SISTEMAS DE SEGURIDAD Y PROTECCION DE GNL

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Center for Energy Economics. La reproducción, distribución o atribución únicamente bajo permiso. SISTEMAS DE SEGURIDAD Y PROTECCION DE GNL Michelle Michot Foss, Ph.D. Chief Energy Economist and CEE Head 1650 Highway 6, Suite 300 Sugar Land, Texas 77478 Tel 281-313-9763 Fax 281-340-3482 energyecon@beg.utexas.edu www.beg.utexas.edu/energyecon/lng Octubre 2003

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 2 – ÍNDICE Página Resumen Ejecutivo 5 Introducción 10 Aspectos de Seguridad en las Operaciones de GNL 12 Propiedades y Riesgos Potenciales 15 Propiedades de GNL 15 Tipos de Riesgos de GNL 21 ¿Cómo se Logra la Seguridad y Confiabilidad en la Cadena de Valor de GNL? 23 Breve descripción de la Cadena de Valor de GNL 24 La Cadena de Valor de GNL Utilizada en los Estados Unidos 25 Sistemas de Seguridad Aplicadas a la Cadena de Valor de GNL 32 Conclusiones 50 Apéndice I: Preguntas Frecuentes acerca de GNL 53 Apéndice 2: Descripción de las instalaciones de GNL 66 Apéndice 3: Reglamentos de GNL 71 Apéndice 4: ¿Quién regula el GNL en los Estados Unidos? 75 Apéndice 5: Percepción del Riesgo 81 Apéndice 6: Incidentes de GNL 85 Apéndice 7: Glosario de Términos 94 Apéndice 8: Tabla de Conversión 96

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 3 – Índice de Figuras y Tablas Figuras Página Fig. 1. Mejoras Continuas a la Infraestructura Ambiental y de Protección y Seguridad de GNL 12 Fig. 2. Condiciones Críticas de Seguridad 13 Fig. 3. Rango de Inflamabilidad del Metano (GNL) 17 Fig. 4. La Cadena de Valor de GNL 24 Fig. 5. Instalación de Licuefacción de GNL en Kenai, Alaska 26 Fig. 6. Instalaciones de ”Peakshaving” 26 Fig. 7. Terminal Típica de Recepción de GNL/Planta de Regasificación 27 Fig. 8. Instalaciones de Recepción de Carga Base (“Baseloading”) y Regasificación en los Estados Unidos 28 Fig.

9. Instalación Satélite; Fig. 10. Un Camión de GNL 30 Fig. 11. Capacidad de Almacenamiento de GNL en los Estados Unidos 31 Fig. 12. Capacidad Regional de Entrega de GNL en los Estados Unidos 31 Fig. 13. Diseño Conceptual de los Tanques de Almacenamiento 33 Fig. 14. Tanques de Contención Sencilla 34 Fig. 15. Tanque Esférico 35 Fig. 16. GNL Lagos – Buque de GNL del Tipo Membrana 35 Fig. 17. Tanques de Contención Doble 36 Fig. 18. Tanques de Contención Completa 37 Fig. 19. Sección de un Tanque Esférico de Diseño Moss 38 Fig. 20. Zona de Seguridad en Cove Point 42 Fig. 21. Composición Típica de GNL, GNC, LGN, GLP y el GAL 57 Fig.

22. Malecón de GNL con Brazos de Descarga – ALNG 66 Fig. 23. Tanque de GNL Subterráneo: Tanque T-2 en la estación Fukukita de la Saibu Gas Co., Ltd. 68 Fig. 24. Tanque de Almacenamiento de GNL en Pozo 68 Fig. 25. Vaporizador de Tablero Abierto 69 Fig. 26. Siete Vaporizadores de Combustión Sumergidos, Lake Charles, La. 70 Fig. 27. Agencias Reguladoras de GNL en los Estados Unidos 75

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 4 – ÍNDICE DE TABLAS Página Tabla 1. Comparación de las Propiedades de los Combustibles Líquidos 18 Tabla 2. Temperaturas de Auto Ignición de los Combustibles Líquidos 20 Tabla 3. Instalaciones de GNL en los Estados Unidos y el Japón 83 Tabla 4. Accidentes Importantes de GNL 89

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 5 – SISTEMAS DE SEGURIDAD Y PROTECCION DE GNL1 Resumen Ejecutivo Este documento es el segundo de una serie que describe a la industria de Gas Natural Licuado (GNL) y el rol cada vez más importante que representa el GNL para el futuro energético de la nación.

El primer documento, “Introducción al GNL”, presenta al lector los temas principales relacionados con las operaciones de GNL. Un tercer documento, “El Equilibro de la Oferta-Demanda en Norte América y la Seguridad Energética: ¿Cuál es el rol de GNL?” le proporcionará al lector un análisis detallado de los motivos por los cuales el GNL podría satisfacer la demanda energética de los Estados Unidos. Estos tres documentos más un Apéndice de información técnica serán incluidos en un libro denominado, “Guía de GNL en Norte América”. Para hacer una consulta rápida de los datos relacionados con el GNL vea el Apéndice 1, “Preguntas frecuentes acerca de GNL”.

El GNL ha sido usado y transportado por medio de sistemas de seguridad, tanto n los Estados Unidos como en el resto del mundo durante aproximadamente 40 años. En los Estados Unidos existen tres tipos de instalaciones de GNL: exportaciones de GNL, importaciones de GNL e instalaciones de “peaking”. Los Estados Unidos cuenta con el mayor número de instalaciones de GNL en el mundo, y éstas se 1 Este reporte se realizó gracias a los esfuerzos de un consorcio de investigación establecido por el Institute for Energy, Law & Enterprise, University of Houston Law Center, “Commercial Frameworks for LNG in North America”.

Los patrocinadores de dicho consorcio son: BG LGN Services, BP Americas – Global LNG, Cheniere Energy, Chevron Texaco International Gas Group, ConocoPhillips Worldwide LNG, Dominion Energy, El Paso Energy, ExxonMobil Gas & Power Marketing Company, Freeport LNG, Sempra Energy Global Enterprises, Shell Gas & Power, Tractebel LNG North America/Distrigas of Massachussets. El U.S. Department of Energy –Office of Fossil Energy proporcionó apoyo crítico y coordinación con otras agencias y comisiones federales. El Ministry of Energy and Industry de Trinidad y Tobago participó como observador. Los miembros del comité consultivo técnico incluyó al American Bureau of Shipping (ABS), CH-IV Internacional, Lloyd’s Register, Project Technical Liaison Associates (PTL) y la Society of Internacional Gas Tanker and Terminal Operators (SIGTTO).

Quest Consultants proporcionó comentarios adicionales. Este reporte fue preparado por la Dra. Michelle Michot Foss, Directora Ejecutiva del IELE, el Sr. Fisoye Delano, Investigador Principal; Dr. Gürcan Gülen, Investigador Asociado con asistencia de la Srita. Ruzanna Makaryan, estudiante graduada y asistente de investigación. Las opiniones expresadas en este reporte pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente las de la University of Houston. Las revisiones fueron proporcionadas por colegas profesionales del consorcio de consultores del GNL, la facultad de la Universidad de Houston y otros expertos externos.

Y un agradecimiento muy especial a CheveronTexaco por su ayuda con la traducción a español del reporte.

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 6 – ubican a lo largo del país en las inmediaciones de a las poblaciones en donde mas se necesita el gas natural. La industria de GNL tiene un historial de seguridad excelente que es el resultado de varios factores. En primer lugar, la industria ha tenido una evolución técnica y operativa que avala la seguridad y protección de sus operaciones. Los avances técnicos y operativos incluyen la ingeniería que sustenta las instalaciones de GNL, los procedimientos operativos y la competencia técnica de su personal. En segundo lugar, las propiedades físicas y químicas de GNL son tales que los riesgos y peligros han sido suficientemente estudiados e incorporados a la tecnología y a las operaciones.

Finamente, las normas, códigos y reglamentos que se aplican a la industria de GNL garantizan una mayor seguridad. Aunque los Estados Unidos cuentan con su propio reglamento para los operadores de GNL, nos hemos visto beneficiados por el desarrollo de normas internacionales y los códigos que regulan a la industria.

Este reporte se basa en una revisión amplia de datos técnicos y operativos, y define y explica como se logra la seguridad y protección en materia de GNL. La seguridad en la industria de GNL se logra por medio de cuatro elementos que proporcionan múltiples capas de protección, tanto en relación con la seguridad de los trabajadores de la industria de GNL como la seguridad de las poblaciones vecinas a las instalaciones de GNL. La Contención Primaria2 es el primero y el más importante de los requisitos con respecto a la contención de GNL. Esta primera capa de protección requiere el uso de materiales apropiados para las instalaciones de GNL, el diseño de ingeniería apropiada para los tanques de almacenamiento en tierra y en los buques tanque de GNL, así como en otras partes.

2 En este documento, el término “contención” significa el almacenamiento y aislamiento seguro del GNL.

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 7 – La Contención Secundaria asegura que cuando ocurran derrames en una instalación de GNL en tierra, éstos podrán contenerse y aislarse totalmente del público. Los Sistemas de Seguridad ofrecen una tercera capa de protección. El objetivo es el de minimizar la frecuencia y el volumen de las fugas de GNL, tanto en tierra como costa afuera, previniendo así los daños por riesgos asociados tales como incendios. En este nivel de protección, las operaciones de GNL utilizan tecnologías como alarmas de alto nivel y sistemas de seguridad múltiples de apoyo, que incluyen los sistemas de Paro Automático en Emergencias (ESD por sus siglas en inglés).

Los sistemas ESD pueden identificar problemas y parar las operaciones cuando ocurran ciertas condiciones especificadas de falla o cuando fallen los equipos, y están diseñados para prevenir o limitar de forma significativa el volumen de vapores que pudieran dispersarse. La detección de incendios y fugas de gas y los sistemas contra incendio se combinan para limitar los efectos de un derrame. La propia instalación de GNL o el operador del buque pueden tomar medidas para establecer procedimientos operativos, capacitación, sistemas de respuesta ante emergencias y mantenimiento regular que protejan la vida, la propiedad y el medio ambiente de cualquier fuga.

Finalmente, el reglamento exige que el diseño de las instalaciones de GNL incluir una distancia de separación entre las instalaciones en tierra, las poblaciones y otras áreas públicas, así como zonas de seguridad que rodeen los buques tanque de GNL. Las propiedades físicas y químicas de GNL obligan estas medidas de seguridad. El GNL es inodoro, no tóxico, no corrosivo y menos pesado que el agua. Es más difícil la ignición de los vapores de GNL (principalmente el metano) que cualquier otro tipo de combustible líquido inflamable. A aproximadamente -110˚C los vapores de GNL son más livianos que el aire.

Cuando el GNL se derrama sobre la tierra o el agua y la mezcla inflamable de vapor y aire no encuentra una fuente de ignición, éste se calienta, se eleva y se dispersa en la atmósfera.

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 8 – Debido a dichas propiedades, los riesgos potenciales asociados con el GNL incluyen la radiación de calor asociado con un incendio de GNL y la exposición directa de la piel o de un equipo a una sustancia criogénica (extremadamente fría). El vapor de GNL puede asfixiar. Esto también ocurre con los vapores emitidos por otros fluidos peligrosos que se almacenan o se utilizan en espacios cerrados sin ventilación. Cuando funcionan los sistemas de seguridad y existen condiciones normales de operación industrial las probabilidades de que ocurran derrames de GNL son bajas.

Los grandes derrames inesperados de GNL, mismos que podrían asociarse con actos de terrorismo, requieren de consideraciones especiales aun cuando las consecuencias podrían ser similares a las de una falla catastrófica. De llegar a ocurrir una falla catastrófica, se deben activar los sistemas de detección y protección utilizados en los casos de emergencias o incendios, y el peligro al público se podrá ver reducido o eliminado por la distancia de separación prevista en el diseño de la instalación. Las operaciones de GNL son actividades industriales, sin embargo los diseños y protocolos de seguridad y protección ayudan a minimizar los tipos más comunes de daños industriales que pudieran anticiparse.

El GNL virtualmente no contiene azufre y por tanto, la combustión de GNL regasificado que se utiliza como combustible produce una contaminación ambiental aún más baja que la de otros combustibles fósiles. En un intento por disminuir el impacto ambiental de la producción del petróleo, los países productores de petróleo convierten un gran porcentaje de gas natural asociado a GNL, en vez de quemarlo. En muchas instancias, esta opción reduce el impacto ambiental de la quema continua de grandes cantidades de gas natural, dándole un uso económico a este recurso valioso. Por tanto, el desarrollo de GNL puede representar beneficios importantes para la economía y el medio ambiente.

Nuestra investigación del historial tecnológico y de seguridad de la industria de GNL, los sistemas de diseño y operación, las normas y reglamentos que gobiernan el diseño, operación y ubicación de las instalaciones de GNL indican que el GNL

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 9 – puede ser transportado y utilizado de forma segura, tanto en los Estados Unidos como en Norte América, siempre que las normas y protocolos de seguridad y protección desarrollados por la industria se cumplan y se implementen bajo supervisión regulatoria. La pagina web del CEE www.beg.utexas.edu/energyecon/lng, proporciona enlaces a otras fuentes de información publica, la industria y el gobierno.

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Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 10 – Introducción El presente documento informativo es el segundo de una serie que describe a la industria de Gas Natural Licuado (GNL), su tecnología, mercados, seguridad, protección, consideraciones ambientales y el rol cada vez más importante que el GNL representa para el futuro energético de la nación.

El primer documento, “Introducción al GNL”, además de introducir el GNL al lector le proporciona una breve descripción de los aspectos básicos de la industria de GNL. El segundo documento trata los aspectos de seguridad y protección en las operaciones de GNL. Un tercer documento, “El Equilibro de la Oferta-Demanda en Norte América y la Seguridad Energética: ¿un rol para el GNL?” presentará un análisis detallado de los motivos por los cuales se necesitarán mayores cantidad de GNL para satisfacer la demanda energética de los Estados Unidos. Estos tres documentos y una información adicional serán incluidos en un libro de datos completo, “Guía de GNL en Norteamérica”.

Se puede hacer una consulta rápida de los hechos relacionados con el GNL en el Apéndice 1, “Preguntas Frecuentes acerca de GNL”. El GNL ha sido transportado y utilizado con seguridad, tanto en los Estados Unidos como en el resto del mundo durante aproximadamente 40 años. Los Estados Unidos cuentan con el mayor número de instalaciones de GNL en el mundo situadas a lo largo del país cerca de poblaciones en donde más se necesita el gas natural. Nuestro análisis de los datos relacionados con los sistemas de seguridad y protección de GNL muestran un excelente historial de seguridad que es el resultado de varios factores.

En primer lugar, la industria ha tenido una evolución técnica y operativa que avala la seguridad y protección de sus operaciones. Los avances técnicos y operativos incluyen la ingeniería que sustentan las instalaciones de GNL, los procedimientos operativos y la competencia técnica del personal. En segundo lugar, las propiedades físicas y químicas de GNL son tales que los riesgos y peligros han sido suficientemente estudiados e incorporados a la tecnología y a las operaciones. Por último, la industria de GNL debe someterse a una combinación amplia de normas, códigos y reglamentos que garantizan su seguridad, y éstas han sido desarrolladas por la experiencia adquirida por la industria internacional y

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 11 – aplicadas a las instalaciones y operaciones de GNL en todas partes del mundo. El apego a los reglamentos asegura transparencia y responsabilidad. Este documento define y explica como se logra la seguridad y protección de GNL basado en un análisis amplio de datos técnicos y operativos. Nuestra conclusión es que se puede seguir transportando, almacenando y utilizando el GNL conforme a los sistemas de seguridad existentes siempre y cuando las normas y protocolos de seguridad y protección desarrollados por la industria se cumplan y se implementen con supervisión regulatoria.

El logro de este objetivo sirve a los intereses de la industria, los reguladores y el público en general, y permite que los consumidores aprovechen los beneficios de gas natural.

La conversión de gas natural a GNL, permite su transporte a través de los mares y grandes distancias que separan a los países consumidores de los países productores. El gas natural se utiliza en los hogares, en las instituciones públicas, en la agricultura y en la industria para cocinar, calentar, y generar electricidad. El gas natural es importante, no sólo como una fuente de energía limpia, pero también como la fuente de materia prima para la producción de plásticos, fibras, fertilizantes y muchos otros productos.

En la preparación de este documento se considero la información relacionada con las propiedades físicas de GNL, el historial de seguridad de las instalaciones y buques tanque, el impacto ambiental de las operaciones, los reglamentos y las agencias responsables de la seguridad y protección ambiental de la industria.

Los miembros de nuestro equipo han visitado varias instalaciones de GNL en los Estados Unidos y el Japón. Como resultado de este análisis integral concluimos que el GNL ha sido usado y puede seguirse usando con seguridad. Como se muestra en la Fig. 1, abajo, existen mejoras continuas a la infraestructura de seguridad, medio ambiente y protección. Este documento incluye las tecnologías, estrategias, recomendaciones y demás consideraciones claves utilizadas por la industria de GNL, así como por los reguladores y oficiales públicos encargados de la seguridad y protección de la población.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 12 – Fig. 1. Mejoras Continuas a la Infraestructura Ambiental y de Protección y Seguridad de GNL Aspectos de Seguridad en las Operaciones de GNL Con el fin de definir la seguridad en cuanto al GNL, debemos preguntar, ¿cuándo representa un riesgo el GNL? La industria de GNL está sujeta a las mismas consideraciones rutinarias con respecto a los riesgos que ocurren en cualquier actividad industrial. Los sistemas para disminuir los riesgos deben activarse para reducir la posibilidad de un riesgo ocupacional y así asegurar la protección de las poblaciones vecinas y el medio ambiente.

Al igual que cualquier otra industria, los operadores de GNL deben sujetarse a los reglamentos y a las normas y códigos locales y nacionales.

Más allá de cualquier consideración rutinaria sobre los riesgos industriales, el GNL presenta consideraciones de seguridad específicas. En el caso de que ocurriera un derrame accidental de GNL, la zona de seguridad que rodea la instalación protege a la población vecina de daños personales y daños a la propiedad. El único caso de un accidente con consecuencias para el público ocurrió en Cleveland, Ohio en 1944 (véase el Apéndice 6), y los resultados de la investigación de ese accidente contribuyeron al establecimiento de las normas de seguridad que se utilizan hoy en Normas Industriales Reglamentos Experiencia Industrial y Capacitación Diseño/Tecnología Seguridad, Protección, Integridad Ambiental

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 13 – día. En el curso de las últimas cuatro décadas, el incremento en el uso de GNL en el mundo conllevó un número de tecnologías y prácticas que se utilizarán en los Estados Unidos y Norte América conforme se vaya expandiendo la industria de GNL en la región. Generalmente las capas múltiples de protección establecen cuatro sistemas de seguridad críticas, todos ellos integrados por una combinación de normas industriales y apego al marco regulatorio, como se muestra en la Fig. 2. Fig. 2. Condiciones Críticas de Seguridad CONTENCIÓN PRIMARIA CONTENCIÓN SECUNDARIA SISTEMAS DE SEGURIDAD DISTANCIA DE SEPARACIÓN NORMAS INDUSTRIALES/MARCO REGULATORIO El sistema regulatorio sirve como guía para la industria, y permite que los oficiales públicos evalúen la seguridad, protección e impacto ambiental en la industria de GNL.

El cumplimiento de las regulaciones asegura la transparencia y responsabilidad frente al público.

Los cuatro requerimientos para obtener seguridad: contención primaria, contención secundaria, sistemas de seguridad y la distancia de separación se aplican a lo largo de la cadena de valor de GNL, desde su producción, licuefacción y transporte hasta su almacenamiento y regasificación. (El término “contención” se utiliza en este documento para significar el almacenamiento y aislamiento seguro de GNL.) Las siguientes secciones proporcionan una descrpcion de la cadena de valor de GNL, así como los detalles asociados con las medidas que se utilizan para mitigar los riesgos.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 14 – Contención Primaria.

El primer requisito de seguridad para la industria y el más importante es la contención de GNL. Esto se logra utilizando materiales apropiados en los tanques de almacenamiento y demás equipo, así como también por medio del diseño de ingeniería a lo largo de la cadena de valor. Contención Secundaria. Esta segunda capa de protección asegura la contención y aislamiento de GNL si llegara a ocurrir un derrame. En el caso de instalaciones en tierra, los diques y bermas que rodean los tanques de almacenamiento de líquidos capturan el producto en casos de derrame. En algunas instalaciones, un tanque de concreto reforzado rodea el tanque interno que normalmente almacena el GNL.

Como se explica más adelante, los sistemas de contención doble y completa usados en los tanques de almacenamiento en tierra pueden eliminar la necesidad de los diques y bermas.

Sistemas de Seguridad. Con la tercera capa protectora se espera minimizar el derrame de GNL y mitigar así los efectos del mismo. En este nivel de seguridad y protección, las operaciones de GNL utilizan sistemas tal como detectores de gas, líquidos e incendio o para poder identificar rápidamente cualquier violación a la contención y sistemas remotos y de paro automático para minimizar los efectos de los derrames en casos de falla. Los sistemas operativos (procedimientos, capacitación y capacidad de respuesta) ayudan a prevenir o mitigar los daños. El mantenimiento regular de dichos sistemas es vital para asegurar su confiabilidad.

Distancia de Separación. El reglamento federal siempre ha establecido que las instalaciones de GNL deben ubicarse a una distancia que ofrezca seguridad a las poblaciones, industrias y áreas públicas vecinas. Asimismo, se establecen zonas de seguridad que rodean los tanques buque de GNL mientras viajan dentro de aguas estadounidenses o cuando atracan en puerto. Las distancias de seguridad o zonas restringidas se basan en los datos de dispersión de vapores y contornos de la radiación térmica, así como otras consideraciones incluidas en el reglamento.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 15 – Normas de la Industria/Apego al Reglamento. Ningún sistema puede estar completo sin los procedimientos apropiados de operación y mantenimiento, el apego a los mismos y la capacitación necesaria del personal correspondiente. Organizaciones tal como la Society of Internacional Gas Tanker and Terminal Operators (SIGTTO), Gas Processors Association (GPA) y el Nacional Fire Protection Association (NFPA) publican guías basadas en las mejores prácticas de la industria. Los cuatro sistemas de seguridad descritos arriba junto con las normas de la industria y el apego al reglamento son vitales para continuar con el desempeño seguro de la industria de GNL.

También son esenciales si el objetivo es la participación más activa de GNL en los Estados Unidos, no solo en cuanto a la seguridad energética, sino también para poner al alcance de la sociedad en general los beneficios económicos de GNL.

Propiedades de GNL y Riesgos Potenciales. Con el fin de considerar si el GNL es o no un riesgo, debemos comprender las propiedades de GNL y las condiciones que deben existir para que ocurran daños específicos. Propiedades de GNL El gas natural producido en el cabezal del pozo se compone de metano, etano, propano e hidrocarburos más pesados, así como cantidades pequeñas de nitrógeno, helio, dióxido de carbón, compuestos de azufre y agua. El GNL es Gas Natural Licuado. El proceso de licuefacción requiere de un tratamiento inicial al flujo de gas natural para remover impurezas como el agua, nitrógeno, anhídrido carbónico, sulfhídrico y otros compuestos del azufre.

Al remover dichas impurezas, no se pueden formar sólidos cuando se refrigera el gas. En ese momento el producto satisface las especificaciones de calidad para los usuarios finales de GNL. El gas natural previamente tratado se licua a una temperatura de aproximadamente - 256˚F (-160˚C) y queda listo para ser almacenado o transportado. El GNL solo ocupa 1/600 parte del volumen que se requiere para una cantidad comparable de gas natural a temperatura ambiente y presión atmosférica normal. Dado que el GNL es un líquido extremadamente frío resultado de la refrigeración, no se almacena

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 16 – bajo presión. La percepción equivocada común es que el GNL es una sustancia bajo presión, y ésto ha contribuido a la creencia de que es una sustancia peligrosa. Bajo condiciones de presión atmosférica normal, el GNL es un líquido criogénico3 claro, no corrosivo y no tóxico. Es inodoro, de hecho para poder detectar derrames de gas natural provenientes de los calentadores de agua y otros equipos de gas natural, se le deben añadir odorantes al metano antes de que el GNL sea entregado a los distribuidores locales de gas. El gas natural (el metano) no es toxico, sin embargo, al igual que cualquier otro material gaseoso que no sea el aire o el oxígeno, el gas natural vaporizado de GNL puede causar asfixia debido a la falta de oxigeno cuando se extiende en forma concentrada en áreas cerradas y sin ventilación.

La densidad de GNL es de aproximadamente 3.9 libras por galón, comparado con la densidad del agua, que es de aproximadamente 8.3 libras por galón. Por tanto, debido a que es más liviano que el agua, al derramarse sobre el agua, éste flota y se vaporiza rápidamente. De no manejarse adecuadamente conforme a los sistemas de seguridad, al regresar a su fase de gas, los vapores emitidos por el GNL pueden ser inflamables y explosivos, pero sólo bajo las condiciones que ya son bien conocidas. Sin embargo, las medidas de seguridad y protección previstas en los diseños de ingeniería, las tecnologías y los procedimientos operativos de las instalaciones de GNL reducen significativamente estos riesgos.

El nivel de inflamabilidad es el rango entre las concentraciones mínimas y máximas de vapor (porcentaje por volumen) en el cual el aire y los vapores de GNL forman una mezcla inflamable que puede alcanzar el punto de ignición. La Fig. 3, abajo, muestra que los límites superiores e inferiores de inflamabilidad del metano, el componente dominante del vapor de GNL, son del 5 y 15 por ciento 3 El término criogénico significa temperaturas muy bajas, generalmente por debajo de -100˚F

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 17 – por volumen respectivamente.

Cuando la concentración del fluido excede su límite superior de inflamabilidad, no podrá quemarse debido a que no hay suficiente oxígeno. Esta condición puede existir, por ejemplo, en un tanque de almacenamiento cerrado y seguro en donde la concentración del vapor contiene aproximadamente 100 por ciento de metano. Cuando la concentración del fluido es menor que el límite inferior de inflamabilidad, no podrá quemarse debido a que no hay suficiente metano. Un ejemplo es el derrame de pequeñas cantidades de GNL en un área bien ventilada. En esta situación, el vapor de GNL se mezcla rápidamente con el aire y se disipa en una concentración menor al 5 por ciento.

Fig. 3. Rango Inflamable del Metano (GNL) Una comparación de las propiedades de GNL con las de otros combustibles líquidos como lo muestra la Tabla 1, abajo, también indica que el Límite Inferior de ALTA CONCENTRACION No Hay Combustion Inflammable Muy Ligero-No hay combustion 100% Límite Superior de Inflamabilidad, 15% Límite Inferior de Inflamabilidad, 5% 0%

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 18 – Inflamabilidad de GNL es generalmente más alto que el de otros líquidos, o sea que para que hubiera ignición se necesitarían más vapores de GNL (en un área específica), comparado con el GLP o la gasolina. Tabla 1. Comparación de las Propiedades de los Combustibles Líquidos Propiedades GNL Gas Licuado del Petróleo (GLP) Gasolina “fuel oil” Tóxico No No Si Si Carcinógeno No No Si Si Vapor Inflamable Si Si Si Si Forma Nubes de Vapor Si Si Si No Asfixia Si, pero dentro de una nube de vapor Igual que el GNL Si Si Temperatura Extremadamente Fría Si Si, cuando se refrigera No No Otros Riesgos a la Salud Ninguno Ninguno Irritación a los ojos, narcosis, nausea, otros Igual que la gasolina Punto de Destello4 (°F) -306 -156 -50 140 Punto de Ebullición (°F) -256 -44 90 400 Rango de Inflamabilidad en el aire, % 5-15 2.1-9.5 1.3-6 N/A Presión almacenada Atmosférica Bajo presión (atmosférica si se refrigera) Atmosférica Atmosférica Comportamiento en casos de derrame Se evapora formando “nubes” visibles.

Partes de las nubes pueden ser inflamables o explosivas bajo ciertas condiciones. Se evapora formando nubes de vapor que pueden ser inflamables o explosivas bajo ciertas condiciones. Se evapora formando charcos inflamables; tendrá que limpiarse.

Igual que la gasolina. Fuente: Se basa en: Lewis, William W., James P. Lewis y Patricia Outtrim, PTL, “LNG Facilities – The Real Risk,” American Institute of Chemical Engineers, New Orleans, April 2003, modificado por fuentes de la industria. El gas metano alcanza el punto de ignición únicamente cuando la proporción o mezcla del vapor de gas al aire queda dentro del rango limitado de inflamabilidad. 4 “Punto de destello” significa la temperatura mínima necesaria para que el liquido expida vapor dentro de una probeta de prueba en concentraciones suficientes para crear una mezcla de ignición con el aire cerca de la superficie del líquido.

OSHA 1910.106.

http://www.ilpi.com/msds/ref/flashpoint.html.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 19 – Un riesgo frecuentemente esperado es la ignición a causa de flamas o chispas y por tanto, las instalaciones de GNL se diseñan y operan bajo normas y procedimientos que eliminan este riesgo y de llegar a existir flamas o chispas, cuentan con suficientes sistemas de detección y protección en contra del incendio. La temperatura de auto ignición es la temperatura más baja en la que el vapor de gas inflamable puede arder de forma espontánea sin necesidad de una fuente de ignición después de varios minutos de exposición a una fuente de calor.

Una temperatura mayor a la temperatura de auto ignición causará la ignición después de un período de exposición menor. Con respecto a las temperaturas muy altas dentro del rango de inflamabilidad, la ignición puede ser virtualmente instantánea. La temperatura de auto ignición queda por arriba de los 1000˚F (540˚C) en cuanto a los vapores del metano derivados de GNL y una mezcla de combustible y aire de aproximadamente el 10 por ciento de metano en el aire (aproximadamente en el medio del 1-15 por ciento del límite de inflamabilidad) a presión atmosférica. Esta temperatura extremadamente alta requiere una fuente importante de radiación termal, calor o una superficie caliente.

Si un derrame de GNL en tierra o agua que produzca vapor de gas inflamable no encuentra una fuente de ignición (flama, chispa o fuente de calor de por lo menos 1000˚F [540˚]), entonces el vapor generalmente se dispersa en la atmósfera y no ocurre un incendio. Cuando se compara con otros combustibles líquidos, el vapor de GNL (el metano) necesita una temperatura muy alta para que ocurra el auto ignición, como lo muestra la Tabla 2.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 20 – Tabla 2. Temperaturas de Auto Ignición de Combustibles Líquidos Combustible Temperatura de Auto Ignición, o F GNL (principalmente el metano) 1004 GLP 850-950 Etanol 793 Metanol 867 Gasolina 495 Combustible Diesel Aprox. 600 Fuente: New York Energy Planning Board, Report on Issues Regarding the Existing New York Liquefied Natural Gas Moratorium, November 1998 Las inquietudes relacionadas con la seguridad de GNL frecuentemente muestran la confusión que existe entre el GNL y otros combustibles y materiales. Nuestro primer documento informativo, “Introducción al GNL”, explica las diferencias entre el GNL y sustancias como el gas licuado del petróleo (GLP) y los líquidos de gas natural (LGN).

El GNL también es muy diferente a la gasolina refinada del petróleo crudo. Todos estos combustibles se pueden usar de forma segura, siempre que se utilicen bajo sistemas de seguridad y protección ambiental. En los Estados Unidos, millones de veces al año se cargan los automóviles y camiones con gasolina, se usa el GLP (el propano) en asadores y el metano para calentar los hogares, sin que esto ocasione incidentes de seguridad serios.

En resumen, el GNL es una sustancia extremadamente fría, no tóxica, no corrosiva que se transfiere y almacena bajo presión atmosférica, se refrigera y no se presuriza, lo que permite que el GNL sea un método efectivo y económico de transportar grandes volúmenes de gas natural a grandes distancias. El GNL presenta pocos peligros siempre que se contenga en tanques de almacenamiento, ductos y equipos diseñados para soportar la condición criogénica de GNL. Sin embargo, como ya se ha descrito en este documento, los vapores derivados de GNL que resulten de un derrame incontrolable pueden ser peligrosos dentro de los

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 21 – límites de las propiedades claves de GNL y sus vapores, el rango de inflamabilidad y el contacto con fuentes de ignición. Tipos de Riesgos Asociados con el GNL5 Los riesgos potenciales que más preocupan a los operadores de instalaciones de GNL y a las comunidades vecinas surgen de las propiedades básicas de gas natural. La contención primaria, la contención secundaria, los sistemas de seguridad y la distancia de separación proporcionan múltiples capas de protección. Estas medidas ofrecen protección en contra de los peligros asociados con el GNL.

Explosión. Puede ocurrir una explosión cuando una sustancia cambia de estado químico rápidamente, es decir, cuando prenda fuego o cuando en su estado presurizado haya derrames que no se puedan controlar, y para que ocurra un derrame incontrolable debe existir una falla estructural, por ejemplo, una perforación en el contenedor o una rotura dentro del contenedor. Los tanques de GNL almacenan el líquido a temperaturas muy bajas de aproximadamente -256˚ (-160˚C) y por tanto, no requiere presión para mantener su condición líquida. Los sistemas sofisticados de contención no permiten que el líquido entre en contacto con fuentes de ignición.

Debido a que el GNL se almacena a presión atmosférica, o sea sin presión, no podría ocurrir una explosión inmediata si se llegara a perforar el contenedor.

Nubes de Vapor. Al dejar el contenedor de temperatura controlada, el GNL comienza a calentarse y regresa a su estado gaseoso. Inicialmente el gas es más frío y más pesado que el aire que lo rodea, y esto crea una neblina o nube de vapor sobre el líquido liberado. Conforme se calienta el gas, se mezcla con el aire y comienza a dispersarse. La nube de vapor prenderá fuego únicamente si se encuentra con una fuente de ignición mientras guarda su concentración entro del rango de inflamabilidad. Los sistemas de seguridad y procedimientos operativos existen para minimizar la probabilidad de que esto no ocurra.

5 Gran parte del material en esta sección se tomó del reporte del New York Energy Planning Board: “Report on Issues Regarding the Existing New York Liquefied Natural Gas Moratorium”, November 1998.

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 22 – Líquido Congelante. De llegar a liberarse el GNL, el contacto humano directo con el líquido criogénico congelaría el punto de contacto. Por tanto, los sistemas de contención que rodean los tanques de almacenamiento de GNL son diseñados para contener hasta el 110 por ciento del contenido del tanque, y los sistemas de contención separan al tanque de otros equipos. Asimismo, antes de entrar en áreas de riesgo potencial, todo el personal de la instalación debe utilizar guantes, máscaras y demás ropa de seguridad para protegerse del líquido congelado.

Como resultado, cualquier riesgo potencial quedaría restringido dentro de los límites de la instalación y no afectaría a las comunidades vecinas.

Rollover”. Cuando múltiples suministros de diferentes densidades de GNL se cargan a un tanque, inicialmente no se mezclan, por lo contrario se acomodan en capas o estratos inestables dentro del tanque. Después de un tiempo estos estratos podrían cambiar de posición espontáneamente para tratar de estabilizar el líquido en el tanque. Cuando la capa inferior de GNL se calienta como consecuencia del calentamiento normal cambia de densidad hasta hacerse más liviana que la primera capa. En ese momento ocurre el fenómeno de “rollover”. El volumen del líquido y la regasificación repentina de GNL podrían ser tan grandes como para no poder liberarse a través de las válvulas de escape de un tanque normal.

El exceso de presión podría resultar en roturas u otras fallas estructurales del tanque. Para prevenir la estratificación, los operadores que descargan un buque tanque de GNL deben medir la densidad de la carga y de ser necesario, deben ajustar los procedimientos de descarga. Los tanques de GNL cuentan con sistemas de protección en contra del “rollover”, los cuales incluyen censores de distribución de temperatura y sistemas de bomba6 .

Fase de Transición Acelerada. Debido a que es menos denso que el agua, al ser liberado sobre el agua, el GNL flota y se vaporiza. Si se liberan grandes volúmenes de GNL sobre el agua podría vaporizarse muy rápidamente, causando 6 Welker J. R. y Sliepcevich C.M, Radiation, Heat Flux, and Overpressure in LNG Tanks, Proceedings of the International Conference on LNG Importation and Terminal Safety, Boston (1972).

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 23 – así una fase de transición acelerada (RPT por sus siglas en inglés)7 . La temperatura del agua y la presencia de una sustancia que no sea el metano también podrían causar un posible RPT, mismo que ocurre únicamente cuando se mezcla el GNL con el agua.

Los RPT varían en intensidad, desde un pequeño “pop” hasta ráfagas importantes con potencial para dañar estructuras ligeras. Otros líquidos que cuentan con grandes diferencias de temperatura y puntos de ebullición pueden crear incidentes similares cuando se mezclan entre sí. Terremotos y Terrorismo. Los riesgos inesperados de los terremotos y el terrorismo se discuten en el Apéndice 5: Percepción de Riesgo. ¿Cómo se Logra la Seguridad y Confiabilidad en la Cadena de Valor de GNL?

La industria de GNL ha estado operando en el mundo por más de 40 años, y en ese tiempo se han tenido muy pocos accidentes de seguridad (véase el Apéndice 6). Existen ciertos riesgos asociados con las operaciones cotidianas en cualquier tipo de industria, así como riesgos definidos relacionados con la construcción de instalaciones. El presente reporte no toma en cuenta los riesgos de trabajo o aquellos relacionados con la construcción de instalaciones importantes. En los Estados Unidos y en otros países, las políticas y reglamentos federales, estatales y locales existen con el fin de proteger a los lugares de trabajo industriales y los sitios de construcción, y a veces hasta para eliminar el tiempo perdido debido a accidentes y daños.

Nuestro reporte se enfoca en las propiedades de GNL, así como en los riesgos y daños específicos que podrían ocurrir como consecuencia de dichas propiedades, así como en la seguridad y protección de las instalaciones de GNL. Los principales riesgos potenciales de GNL y sus vapores han sido identificados, analizados y tomados en cuenta con el fin de poder certificar la seguridad en diseño, construcción y operación y mantenimiento, y para prevenir o mitigar la probabilidad de algún riesgo. Los procesos de prevención y mitigación también han sido 7 Hashemi H. T., West H.H. and Slipecevich C.M., LNG/Water Explosions: A Distributed Source, Proceedings of the 27th Annual Petroleum Mechanical Engineering Conference (1972).

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 24 – identificados, y se implementan a fin de reducir la probabilidad de un riesgo. El apego al reglamento, los códigos y prácticas de operación hacen que las probabilidades de accidentes relacionados con algún riesgo sean extremadamente bajas. Mucho se ha logrado con respecto al diseño e ingeniería de las instalaciones de GNL como para tratar los riesgos y daños asociados con el GNL. El diseño y la ingeniería de las instalaciones de GNL muestran una experiencia amplia y existe la certeza que el historial de seguridad de los últimos 40 años continuará en el futuro para que la sociedad pueda beneficiarse de gas natural en calidad de combustible fósil seguro y limpio.

Breve descripción de la Cadena de Valor de GNL La cadena de valor de GNL establecida en el mundo se detalla en nuestro primer documento informativo, “Introducción al GNL” (véase la Fig. 4):
  • Producción de gas natural, el proceso de exploración y producción de gas natural para su entrega a una planta procesadora.
  • Licuefacción, la conversión de gas natural a un estado líquido para su transporte por medio de buques tanque.
  • Transportación, el envío de GNL en buques especializados para su entrega a los mercados.
  • Regasificación, la conversión de GNL a su fase gaseosa y el paso del líquido criogénico por los vaporizadores.
  • Distribución y entrega de gas natural a través del sistema de ductos de gas del país y su distribución a los usuarios finales. Fig. 4. La cadena de valor de GNL Campo de Gas Instalación de licuefacción Tanque de Almacenamiento de GNL Buque Tanque de GNL Tanque de Almacenamiento de GNL Vaporizadores al Sistema de Ductos Región Productora Región Consumidora Fuente: CMS Energy

Sistemas de Seguridad y Protección de GNL - 25 – El almacenamiento es el enfoque principal en materia de seguridad y protección. Después de haberse licuado el gas natural, se almacena antes de ser transportado o se carga directamente al buque tanque. En apego al reglamento del “International Maritime Organization” y con el fin de garantizar el transporte marítimo seguro de GNL, los buques tanque de GNL deben contar con casco doble. Las terminales receptoras de GNL y las instalaciones de regasificación almacenan el GNL antes de ser regasificado y transportado a través de los ductos. La Cadena de Valor de GNL Utilizada en los Estados Unidos Existen pocas diferencias entre los Estados Unidos y otros países que utilizan el GNL excepto por la importación de GNL que no ha sido significativa como en otros países debido a que el GNL constituye una proporción pequeña de la basa doméstica de gas natural y también porque no se han construido nuevas instalaciones para la recepción de GNL desde la década de 1970.

El bajo nivel de actividad de la industria de GNL a lo largo de los años y la poca familiaridad con este combustible tienen varias implicaciones. La primera es que las instalaciones nuevas para la importación de GNL en los Estados Unidos se verán beneficiadas por la experiencia adquirida en otros países con respecto a los materiales y las tecnologías utilizadas en la construcción de los tanques de almacenamiento de GNL en terminales receptoras en tierra, así como las ideas que han surgido respecto de las instalaciones receptoras y las de regasificación mar adentro y el diseño de buques nuevos.

En segundo lugar, las prácticas de operación, tanto en las instalaciones de GNL actuales como en las del futuro reflejan los conocimientos de la experiencia adquirida y, en tercer lugar, el marco regulatorio estadounidense se beneficiara de las nuevas tecnologías, materiales y prácticas que actualmente se comparten en el mundo. Finalmente, la educación del público con respecto a las propiedades de GNL es un factor crítico.

La mayoría de las instalaciones en los Estados Unidos se utilizan para licuar y almacenar las reservas de “peakshaving” o son instalaciones satélites de almacenamiento o terminales de importación marítima. En los Estados Unidos, solo hay una planta de licuefacción de cargas base (“baseload”).

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