGENCIA CENTRO DE CONTROL AREAS DE OFICINAS Y SERVICIOS ENTRADA DE CABLES CALLE PENDIENTE .04 Página 13 Indice norma Fig 3.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.04 Página 14 Indice norma Fig 4. UBICACIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL RESPECTO AL NIVEL DE LA PLANTA EDIFICIO DE CONTROL ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ SOTANO NIVEL DE LA PLANTA CORTE TRANSVERSAL DEL EDIFICIO DE CONTROL . DISTRIBUCIÓN DEL NIVEL PLANTA SALIDAS DE EMERGENCIA SALA DE COMPUTACION AREA DE SERVICIO BAÑO. DISTRIBUCIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL 5A. DUCHA (NO DEBEN SER UBICADOS ENCIMA DE LA SALA DE INSTRUMENTOS O DEL CUARTO ELECTRICO) OFICINAS ESCALERAS CONSOLAS ENTRADA PRINCIPAL DOBLE PUERTA CENTRO DE CONTROL OFICINA PANEL DE INSTRUMENTOS ESCA– LERAS PUERTAS PARA EQUIPOS DOBLE PUERTA ALMACEN VENTANA .04 Página 15 Indice norma Fig 5.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. Así mismo. el edificio debe conservar una forma rectangular y debe ser orientado de manera que el lado de menor superficie enfrente la fuente más probable de explosión dentro de la instalación. El cuarto para aire acondicionado y presurización deberá ser alejado tanto como sea posible de la sala para instrumentos y equipos de computación para reducir la interferencia mecánica y eléctrica. debe ser de un solo piso.04 Página 16 Indice norma 5B. PRESURIZACION Y AIRE ACONDICIONADO ESCALERAS SOTANO DE INSTRUMENTOS ENTRADA DE CABLES DE INSTRUMENTACION El edificio de control. ni equipos en el techo con excepción de los ductos de entrada y salida de aire acondicionado. los sistemas de aire acondicionado y presurización deberán estar montados sobre sistemas para absorber energía. El edificio no debe presentar ningún tipo de saliente. en caso de que por circunstancias de espacio o cualquier otra esto no sea posible. ESCALERAS . En lo posible. deberá restringirse a dos pisos (sótano y planta). DISTRIBUCIÓN DEL SOTANO (SI EXISTE) ENTRADA DE LOS CABLES ELECTRICOS DE POTENCIA ENTRADA DE SERVICIOS SALA DE COMPUTACION EQUIPOS ELECTRICOS SALA DE MAQUINAS PARA VENTILACION. b.1 –0. el cual debe medir la diferencia de presión entre el interior y el exterior del edificio de control. Además se deberá proveer una alarma para indicar pérdidas de presión positiva. Mantener un ambiente confortable en lo que se refiere a: pureza del aire. sin actuar. Mantener una presión positiva con respecto a la presión atmosférica. casetas de operadores.3 Presurización Un análisis de dispersión determinará si los edificios de control. según sea el caso. La alarma de baja presión debe ser calibrada de manera tal que permita la apertura de puertas para la entrada y salida de personal. el detector debe ser calibrado de tal manera que dé una alarma en la sala de control.2. Los ductos de entrada y salida del aire del sistema de presurización y aire acondicionado deberán poseer compuertas. Tal alarma debe ser actuada por un interruptor de presión diferencial de diafragma sensible y a prueba de explosión. Es esencial que el aire utilizado en el sistema de presurización sea tomado de un área no clasificada de acuerdo con la norma PDVSA IR–E–01 “Clasificación de Áreas” y además libre de gases tóxicos. se deben instalar detectores de gases inflamables y/o tóxicos. dependiendo del riesgo. En los casos de riesgo de entrada de productos tóxicos.2 pulgadas de H2O). En caso de riesgo de entrada de gases o vapores inflamables. temperatura y humedad relativa.04 Página 17 Indice norma 6. Generalmente se combina la presurización con el aire acondicionado con el fin de: a. En ambos casos las alarmas deben ser audibles y visibles. instaladas de manera tal que puedan ser cerradas automáticamente al detectarse concentraciones del 40% del LII o de la CAP. sub–estaciones eléctricas. o CCM requieren presurización. En el ducto de entrada de aire fresco del sistema de presurización. Se deberá instalar un sistema estanco de doble puerta con un dispositivo que impida la abertura simultánea de ellas. El objetivo de la presurización es evitar la posible entrada de aire contaminado con gases o vapores inflamables y/o tóxicos. en las entradas normales de personal. el detector debe ser calibrado de tal manera que dé una alarma en la sala de control cuando la concentración del gas alcance el 20% del LII y debe parar el sistema de ventilación cuando la concentración alcance el 40% del LII.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. cuando la concentración del gas o vapor alcance el 20% de la Concentración Ambiental Permisible (CAP) y debe parar el sistema de ventilación cuando la concentración alcance el 40% de la CAP. .5 mm y 5 mm de H2O (0. El sistema de presurización deberá estar diseñado para mantener una sobrepresión entre 2. 4 Bases para el Cálculo Estructural El diseño estructural de edificaciones. en cuya base se establecen los criterios de diseño que se mencionan a continuación: a. p0 = Presión incidente pa = Presión atmosférica absoluta. Marco Estructural Debe ser diseñado para soportar una presión reflejada más las cargas de techo. Diseño de la Estructura 1. 3. en general.04 Página 18 Indice norma Cualquiera sea el caso. Pso = Presión incidente. Pared Frontal Debe soportar una presión de acuerdo a la fórmula siguiente: Ps = Pso + Cd qo ƪ ǒ7pa ) 4p 0Ǔ ǒ7pa ) p 0Ǔ ƫ .2. 6. estará basado en el método dinámico de cálculo. el sistema de presurización debe diseñarse de manera tal que disponga de un respaldo con capacidad del 100% para casos de fallas o mantenimiento. 2. Cr = Coeficiente de reflexión. considerando el daño estructural y de acuerdo a las siguientes cargas: Pr + 2p 0 donde: Pr = Presión reflejada. Pr + Cr x Pso donde: Pr = Presión reflejada. Para efectos de cálculos estructurales el edificio de control deberá resistir la sobrepresión reflejada (Pr) a partir de la presión incidente (p0) calculada de acuerdo a la metodología indicada en la sección 5.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. el valor es 1 para la pared frontal y para paredes laterales.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. Paredes laterales.058 Pso)0. e = 2 Iw / Pr = (td – tc) x Ps / Pr + tc donde: tc = duración del efecto de la sobrepresión reflejada td = duración de la sobrepresión incidente Te = duración efectiva equivalente tc = 3 (S / U) donde: S = distancia menor entre H y B/2 (dimensiones del edificio rectangular) U = velocidad de choque frontal. de acuerdo a la fórmula siguiente: qo = 2. el cual se consigue en tabla anexa y depende de la relación Lw/L Lw = longitud de onda de presión = U x td L = segmento de pared o de techo (normalmente se toma 1 pie o 1 metro de referencia). .5 Ps td. Para edificaciones rectangulares.04 Página 19 Indice norma donde: Ps = Presión de estancamiento Cd = coeficiente de rugosidad. qo = Carga dinámica.5 (m/s) 4.5 x (Pr – Ps) tc + 0.0032 Pso2 (kPa) El impulso que se genera de acuerdo con el triángulo equivalente de esfuerzo por sobrepresión vs. tiempo es: Iw = 0. pared trasera y techo: Deben soportar una presión de acuerdo con la fórmula siguiente: Pa = Ce Pso + Cd qo donde: Pa = sobrepresión incidente efectiva Ce = factor de reducción.130 x (1 + 0.5 Pso2 / (7 x Po + Pso) ≈ 0.4. U = 1.5 (pie/s) 345 x (1 + 0.022 Pso2 (psi) 0.0083 Pso)0. traseras y techo es –0. 2. 6. 5. El piso falso debe tener una resistencia al fuego de aproximadamente 2 horas. sin considerar las relaciones de tiempo. para la colocación del cableado eléctrico y de instrumentación. deberán tomarse en cuenta los siguientes criterios: 1. requieren de un sistema de piso falso tipo modular. Las cerraduras y bisagras de las puertas en paredes exteriores deberán ser diseñadas para soportar las cargas establecidas en esta sección. la capacidad de una fundación será menor que la capacidad estática fundamental del elemento estructural que soporta. Diseño de las Fundaciones Las fundaciones deben diseñarse tomando en cuenta los siguientes criterios: Deben considerarse los valores máximos de las reacciones dinámicas resultantes de los siguientes factores tomados simultáneamente: – Presión reflejada – Cargas en el techo – Cargas estáticas y dinámicas aplicables.0066 m2 /m3 del volumen del edificio. debe ser limitada a 0. adicionalmente los soportes del piso falso deben contar con arriostramientos que garanticen su estabilidad lateral. equipadas con barra antipánico. En ningún caso. Puertas y otras Aberturas Para efectos de diseño de puertas y otras aberturas. 4. no podrá exceder en 1/2 este límite.5 Piso y Techo Falso La sala de control. deben ser diseñados para prevenir la entrada al edificio de control de ondas de sobrepresión. c. y una presión de succión de 14 Kpa (2 Psi). excluyendo las puertas en paredes exteriores. el cuarto eléctrico y la sala de instrumentos y computadora. 3. El valor máximo de la reacción dinámica puede ser considerado como la reacción a la resistencia estructural total aplicada como una carga estática. 2. En todo caso la cerradura debe fallar antes que las bisagras. Las puertas en las paredes exteriores deberán diseñarse para soportar la presión incidente calculada según lo indicado en esta sección. Aberturas tales como ductos de aire y chimeneas. Se debe proveer un mínimo de dos puertas de escape una en cada extremo opuesto del edificio de control. El edificio de control deberá diseñarse sin ventanas exteriores.04 Página 20 Indice norma b. El área total de dichas aberturas en cualquier lado del edificio.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. . Las puertas deben abrir hacia afuera y deben estar totalmente soportadas en el marco. 6. El área total de aberturas en paredes y techos. deberán cerrarse para impedir el ingreso de agua al área. 6. 6. El piso falso tipo modular.7 Instalaciones Eléctricas Para el diseño. Los cables de potencia e iluminación se canalizarán por los lados del edificio y todos los conduit que ingresan al edificio deberán conectarse a tierra. La instalación eléctrica deberá cumplir con lo establecido en el documento N–201 “Obras Eléctricas”. especificaciones y características de las instalaciones y equipos eléctricos del Edificio de Control refiérase al documento PDVSA N–201 “Obras Eléctricas”. Las entradas de cables y “conduit” deberán sellarse y las entradas no utilizadas. transformadores. Incendio en los equipos de proceso adyacentes o dentro del propio edificio de control.8 Anclaje de Equipos Todos los equipos. 6.2. gabinetes eléctricos. pueda llegar a incapacitar la operación y el control de toda la instalación. deberá estar dotado de un sistema de detectores de incendio por ionización según lo establecido en la norma PDVSA IR–I–01 “Sistema Automático de Detección y Alarma de Incendio” y adicionalmente deberá considerarse la conveniencia de instalar un sistema de extinción diseñado de acuerdo al documento PDVSA IR–M–05 “Sistemas Especiales de Extinción”. y cónsolas de control deberán tener sistemas de anclaje y resistencia lateral para impedir su volcamiento en caso de terremoto. De modo general. 6. puede decirse que los riesgos que pueden afectar a dichos edificios son los que se mencionan a continuación: a. banco de baterías. .2. deberá poseer un sistema de circulación de aire que permita mantener una temperatura adecuada para disipar el calor generado por los diferentes componentes de los sistemas de computación y paneles de instrumentación.2.9 Sistemas de Protección El edificio de control es el centro neurálgico de las operaciones y cualquier incidente que se produzca en el edificio.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR.6 Canalización de Potencia e Instrumentación Las entradas de cables de potencia e instrumentación al edificio de control deben hacerse a un nivel tal que no permita la entrada de aguas provenientes de lluvias o combate de incendios u otros líquidos.04 Página 21 Indice norma El piso falso tipo modular.2. Los paneles o cualquier sistema de techo falso deben contar con amarras que impidan su caída en caso de terremotos o explosiones. 10 Factores Ergonómicos Existen una serie de factores relacionados con el diseño de los elementos de control y los equipos de modo más racional. con bandas de color gris claro en ángulo recto unas respecto a otras. 2. La distancia entre el techo falso y el techo debe ser al menos de 30 cm. techo. ello permite al operador ajustar la iluminación a sus necesidades. Desastres naturales. c.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. El color gris pálido es una buena elección. .1. Instalar un techo falso constituido por celosías o rejillas suspendidas. En casos de riesgos de entrada de productos tóxicos al edificio de control. Iluminación y esquema de colores Los requisitos primordiales de iluminación atañen a la cantidad y calidad de la iluminación para que los operadores sean capaces de observar con eficacia los equipos de control. La intensidad de la iluminación en la sala de control puede variarse entre 200 y 600 lux. Para los efectos de diseñar los sistemas de protección para reducir o eliminar estos riesgos. e. Entre las medidas más importantes que se deben adoptar para conseguir una buena iluminación en los edificios de control se tienen: 1. Explosión de nubes de gas en el área de proceso. 6. debe seguirse lo establecido en las Normas PDVSA del Manual de Ingeniería de Riesgos. Se obtendrá una menor fatiga visual si se adoptan colores adecuados en paredes. pisos y consolas. Especial atención se dará a los mencionados a continuación: a. Nubes tóxicas de gas. Inundaciones producidas por grandes escapes de líquido en el área de proceso. d. Ruidos y vibraciones excesivas. más confortable y menos confuso para los usuarios. f.2.04 Página 22 Indice norma b. Una iluminación deficiente o con bruscos cambios de intensidad.3 de esta guía. 3. Utilizar preferentemente luces destellantes para las alarmas y cuando se combinan colores rojo y verde deben ser fuertemente contrastados. producirá fatiga visual e incluso ceguera temporal en los operadores. además de lo previsto en la Sección 6. se deberá disponer de equipo de protección respiratoria adecuado y ubicado en lugares estratégicos y de fácil acceso. El techo por encima de las celosías puede ser de color blanco a fin de aumentar la iluminación hacia abajo. 4. Planificar el gabinete final en torno del trabajo. puede no ser posible proporcionar un ambiente óptimo en todos sus aspectos. Igualmente debe considerarse el ruido y vibraciones internas que produzcan las máquinas ubicadas dentro del edificio. Debido a los muchos factores que influyen sobre la interacción entre los operarios y el equipo que controlan. Para reducir el nivel de exposición al ruido. Planificar el trazado según el proceso y equipo. 2. Planificar el diseño ideal. luego los detalles. No basta que los trabajadores de mantenimiento tengan fácil acceso a la maquinaria. la consideración cuidadosa de las capacidades y las limitaciones de los usuarios y de los requisitos necesarios para el funcionamiento del equipo conducirán a la mejor solución factible. Planificar el proceso y equipo con base en los requerimientos del sistema. 3. Diseño del lugar de trabajo Al diseñar un puesto de trabajo. Si el operador está incómodo o los controles están mal ubicados. ha de dejarse suficiente espacio alrededor del equipo para facilitar las sustituciones de elementos que sean necesarios.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. el objetivo es proporcionar un ambiente libre de tensiones innecesarias. Sin embrago. luego el práctico. . Hay que tener en cuenta asimismo las necesidades del mantenimiento. y. se deben tomar medidas preventivas tales como revestimiento de paredes con materiales capaces de absorber el ruido e instalar cielo raso acústico. la producción y la seguridad se verán afectadas. 5. Se deben hacer todos los esfuerzos posibles para hacer confortables el ambiente y para reducir las condiciones que puedan contribuir a un exceso de fatiga o incomodidad. 4. c. Ruidos y vibraciones Ruidos y vibraciones externas debido a la proximidad de equipos tales como bombas y compresores. d.04 Página 23 Indice norma b. es un factor crítico para la comodidad del personal que labora en el edificio de control. cuando estos superen los límites establecidos en la Norma COVENIN 1565 “Niveles Máximos de Ruido Permisible en Áreas de Trabajo”. Las máquinas que producen vibraciones deben soportarse adecuadamente para reducir los niveles de transmisión de vibraciones. Confort del ambiente La ventilación y el aire acondicionado son necesarios. Planificar el diseño total. tanto por seguridad como por la comodidad del personal. Las seis reglas generales a seguir cuando se diseña un puesto de trabajo específico son las siguientes: 1. máquina que se controla. – Espacio libre para el cuerpo del operador. y señales (sirenas.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. . mayor espacio vertical. presentan las dimensiones sugeridas tanto para operadores sentados como de pie. en el orden de 1. accionamiento inadvertido de los controles debido al poco espacio y enganches o choques mientras se manejan otros controles. Para un diseño efectivo es fundamental considerar las funciones del operador. – El control de precisión debe ser destinado a la mano dominante.) y otros trabajadores. campanas). cualquiera sea su tamaño corporal. – Señales auditivas y visibles. rodillas o cabeza). para el confort y eficiencia de todos los trabajadores.5 m aproximadamente. Los controles de emergencia deben ser operables con cualquiera de las manos.9 m para acomodar a la mayoría de los trabajadores. naturalmente. – Campo visual. Usar modelos para evaluar los trazados optativos y controlar el definitivo. especialmente en el asiento. Debe proporcionarse posibilidades de ajuste. etc. y 7. Es de hacer notar que las exigencias de espacio se han establecido para acomodar al operador más grande y el radio de alcance. asignados al puesto de trabajo. el área mínima es 75 x 75 cm y la altura vertical mínima para un trabajador sentado es 1. entrada y salida (incluyendo la salida de emergencia). Para un puesto de trabajo mixto. dentro del puesto de trabajo (paneles y controles). Las Figuras 6. comunicación oral con otros trabajadores.04 Página 24 Indice norma 6. fuera del mismo (acceso. manejo de los controles (sin golpes en los codos. Las tareas que se realizan de pie o de pie y sentado requerirán. para el más pequeño. MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. PARÁMENTOS SUGERIDOS PARA UN MODELO EN ESCALA NATURAL DE UNA CÓNSOLA OPERADA POR UNA PERSONA SENTADA .04 Página 25 Indice norma Fig 6. 04 Página 26 Indice norma Fig 7. PARÁMETROS SUGERIDOS PARA UN MODELO EN ESCALA NATURAL DE PUESTOS DE TRABAJO PARA UN OPERADOR DE PIE .MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. 10. 7. FP. .2. BP4–3. Mobil “Blast Resistant Control Buildings” EGS 323. FPC–208 Exxon “Additional Requirements for Blast Resistant Building and structures”.17. ASCE “Blast Resistant Building in Petrochemical Facilities”. Gulf “Control Rooms/Building”. Lees “Loss Prevention in the Process Industries”. Shell “Reinforced Control Building” DEP 34. 6. 2.04 Página 27 Indice norma 7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.A. Exxon “Siting and Design of Blast/resistant Control Houses. FSE. 8. 3. VIII.MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS PDVSA IR–C–02 REVISION FECHA PDVSA Menú Principal DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO Indice manual 3 MAR. 5.30 – Gen. 4. CIA “Process Plant Hazard and Control Building Design”.