MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS · PDF fileIR–C–02 DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ... MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS DISEÑO ... Edificaciones con estructura reticular de acero

PDVSA N° TÍTULO

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

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 2

� PDVSA, 1983

IR–C–02 DISEÑO DE EDIFICACIONES EN ÁREAS DE PROCESO

REVISIÓN NORMAS CONEXAS A LA IR–S–02

León Velasco Ramón AriasMAR.04 MAR.04

MAR.04

MAY.93

OCT.95 L.T.2

1

3

ORIGINAL

REVISIÓN GENERAL 22

20

27

E.J. A.N.

J.R.

Y.S.

MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS

ESPECIALISTAS

L.T. E.V.

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DISEÑO DE EDIFICACIONES ENÁREAS DE PROCESO MAR.043

PDVSA IR–C–02

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Menú Principal Indice manual Indice norma

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Índice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 American Petroleum Institute (API) 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Comisión Venezolana de Normas Internacionales (COVENIN) 3. . . . . . . 3.3 National Fire Protection Association (NFPA) 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 CONCEPCIÓN BÁSICA DEL DISEÑO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Categorías de Daños, Edificaciones y Vulnerabilidad de los Ocupantes

ante Sobrepresiones Originadas por Explosiones 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Metodología 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Criterios Generales 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 27. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

www.intevep.pdv.com/santp

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

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1 OBJETIVOEsta Guía contempla los requerimientos mínimos en cuanto al diseño deedificaciones en áreas de proceso a fin de proteger al personal frente a riesgosgenerados por eventos naturales (sismos, etc.) y accidentales (incendios,explosiones y/o escapes de productos tóxicos) que puedan originarse en lasinstalaciones de la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional (IPPN).

Los requerimientos establecidos por leyes, reglamentos, decretos o normasoficiales vigentes, prevalecerán sobre lo contemplado en la presente Guía,excepto cuando ésta sea más exigente.

En general, esta guía está basada en la aplicación de las últimas técnicas yprácticas de diseño de edificaciones establecidas por organizacionesreconocidas a escala nacional e internacional y en la experiencia propia de laIPPN. La mención a cualquier otro código o norma, se refiere a su última edición.

2 ALCANCEEsta guía tiene aplicación en todas aquellas instalaciones de la IPPN donde semanejan materiales inflamables y/o tóxicos, cuyo escape accidental representeun riesgo serio de exposición a concentraciones tóxicas, explosión o incendiopara el personal que ocupa dichas edificaciones.

Esta guía no es aplicable a aquellas instalaciones de la IPPN ubicadas tanto encosta afuera como en el Lago de Maracaibo, las cuales se diseñarán de acuerdocon lo establecido en la especificación PDVSA IR–G–01 “Criterios de Diseño deInstalaciones Costa Afuera”.

Esta guía deberá aplicarse en las nuevas instalaciones de la IPPN y enampliaciones o modificaciones que se realicen en instalaciones existentes. Laguía tendrá aplicación retroactiva en aquellas instalaciones existentes donde elnivel actual de riesgo resulte incompatible con los criterios de tolerancia deriesgos establecidos en el documento PDVSA IR–S–02 “Criterios para el AnálisisCualitativo de Riesgos”.

Antes de tomar alguna decisión en cuanto al tipo de construcción del edificio decontrol es necesario considerar la naturaleza y magnitud del riesgo presente, conénfasis especial en la minimización y control de las posibles fuentes de escapede productos.

3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

3.1 American Petroleum Institute (API)RP752 Management of Hazards Associated with Location of Process

Plant Buildings.



http://intranet.pdvsa.com:8080/citonline/espanol/cat_selec_centro_es.html

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3.2 Comisión Venezolana de Normas Internacionales (COVENIN)

1565 Niveles Máximos de Ruido Permisible en Áreas deTrabajo.

3.3 National Fire Protection Association (NFPA)

496 Purged and Pressurized Enclosures for Electrical Equipment inHazardous (classified) Locations.

3.4 Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA)

HE–251–PRT Sistemas de Drenaje.

IR–E–01 Clasificación de Áreas.

IR–G–01 Criterios para el Diseño de InstalacionesCosta–Afuera.

IR–I–01 Sistema Automático de Detección y Alarma deIncendio.

IR–M–01 Separación entre Equipos e Instalaciones.

IR–M–02 Ubicación de Equipos e Instalaciones.

IR–M–05 Sistemas Especiales de Extinción de Incendios.

IR–S–02 Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgo.

N–201 Obras Eléctricas.

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

5 CONCEPCIÓN BÁSICA DEL DISEÑODurante la etapa preliminar de ubicación y diseño de una edificación en área deprocesos, es necesario realizar un análisis de la naturaleza de los riesgospotenciales presentes en la planta de acuerdo al documento PDVSA IR–M–02“Ubicación de Equipos e Instalaciones en Relación a Terceros”. Este análisisdeberá incluir los aspectos relacionados con las cargas operacionales (cargaspermanentes y variables, vibraciones, y otros), ambientales (viento, sismos,asentamientos de terreno, y otros) y accidentales (explosiones, fuego, o impactode proyectiles) además de la toxicidad e inflamabilidad de los materiales en elproceso, así como la magnitud de un posible escape y las consecuenciasasociadas con él.



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En toda planta donde se manejan materiales inflamables o tóxicos, existe laposibilidad de una fuga accidental. En el caso de productos inflamables, lasconsecuencias de dicho escape dependerán de varios factores, pero el eventomás crítico es la formación y explosión de una nube de vapor (Vapor CloudExplosion– VCE).

Esta guía permitirá el diseño de las edificaciones en función de los siguientesobjetivos:

– Optimar la seguridad del personal ubicado dentro de una edificación en el áreade procesos, en el caso de ocurrencia de un evento natural (terremoto) oaccidental (incendio o explosión externa), incluyendo aquellas originadas pornubes de vapor o durante el escape de sustancias tóxicas.

– En el caso de salas de control, mantener el control de la planta el mayor tiempoposible con el objeto de supervisar y llevar a parada de planta segura losprocesos o instalaciones que sean necesarias en caso de accidentes osiniestros, así como proteger los registros de la planta necesarios para laposterior investigación del evento.

La metodología para el cálculo de radiación, sobrepresión así como la estimaciónde riesgo en caso de ser requerido, se encuentra en el documento PDVSAIR–S–02 “Criterios para el Análisis Cuantitativo de Riesgos”. Los lineamientosdados en esta guía orientan la ubicación y tipo de construcción de lasedificaciones, las cuales pueden ser convencionales o reforzadas. La necesidaddel reforzamiento de una estructura está determinada por las acciones extremasde sobrepresión a las que podría quedar sometida la edificación, así como lafrecuencia anual de un evento accidental de esta naturaleza.

El criterio general para definir la necesidad de reforzar estructuralmente una salade control es el siguiente:

Si la estructura es afectada por uno o más eventos accidentales extremos connivel de sobrepresión > 1 psi, y una frecuencia anual de ocurrencia > 1 E –4, lamisma deberá ser reforzada. La tendencia actual para la ubicación y diseño deedificaciones se basa en la Gerencia del Riesgo, para lo cual se ha establecidouna metodología que comprende tres fases de evaluación, en las cuales seexaminará cada edificación por separado para determinar si el riesgo desobrepresión se encuentra dentro de un rango tolerable de acuerdo con loscriterios establecidos. La Figura 2 (ver Sección 6.1 de este documento) ilustra lametodología mencionada.



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5.1 Categorías de Daños, Edificaciones y Vulnerabilidad de losOcupantes ante Sobrepresiones Originadas por Explosiones

5.1.1 Vulnerabilidad de los Ocupantes

Para evaluar la vulnerabilidad de los ocupantes dentro de una edificacióndeterminada, debido a sobrepresiones producto de una explosión, se requiere dela información siguiente:

a. Tipo de edificación.

b. Relación de sobrepresión para cada tipo de edificación.

c. Relación vulnerabilidad – daños.

5.1.2 Tipos de Edificaciones

Las edificaciones dentro de una instalación poseen un amplio rango decaracterísticas de diseño y construcción. Sin embargo, la característica másimportante la constituye la estructura de dichas edificaciones. Los dañoscausados por la sobrepresión en los diferentes tipos de edificaciones, han sidoestimados con base en accidentes ocurridos en el pasado, efectos sobreedificaciones durante pruebas de armas nucleares y otras fuentes. De acuerdocon esto, las estructuras más comunes y sus respectivos daños causados por lasobrepresión son las siguientes:

a. B1: Trailers con estructura de madera

De la observación de los daños causados por tormentas severas, se infiere que,para edificaciones permanentes, una carga de 0,2 psi producida por viento o poruna explosión, puede causar daños serios a estas edificaciones. Presionesalrededor de 1,0 psi son capaces de voltear una edificación aislada y destruirparcialmente un complejo de edificaciones temporales.

b. B2: Edificaciones con estructura reticular de acero prefabricada o construida ensitio.

La estructura de este tipo de edificaciones soporta el techo, el cual esindependiente de las paredes. Los registros de guerra sobre comportamiento delas explosiones indican que las láminas metálicas se destruyen y las paredesinternas sufren daños a una sobrepresión superior a 1,5 psi. La estructura semantiene pero las chapas de recubrimiento y las paredes sufren daños a unasobrepresión superior a 2,5 psi. El colapso total de la edificación ocurre a unasobrepresión superior a 5,0 psi.

c. B3: Edificaciones con paredes portantes de mampostería no reforzada.

Este tipo de edificación es similar a las edificaciones domésticas y a lascomerciales pequeñas. Las paredes colapsan aproximadamente a 1,0 psi y elcolapso total de la edificación ocurre a 1,5 psi.



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d. B4: Edificaciones con estructura de concreto reforzado o acero estructural, conmampostería reforzada rellena o revestida.

Este tipo de edificaciones regularmente sufre daños bajo las condiciones devientos huracanados. Sin embargo, estas edificaciones proporcionan uncomportamiento robusto bajo las cargas producidas por las explosiones. El dañoa las paredes puede ocurrir a 1,0 psi. La losa de techo puede colapsar a 2,0 psiy la destrucción total de la edificación se produce a 2,5 psi.

e. B5: Edificaciones con paredes de mampostería reforzada resistente a corte o deconcreto reforzado.

Este tipo de edificación se diseña generalmente para 2,0 psi, así que para nivelesde sobrepresión menores sólo se esperarian daños menores. Alrededor de 4,0psi, se produce deflexión del techo y de las paredes cargadas, además de dañosen las paredes internas; a 6,0 psi la edificación sufrirá daños mayores y posiblecolapso.

La Tabla 1 muestra los efectos de la sobrepresión según el tipo de edificación.

5.1.3 Relación entre los Daños por Sobrepresión y la Vulnerabilidad

A continuación se presenta la Figura 1, la cual muestra la relación entre los

niveles de sobrepresión y la vulnerabilidad de los ocupantes para cada tipo deedificación. La Figura 1 se deriva de data gerérica proveniente de diferentesfuentes que manejan estadísticas de explosiones mayores ocurridas en laindustria.



0

1

2

3

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5

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8

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13

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Probabilidad de Fatalidad

So

bre

pre

sió

n (

Psi

g)

B3

B1, B2, B4

B5

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Fig 1. SOBREPRESIONES VS. VULNERABILIDAD

Fuente: Center for Chemical Process Safety – CCPS, Guidelines forEvaluating Process–Plant Buildings for External Explosions andFires.



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TABLA 1. EFECTOS DE LA SOBREPRESIÓN SOBRE EDIFICACIONES

Tipo de Edificación Sobrepresión picoincidente (psi) Consecuencias

B1: Trailers con estructura demadera

1,0Colapso de techo y paredes.Volcamiento de edificacionesaisladas.

madera. 2,0 Colapso completo5,0 Destrucción total

B2: Edificación con estructura1,5

Peligro por caída de objetos. Dañosen paredes internas y destrucción dechapas metálicas.B2: Edificación con estructura

de acero/laterales metálicosprefabricada. 2,5

La estructura sufre distorsiones.Chapas metálicas y paredes internasse destruyen.

5,0 Destrucción Total

B3: Edificación con paredes1,0 Colapso parcial de paredes sin

ventanas rompibles.B3: Edificación con paredesportantes de mampostería no 1,25 Colapso parcial de techo y paredesportantes de mampostería noreforzada. 1,5 Colapso completo

3,0 Destrucción total.

B4: Edificación con estructura 1,5 Implosión de las paredesB4: Edificación con estructurade concreto o acero, con 2,0 Colapso de la losa de techode concreto o acero, conmampostería reforzada rellena 2,5 Colapso completo de la estructura.po revestida. 5,0 Destrucción totalB5: Edificación con paredes demampostería reforzada resis–

4,0 Deflexión de paredes y techo bajocarga. Daño de paredes internasmampostería reforzada resis

tente a corte o de concreto 6,0 Colapso y daños mayorestente a corte o de concretoreforzado. 12,0 Destrucción total.

6 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑOEl cálculo estructural de las edificaciones deberá basarse en los resultados de laaplicación de la metodología de gerencia del riesgo que aplique para un nivel dedaño estructural moderado de acuerdo con lo que se define a continuación:

Despreciable: Sin daño estructural aparente, diseño elástico, únicamenterequiere reparaciones exteriores.

Moderado: Grietas en las paredes y en el techo, algún fracturamiento deconcreto en la estructura y alguna distorsión permanente en elementosestructurales secundarios.

Severo: Agrietamiento y fracturamiento significativos, distorsión pronunciada delos marcos, sin peligro de colapso inmediato pero se requieren reparacionesmayores. Se presenta una decisión económica: abandonar vs. reparar.



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Colapso Incipiente: Distorsión de algunos elementos, daño potencial dedesprendimiento de partes, evaluación detallada de programa de reparación,posible abandono.

6.1 MetodologíaA continuación se presenta una breve descripción de la metodología establecidapara la gerencia de riesgos en la ubicación y diseño de edificaciones en áreas deproceso.

Fase 1: De acuerdo con lo establecido en el diagrama de flujo para el análisis deedificaciones en caso de explosión (Ver Figura 1), el punto de partida paraidentificar y evaluar los riesgos es recabar información sobre los parámetros dela instalación que pueden influir sobre la probabilidad y severidad de unaexplosión, tales como:

– Sustancias manejadas (composición y propiedades de los productos,condiciones de operación, y escenarios de accidentes),

– Condiciones específicas del sitio (áreas potenciales de confinamiento)– Ocupación de la edificación. Se considera como área ocupada aquella que al

menos esté ocupada por una (1) persona a tiempo completo.La evaluación de estos parámetros determinará si se requiere pasar a la fasesiguiente.

Fase 2: Esta fase consiste en el desarrollo de un Análisis de Consecuencias alos fines de obtener el caso más desfavorable, para determinar si el mismo puedegenerar ondas de sobrepresión con capacidad de causar daños a la edificación.En caso de que el caso mas desfavorable efectivamente alcance la edificación,se proseguirá a la Fase 3.

Fase 3: Esta fase requiere la elaboración de un Análisis Cuantitativo de Riesgos,basado en lo descrito en el Documento PDVSA IR–S–02, y en el cual se tomenen cuenta todos los escenarios de explosión. El criterio de nivel de riesgoindividual mínimo a ser utilizado en esta fase será de una frecuencia anual de 1x 10–5.



NO

SI

Información de

Seguridad del Proceso

¿Los materiales

que están siendomanejados tienen el

potencial paraexplosión?

Fase 1Identificaciónde peligro

Sistema de GerenciaIntegral de Riesgos

SIR–PDVSA®

Criterio de ocupación

¿Tiene elsitio condiciones que claramente

impiden eventos no deseados?

NO

¿La edificación excede el criterio de

ocupación?

NOLista de verificaciónpara la edificación

Selección del método de evaluación

Análisis de consecuenciaProyección de

Análisis de RiesgoDiseñar o comparar con estándares

de Compañías o Industrias

¿El edificio tiene una afectaciónsignificativa?

NO

¿Se desea realizar una evaluación

Adicional?

NOLista de verificaciónpara la edificación

SI

SI

SI

1

Fase 2Evaluación deledificio


SIR–PDVSA®

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Fig 2. ANÁLISIS DE EDIFICACIONES EN AREAS DE PROCESO EN CASO DEEXPLOSIÓN



Evaluación de Riesgo

Reducción deRiesgo Mitigación

¿Es Apropiada laReducción del Riesgo?

NO

SI Criterio de RiesgoAceptable

1

Fase 3Gerencia delRiesgo


SIR–PDVSA®

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FIG. 2 (CONT.)



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6.2 Criterios Generales

En esta sección se presentan algunos criterios que deben ser considerados enla ubicación y diseño de edificaciones.

6.2.1 Ubicación

La ubicación de la edificación es el criterio de seguridad principal a serconsiderado. Dentro de límites prácticos, la edificación deberá ubicarse tan lejoscomo sea posible de las unidades o equipos que manejan productos inflamableso tóxicos y fuentes de sobrepresión, de acuerdo con lo establecido en eldocumento PDVSA IR–M–01 “Separación entre Equipos e Instalaciones”.

La ubicación de la edificación también deberá considerar la dirección del vientoprevaleciente a fin de reducir la posibilidad de arrastre de gases o vaporesinflamables o tóxicos hacia el mismo.

6.2.2 Salas de Control

El área seleccionada específicamente para la ubicación del edificio de controldebe ser ”no clasificada” de acuerdo a lo establecido en la norma PDVSAIR–E–01 “Clasificación de Áreas”.

El Edificio de Control deberá ubicarse junto a una vía de acceso interna de lainstalación (Ver Figura 3). Las facilidades de estacionamiento deberán estarlimitadas al personal que labora en el Edificio de Control.

El edificio de control deberá situarse de modo que el nivel del terreno, no permitasu inundación ya sea debido a lluvia o derrames de productos (Ver Figura 4). Lossistemas de drenaje deben cumplir con la norma PDVSA HE–251–PRT“Sistemas de Drenaje”.

El edificio de control deberá contener únicamente aquellos ambientes esencialespara la operación y control del proceso. Un edificio de control típico (Ver Figura5), normalmente contará con los siguientes ambientes:

a. Sala de control

b. Sala de computación

c. Sala de instrumentos y computadoras

d. Cuarto eléctrico y de baterías

e. Cuarto para aire acondicionado y presurización

f. Oficinas y servicios, estrictamente limitados al personal que labora enEdificio de Control.



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Fig 3. UBICACIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL.

MUROS DE RETENCION

GENERADORES DE A/A

GENERADOR DE EMERGENCIACALLE

CA

LLE

AR

EA

S D

E O

FIC

INA

S

CE

NT

RO

DE

CO

NT

RO

L ENTRADA DE CABLES

PENDIENTE

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Fig 4. UBICACIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL RESPECTO AL NIVEL DELA PLANTA

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EDIFICIODE

CONTROL

SOTANO

NIVELDE

LA PLANTA

CORTE TRANSVERSAL DEL EDIFICIO DE CONTROL



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Fig 5. DISTRIBUCIÓN TÍPICA DE UN EDIFICIO DE CONTROL

5A. DISTRIBUCIÓN DEL NIVEL PLANTA

SALIDAS DE EMERGENCIA

SALADE

COMPUTACIONAREA DE SERVICIO OFICINAS

BAÑO, DUCHA(NO DEBEN SER

UBICADOS ENCIMADE LA SALA DE

INSTRUMENTOSO DEL CUARTO

ELECTRICO)

EN

TR

AD

AP

RIN

CIP

AL

ESCALERAS

DOBLEPUERTA

OFICINA

VENTANA

CONSOLAS PANEL DE INSTRUMENTOS

CENTRO DE CONTROL

ESCA–

DOBLEPUERTA

ALMACEN

LERAS

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RA

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UIP

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5B. DISTRIBUCIÓN DEL SOTANO (SI EXISTE)

SALADE

COMPUTACION

ES

CA

LER

AS

ES

CA

LER

AS

EQUIPOSELECTRICOS

SALA DE MAQUINASPARA VENTILACION,PRESURIZACION Y

AIRE ACONDICIONADO

ENTRADA DESERVICIOS

ENTRADA DE LOS CABLESELECTRICOS DE POTENCIA

SOTANO DEINSTRUMENTOS

ENTRADA DE CABLESDE INSTRUMENTACION

El edificio de control, debe ser de un solo piso, en caso de que por circunstanciasde espacio o cualquier otra esto no sea posible, deberá restringirse a dos pisos(sótano y planta). Así mismo, el edificio debe conservar una forma rectangular ydebe ser orientado de manera que el lado de menor superficie enfrente la fuentemás probable de explosión dentro de la instalación.

El edificio no debe presentar ningún tipo de saliente, ni equipos en el techo conexcepción de los ductos de entrada y salida de aire acondicionado.

El cuarto para aire acondicionado y presurización deberá ser alejado tanto comosea posible de la sala para instrumentos y equipos de computación para reducirla interferencia mecánica y eléctrica. En lo posible, los sistemas de aireacondicionado y presurización deberán estar montados sobre sistemas paraabsorber energía.



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6.2.3 Presurización

Un análisis de dispersión determinará si los edificios de control, casetas deoperadores, sub–estaciones eléctricas, o CCM requieren presurización. Elobjetivo de la presurización es evitar la posible entrada de aire contaminado congases o vapores inflamables y/o tóxicos. Generalmente se combina lapresurización con el aire acondicionado con el fin de:

a. Mantener una presión positiva con respecto a la presión atmosférica.

b. Mantener un ambiente confortable en lo que se refiere a: pureza del aire,temperatura y humedad relativa.

Es esencial que el aire utilizado en el sistema de presurización sea tomado de unárea no clasificada de acuerdo con la norma PDVSA IR–E–01 “Clasificación deÁreas” y además libre de gases tóxicos.

El sistema de presurización deberá estar diseñado para mantener unasobrepresión entre 2,5 mm y 5 mm de H2O (0,1 –0,2 pulgadas de H2O).

Se deberá instalar un sistema estanco de doble puerta con un dispositivo queimpida la abertura simultánea de ellas, en las entradas normales de personal.

Además se deberá proveer una alarma para indicar pérdidas de presión positiva.Tal alarma debe ser actuada por un interruptor de presión diferencial dediafragma sensible y a prueba de explosión, el cual debe medir la diferencia depresión entre el interior y el exterior del edificio de control. La alarma de bajapresión debe ser calibrada de manera tal que permita la apertura de puertas parala entrada y salida de personal, sin actuar.

En el ducto de entrada de aire fresco del sistema de presurización, se debeninstalar detectores de gases inflamables y/o tóxicos, dependiendo del riesgo. Encaso de riesgo de entrada de gases o vapores inflamables, el detector debe sercalibrado de tal manera que dé una alarma en la sala de control cuando laconcentración del gas alcance el 20% del LII y debe parar el sistema deventilación cuando la concentración alcance el 40% del LII.

En los casos de riesgo de entrada de productos tóxicos, el detector debe sercalibrado de tal manera que dé una alarma en la sala de control, cuando laconcentración del gas o vapor alcance el 20% de la Concentración AmbientalPermisible (CAP) y debe parar el sistema de ventilación cuando la concentraciónalcance el 40% de la CAP.

En ambos casos las alarmas deben ser audibles y visibles.

Los ductos de entrada y salida del aire del sistema de presurización y aireacondicionado deberán poseer compuertas, instaladas de manera tal quepuedan ser cerradas automáticamente al detectarse concentraciones del 40%del LII o de la CAP, según sea el caso.



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Cualquiera sea el caso, el sistema de presurización debe diseñarse de maneratal que disponga de un respaldo con capacidad del 100% para casos de fallas omantenimiento.

6.2.4 Bases para el Cálculo Estructural

El diseño estructural de edificaciones, en general, estará basado en el métododinámico de cálculo, en cuya base se establecen los criterios de diseño que semencionan a continuación:

a. Diseño de la Estructura

1. Para efectos de cálculos estructurales el edificio de control deberá resistirla sobrepresión reflejada (Pr) a partir de la presión incidente (p0) calculadade acuerdo a la metodología indicada en la sección 5, considerando el dañoestructural y de acuerdo a las siguientes cargas:

Pr � 2p0 ��7pa � 4p0��7pa � p0� �

donde:

Pr = Presión reflejada.

p0 = Presión incidente

pa = Presión atmosférica absoluta.

2. Marco Estructural

Debe ser diseñado para soportar una presión reflejada más las cargas detecho.

Pr � Cr x Pso

donde:

Pr = Presión reflejada.

Cr = Coeficiente de reflexión.

Pso = Presión incidente.

3. Pared Frontal

Debe soportar una presión de acuerdo a la fórmula siguiente:

Ps = Pso + Cd qo



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donde:

Ps = Presión de estancamiento

Cd = coeficiente de rugosidad. Para edificaciones rectangulares, el valores 1 para la pared frontal y para paredes laterales, traseras y techo es –0.4.

qo = Carga dinámica, de acuerdo a la fórmula siguiente:

qo = 2,5 Pso2 / (7 x Po + Pso) ≈ 0,022 Pso2 (psi)

0,0032 Pso2 (kPa)

El impulso que se genera de acuerdo con el triángulo equivalente deesfuerzo por sobrepresión vs. tiempo es:

Iw = 0,5 x (Pr – Ps) tc + 0,5 Ps td,

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.

U = 1.130 x (1 + 0,058 Pso)0,5 (pie/s)

345 x (1 + 0,0083 Pso)0,5 (m/s)

4. Paredes laterales, pared trasera y techo: Deben soportar una presión deacuerdo con la fórmula siguiente:

Pa = Ce Pso + Cd qo

donde:

Pa = sobrepresión incidente efectiva

Ce = factor de reducción, el cual se consigue en tabla anexa y depende dela 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 metrode referencia).



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b. Diseño de las Fundaciones

Las fundaciones deben diseñarse tomando en cuenta los siguientes criterios:

Deben considerarse los valores máximos de las reacciones dinámicasresultantes de los siguientes factores tomados simultáneamente:

– Presión reflejada– Cargas en el techo– Cargas estáticas y dinámicas aplicables.

El valor máximo de la reacción dinámica puede ser considerado como lareacción a la resistencia estructural total aplicada como una carga estática,sin considerar las relaciones de tiempo.

En ningún caso, la capacidad de una fundación será menor que lacapacidad estática fundamental del elemento estructural que soporta.

c. Puertas y otras Aberturas

Para efectos de diseño de puertas y otras aberturas, deberán tomarse en cuentalos siguientes criterios:

1. Se debe proveer un mínimo de dos puertas de escape una en cada extremoopuesto del edificio de control, equipadas con barra antipánico.

2. Las puertas en las paredes exteriores deberán diseñarse para soportar lapresión incidente calculada según lo indicado en esta sección, y una presiónde succión de 14 Kpa (2 Psi).

Las puertas deben abrir hacia afuera y deben estar totalmente soportadasen el marco.

3. Las cerraduras y bisagras de las puertas en paredes exteriores deberán serdiseñadas para soportar las cargas establecidas en esta sección. En todocaso la cerradura debe fallar antes que las bisagras.

4. Aberturas tales como ductos de aire y chimeneas, deben ser diseñadospara prevenir la entrada al edificio de control de ondas de sobrepresión.

5. El área total de aberturas en paredes y techos, excluyendo las puertas enparedes exteriores, debe ser limitada a 0,0066 m2 /m3 del volumen deledificio. El área total de dichas aberturas en cualquier lado del edificio, nopodrá exceder en 1/2 este límite.

6. El edificio de control deberá diseñarse sin ventanas exteriores.

6.2.5 Piso y Techo Falso

La sala de control, el cuarto eléctrico y la sala de instrumentos y computadora,requieren de un sistema de piso falso tipo modular, para la colocación delcableado eléctrico y de instrumentación. El piso falso debe tener una resistenciaal fuego de aproximadamente 2 horas, adicionalmente los soportes del piso falsodeben contar con arriostramientos que garanticen su estabilidad lateral.



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El piso falso tipo modular, deberá poseer un sistema de circulación de aire quepermita mantener una temperatura adecuada para disipar el calor generado porlos diferentes componentes de los sistemas de computación y paneles deinstrumentación.

El piso falso tipo modular, deberá estar dotado de un sistema de detectores deincendio por ionización según lo establecido en la norma PDVSA IR–I–01“Sistema Automático de Detección y Alarma de Incendio” y adicionalmentedeberá considerarse la conveniencia de instalar un sistema de extincióndiseñado de acuerdo al documento PDVSA IR–M–05 “Sistemas Especiales deExtinción”.

Los paneles o cualquier sistema de techo falso deben contar con amarras queimpidan su caída en caso de terremotos o explosiones.

6.2.6 Canalización de Potencia e Instrumentación

Las entradas de cables de potencia e instrumentación al edificio de control debenhacerse a un nivel tal que no permita la entrada de aguas provenientes de lluviaso combate de incendios u otros líquidos.

Las entradas de cables y “conduit” deberán sellarse y las entradas no utilizadas,deberán cerrarse para impedir el ingreso de agua al área.

Los cables de potencia e iluminación se canalizarán por los lados del edificio ytodos los conduit que ingresan al edificio deberán conectarse a tierra. Lainstalación eléctrica deberá cumplir con lo establecido en el documento N–201“Obras Eléctricas”.

6.2.7 Instalaciones Eléctricas

Para el diseño, especificaciones y características de las instalaciones y equiposeléctricos del Edificio de Control refiérase al documento PDVSA N–201 “ObrasEléctricas”.

6.2.8 Anclaje de Equipos

Todos los equipos, gabinetes eléctricos, transformadores, banco de baterías, ycónsolas de control deberán tener sistemas de anclaje y resistencia lateral paraimpedir su volcamiento en caso de terremoto.

6.2.9 Sistemas de Protección

El edificio de control es el centro neurálgico de las operaciones y cualquierincidente que se produzca en el edificio, pueda llegar a incapacitar la operacióny el control de toda la instalación.

De modo general, puede decirse que los riesgos que pueden afectar a dichosedificios son los que se mencionan a continuación:

a. Incendio en los equipos de proceso adyacentes o dentro del propio edificiode control.



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b. Explosión de nubes de gas en el área de proceso.

c. Nubes tóxicas de gas.

d. Inundaciones producidas por grandes escapes de líquido en el área deproceso.

e. Ruidos y vibraciones excesivas.

f. Desastres naturales.

Para los efectos de diseñar los sistemas de protección para reducir o eliminarestos riesgos, debe seguirse lo establecido en las Normas PDVSA del Manual deIngeniería de Riesgos.

En casos de riesgos de entrada de productos tóxicos al edificio de control,además de lo previsto en la Sección 6.1.3 de esta guía, se deberá disponer deequipo de protección respiratoria adecuado y ubicado en lugares estratégicos yde fácil acceso.

6.2.10 Factores Ergonómicos

Existen una serie de factores relacionados con el diseño de los elementos decontrol y los equipos de modo más racional, más confortable y menos confusopara los usuarios.

Especial atención se dará a los mencionados a continuación:

a. Iluminación y esquema de colores

Los requisitos primordiales de iluminación atañen a la cantidad y calidad de lailuminación para que los operadores sean capaces de observar con eficacia losequipos de control. Una iluminación deficiente o con bruscos cambios deintensidad, producirá fatiga visual e incluso ceguera temporal en los operadores.

Entre las medidas más importantes que se deben adoptar para conseguir unabuena iluminación en los edificios de control se tienen:

1. Instalar un techo falso constituido por celosías o rejillas suspendidas, conbandas de color gris claro en ángulo recto unas respecto a otras. El techopor encima de las celosías puede ser de color blanco a fin de aumentar lailuminación hacia abajo. La distancia entre el techo falso y el techo debe seral menos de 30 cm.

2. La intensidad de la iluminación en la sala de control puede variarse entre200 y 600 lux, ello permite al operador ajustar la iluminación a susnecesidades.

3. Se obtendrá una menor fatiga visual si se adoptan colores adecuados enparedes, techo, pisos y consolas. El color gris pálido es una buena elección.

4. Utilizar preferentemente luces destellantes para las alarmas y cuando secombinan colores rojo y verde deben ser fuertemente contrastados.



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b. Ruidos y vibraciones

Ruidos y vibraciones externas debido a la proximidad de equipos tales comobombas y compresores, es un factor crítico para la comodidad del personal quelabora en el edificio de control. Igualmente debe considerarse el ruido yvibraciones internas que produzcan las máquinas ubicadas dentro del edificio.

Para reducir el nivel de exposición al ruido, cuando estos superen los límitesestablecidos en la Norma COVENIN 1565 “Niveles Máximos de Ruido Permisibleen Áreas de Trabajo”, se deben tomar medidas preventivas tales comorevestimiento de paredes con materiales capaces de absorber el ruido e instalarcielo raso acústico.

Las máquinas que producen vibraciones deben soportarse adecuadamente parareducir los niveles de transmisión de vibraciones.

c. Confort del ambiente

La ventilación y el aire acondicionado son necesarios, tanto por seguridad comopor la comodidad del personal. Se deben hacer todos los esfuerzos posibles parahacer confortables el ambiente y para reducir las condiciones que puedancontribuir a un exceso de fatiga o incomodidad.

Hay que tener en cuenta asimismo las necesidades del mantenimiento. No bastaque los trabajadores de mantenimiento tengan fácil acceso a la maquinaria; hade dejarse suficiente espacio alrededor del equipo para facilitar las sustitucionesde elementos que sean necesarios.

d. Diseño del lugar de trabajo

Al diseñar un puesto de trabajo, el objetivo es proporcionar un ambiente libre detensiones innecesarias. Si el operador está incómodo o los controles están malubicados, la producción y la seguridad se verán afectadas. Debido a los muchosfactores que influyen sobre la interacción entre los operarios y el equipo quecontrolan, puede no ser posible proporcionar un ambiente óptimo en todos susaspectos. Sin embrago, la consideración cuidadosa de las capacidades y laslimitaciones de los usuarios y de los requisitos necesarios para el funcionamientodel equipo conducirán a la mejor solución factible.

Las seis reglas generales a seguir cuando se diseña un puesto de trabajoespecífico son las siguientes:

1. Planificar el diseño total, luego los detalles;

2. Planificar el diseño ideal, luego el práctico;

3. Planificar el proceso y equipo con base en los requerimientos del sistema;

4. Planificar el trazado según el proceso y equipo;

5. Planificar el gabinete final en torno del trabajo; y,



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6. Usar modelos para evaluar los trazados optativos y controlar el definitivo.

Para un diseño efectivo es fundamental considerar las funciones del operador.

– Campo visual, dentro del puesto de trabajo (paneles y controles), fuera delmismo (acceso, máquina que se controla, etc.) y otros trabajadores;

– Señales auditivas y visibles, comunicación oral con otros trabajadores, yseñales (sirenas, campanas).

– Espacio libre para el cuerpo del operador, entrada y salida (incluyendo la salidade emergencia), manejo de los controles (sin golpes en los codos, rodillas ocabeza), accionamiento inadvertido de los controles debido al poco espacio yenganches o choques mientras se manejan otros controles.

– El control de precisión debe ser destinado a la mano dominante. Los controlesde emergencia deben ser operables con cualquiera de las manos. Para unpuesto de trabajo mixto, el área mínima es 75 x 75 cm y la altura vertical mínimapara un trabajador sentado es 1,5 m aproximadamente. Las tareas que serealizan de pie o de pie y sentado requerirán, naturalmente, mayor espaciovertical, en el orden de 1,9 m para acomodar a la mayoría de los trabajadores.Las Figuras 6. y 7. presentan las dimensiones sugeridas tanto paraoperadores sentados como de pie.

Es de hacer notar que las exigencias de espacio se han establecido paraacomodar al operador más grande y el radio de alcance, para el más pequeño.Debe proporcionarse posibilidades de ajuste, especialmente en el asiento, parael confort y eficiencia de todos los trabajadores, cualquiera sea su tamañocorporal, asignados al puesto de trabajo.



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Fig 6. PARÁMENTOS SUGERIDOS PARA UN MODELO EN ESCALA NATURAL DEUNA CÓNSOLA OPERADA POR UNA PERSONA SENTADA



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Fig 7. PARÁMETROS SUGERIDOS PARA UN MODELO EN ESCALA NATURAL DEPUESTOS DE TRABAJO PARA UN OPERADOR DE PIE



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7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS1. ASCE “Blast Resistant Building in Petrochemical Facilities”.

2. CIA “Process Plant Hazard and Control Building Design”. FPC–208

3. Exxon “Additional Requirements for Blast Resistant Building andstructures”. BP4–3.2.

4. Exxon “Siting and Design of Blast/resistant Control Houses. FSE.A. VIII.

5. FP. Lees “Loss Prevention in the Process Industries”.

6. Gulf “Control Rooms/Building”.

7. Mobil “Blast Resistant Control Buildings” EGS 323.

8. Shell “Reinforced Control Building” DEP 34.17.10.30 – Gen.



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