Layout di un Tank Farm Criogenico: Pianificare un Sito con Più Serbatoi
Pianifica il layout del tank farm criogenico: raggruppamento prodotti, separazione ossigeno, accesso autocisterne e collettori. Verifica il sito.
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Il layout di un tank farm criogenico è il piano di sito che stabilisce dove collocare ogni serbatoio, vaporizzatore, punto di riempimento e percorso stradale. È determinato dal raggruppamento dei prodotti, dalla separazione da edifici e fonti di innesco, dall'accesso delle autocisterne e dal drenaggio. Le distanze di separazione derivano dalla normativa nazionale e dalla norma applicabile, quindi vanno confermate con l'autorità locale.
Il layout è una delle poche decisioni di un sito gas praticamente definitiva. Fondazioni, sottoservizi interrati, geometria stradale e posizione del punto di riempimento sono tutti elementi costosi da spostare una volta gettato il calcestruzzo. Un impianto progettato per due serbatoi che in seguito ne richiede cinque finisce spesso con un percorso di traffico compromesso o un serbatoio in una posizione che limita i lavori futuri.
Cos'è il layout di un tank farm criogenico e cosa definisce?
Un tank farm, in questo contesto, è qualsiasi sito che ospita più di un serbatoio criogenico o di gas in pressione: il sito di un cliente di frazionamento aria con azoto liquido e ossigeno liquido, una stazione satellite LNG, un impianto di riempimento LPG, o il terminale di riempimento di un distributore. Il layout è la disposizione concordata di tutte le apparecchiature fisse più i percorsi di movimento intorno ad esse.
Un layout completo di tank farm criogenico definisce normalmente quanto segue.
- Posizione, orientamento e fondazione di ogni serbatoio, con il suo peso a vuoto e a pieno carico
- Distanze tra i serbatoi e tra i serbatoi e gli edifici, i confini del sito, le fonti di innesco e le aree occupate
- Il punto di riempimento per ogni prodotto e la posizione di stazionamento dell'autocisterna di consegna
- Geometria stradale: approccio, raggio di sterzata, area di manovra e percorso di uscita
- Posizione e spaziatura dei vaporizzatori e la zona in cui il ghiaccio può cadere o l'acqua di fusione può raccogliersi
- Percorsi delle tubazioni, collettori, valvole di intercettazione e punti di scarico dei dispositivi di sicurezza
- Spazio riservato per futuri serbatoi e per l'accesso di manutenzione
Come si decidono le distanze di separazione in un tank farm criogenico?
È la domanda che i clienti pongono per prima, ed è quella a cui non si può rispondere con un singolo numero. Le distanze di separazione sono fissate dalla normativa nazionale in vigore nel sito di installazione e dalla norma a cui l'impianto è progettato, e devono essere confermate con l'autorità locale o l'organismo notificato che gestisce il permesso. Non esiste una cifra in metri universale valida ovunque.
La distanza applicabile al vostro sito dipende da una combinazione dei seguenti fattori.
- Il prodotto: ossidante (ossigeno liquido), infiammabile (LNG, LPG), o inerte (azoto liquido, argon liquido, e LCO2, che presenta considerazioni proprie di asfissia)
- La quantità stoccata e la pressione massima di esercizio ammissibile del serbatoio
- Cosa si trova dall'altro lato dello spazio: un confine del sito, una strada pubblica, un edificio occupato, una sala controllo, una presa d'aria, una fonte di innesco fissa o un altro serbatoio
- Se viene utilizzata una parete o barriera tagliafuoco certificata, che in molti codici nazionali consente una distanza ridotta
- La norma di progetto applicata al serbatoio, ad esempio EN 13458 per i recipienti criogenici statici a isolamento sottovuoto
La regola pratica è semplice. Non copiare una cifra di distanza da un impianto in un altro paese o da una brochure di un fornitore. Fai rivedere il piano di sito da un ingegnere competente nel regime normativo locale e ottieni la posizione scritta dell'autorità prima che venga gettata la fondazione.
KAF Cryogenics fornisce la parte relativa alle apparecchiature di questo esercizio: disegni di disposizione generale, pesi a vuoto e in esercizio, dettagli di bocchelli e connessioni, dati di scarico dei dispositivi di sicurezza e il fascicolo di certificazione per ogni serbatoio. La progettazione del sito e il permesso restano di responsabilità dell'operatore e dell'ingegnere locale, ma questi necessitano di dati accurati sulle apparecchiature per svolgere il lavoro.
Come raggruppare i serbatoi per prodotto in un sito con più serbatoi?
Raggruppa i recipienti prima per carattere di pericolo e poi per convenienza operativa. Un layout comodo ma che mescola prodotti incompatibili crea un rischio permanente che nessuna procedura elimina del tutto.
- Gruppo inerte: azoto liquido e argon liquido. Il pericolo principale è lo spostamento di ossigeno in aree chiuse o depresse, oltre alle ustioni da freddo al contatto
- Gruppo ossidante: ossigeno liquido. Mantieni una separazione netta da prodotti infiammabili, olio e grasso, e da pavimentazioni combustibili
- Gruppo infiammabile: LNG e LPG. Il comportamento del vapore, le fonti di innesco e il drenaggio dominano le decisioni di layout in questo gruppo
- LCO2: non infiammabile e non ossidante, ma un gas pesante che si accumula a livello basso, quindi pozzetti, canaline e seminterrati vicino al serbatoio richiedono particolare attenzione
Perché l'ossigeno liquido va tenuto lontano da prodotti infiammabili e materiale organico?
L'ossigeno liquido non brucia, ma rende quasi tutto il resto molto più infiammabile. Una perdita innalza la concentrazione di ossigeno nell'aria circostante e si infiltra in qualsiasi materiale poroso sotto il punto di riempimento. Asfalto, film oleosi, grasso, tessuti e detriti generici del sito diventano tutti gravi rischi di incendio quando saturi di ossigeno, e una fonte di innesco che sarebbe innocua in aria normale diventa sufficiente.
Le conseguenze pratiche di layout per l'area dell'ossigeno liquido includono quanto segue.
- Calcestruzzo, non asfalto, sotto il serbatoio, il punto di riempimento e la posizione di stazionamento dell'autocisterna
- Nessun separatore d'olio, scarico, canalina o pozzetto che possa convogliare altrove nel sito un liquido o gas arricchito di ossigeno
- Disciplina di pulizia: nessun combustibile stoccato, pallet, fusti o vegetazione nell'area dell'ossigeno
- Separazione netta da LNG, LPG, deposito carburante e parcheggio veicoli
Il problema speculare è la carenza di ossigeno intorno ai serbatoi di azoto e argon, dove un gas inodore e incolore sposta l'aria respirabile in uno spazio chiuso.
Quanto spazio richiede un'autocisterna di consegna in un layout tank farm?
Il movimento dei veicoli è il vincolo di layout più spesso sottovalutato. Un'autocisterna criogenica è lunga, pesante e lenta nelle manovre, e deve raggiungere il punto di riempimento con il tubo flessibile che porta a bordo, non con quello che il sito preferirebbe.
Verifica questi elementi rispetto ai veicoli reali che serviranno il sito.
- Raggio di sterzata e ingombro di manovra per il veicolo più lungo previsto, verificato con un modello e non stimato a occhio
- Un percorso passante o a senso unico dove possibile, così da evitare retromarce accanto a serbatoi occupati
- La portata del tubo flessibile dalla posizione di stazionamento dell'autocisterna a ogni punto di riempimento, considerando il percorso del tubo e non la distanza in linea retta
- Un'area di stazionamento piana e drenata con cunei per ruote, un punto di messa a terra ed equipotenzialità e una linea di vista libera per l'autista
- Un percorso di fuga libero per l'autista in entrambe le direzioni rispetto al punto di riempimento
- Franco in altezza: cavi, ponti tubazioni, tettoie e pali di illuminazione
I serbatoi criogenici multipli vanno collegati tramite collettore comune?
Collettorare significa collegare due o più recipienti a un collettore liquido o gas comune in modo che alimentino lo stesso sistema a valle. È una buona soluzione per capacità e ridondanza, ma diventa problematica se la filosofia di intercettazione non è progettata correttamente.
Gli argomenti a favore del collegamento a collettore comune includono quanto segue.
- Un serbatoio può essere messo fuori servizio per ispezione o lavori sul vuoto mentre la fornitura continua
- La domanda di picco può essere soddisfatta dalla capacità combinata invece che sovradimensionando un singolo serbatoio
- Un unico vaporizzatore a valle e un treno di controllo pressione possono servire l'intero gruppo
I punti di progetto da gestire con attenzione sono altrettanto chiari.
- Ogni serbatoio mantiene i propri dispositivi di sicurezza; un collettore comune non sostituisce mai la protezione individuale
- Le valvole di intercettazione devono permettere di isolare, bloccare e drenare completamente ogni serbatoio senza disturbare gli altri
- Differenze di pressione tra i serbatoi possono spingere il liquido da uno all'altro; valvole di ritegno e una procedura operativa concordata prevengono questo fenomeno
- Serbatoi con diversa pressione massima di esercizio ammissibile su un collettore comune richiedono una protezione esplicita per l'unità con la classe di pressione più bassa
- Il dimensionamento delle linee e l'isolamento devono essere adatti alla portata combinata, non alla portata di un singolo serbatoio
Quando conviene invece usare linee separate
Se i serbatoi contengono prodotti diversi, servono utenze diverse o appartengono a classi di pressione differenti, le linee separate sono di solito più semplici e più facili da isolare. Il collettore comune giustifica la sua complessità quando i serbatoi sono identici per prodotto e classe di pressione e servono la stessa domanda.
Dove vanno posizionati i vaporizzatori in un layout tank farm criogenico?
I vaporizzatori atmosferici prelevano il calore dall'aria circostante. Se posizionati troppo vicini tra loro, o racchiusi da pareti e apparecchiature, si privano a vicenda di aria calda, ghiacciano più rapidamente ed erogano gas al di sotto della temperatura richiesta. Il posizionamento è quindi una questione di capacità, non solo di spazio.
- Lascia libera circolazione d'aria su tutti i lati e dall'alto, seguendo le indicazioni di spaziatura del costruttore
- Pianifica coppie di unità in servizio e in riserva con cambio automatico così che ogni unità possa sbrinarsi; il funzionamento continuo di una singola unità è la causa più comune di scarse prestazioni
- Lascia una zona drenata sotto e intorno a ogni unità per l'acqua di fusione e il ghiaccio in caduta, e mantieni i percorsi pedonali fuori da quella zona
- Tieni i vaporizzatori lontani dalle prese d'aria degli edifici, dagli ingressi occupati, dai pozzetti e dalle canaline
- Riserva l'accesso per la disghiacciatura, l'ispezione e l'eventuale sostituzione di una singola unità senza smontare l'intera batteria
Come pianificare il terreno, il drenaggio e il bacino di contenimento?
Il liquido criogenico che raggiunge il terreno evapora rapidamente e produce un grande volume di gas molto freddo, inizialmente denso. Il layout decide dove va quel gas e dove scorre l'eventuale liquido.
- Inclina la superficie in modo che una perdita scorra lontano da supporti dei serbatoi, fondazioni, percorsi dei cavi ed edifici occupati
- Evita pozzetti, canaline, seminterrati, camere di ispezione e punti bassi chiusi vicino a serbatoi e punti di riempimento, poiché il vapore freddo e denso si accumula lì
- Usa una pavimentazione adatta al prodotto, con calcestruzzo sotto le aree di riempimento e stazionamento dell'ossigeno liquido
- Prevedi un bacino di contenimento dove la normativa nazionale lo richiede per il prodotto in questione, e conferma il requisito invece di darlo per scontato
- Progetta le fondazioni per il peso operativo pieno del serbatoio più i carichi da vento e sismici applicabili al sito
Quanto spazio lasciare per futuri serbatoi?
La maggior parte dei siti gas cresce nel tempo. Un layout che riserva un'impronta definita per uno o due serbatoi aggiuntivi, con connessioni predisposte e un percorso stradale che funziona già per il sito ampliato, costa molto poco in fase di progetto e fa risparmiare molto in seguito.
- Riserva un'impronta completa per ogni futuro serbatoio, incluso l'accesso per manutenzione e sollevamento, non solo il diametro del mantello
- Instrada il collettore principale in modo che una derivazione per un futuro serbatoio non richieda di svuotare e tagliare la linea esistente
- Mantieni il percorso dell'autocisterna valido per il sito ampliato, non solo per quello attuale
- Registra l'area riservata sul piano di sito controllato, così da evitare che venga gradualmente occupata da stoccaggio o parcheggio
Il fasaggio dipende anche dalla rapidità con cui le apparecchiature possono essere consegnate. KAF Cryogenics fornisce recipienti sia nuovi a specifica sia come unità usate certificate, sottoposte a ispezione, controlli non distruttivi e prove di vuoto e pressione, vendute con fascicolo documentale e garanzia scritta. Le unità usate certificate possono spesso essere consegnate da magazzino in settimane, mentre la nuova fabbricazione richiede mesi, il che permette a un operatore di anticipare una fase di espansione quando la domanda si muove più velocemente del piano originale.
Domande frequenti
Quale distanza di separazione è richiesta tra due serbatoi criogenici?
Non esiste una cifra unica valida ovunque. La distanza richiesta è fissata dalla normativa nazionale in vigore nel sito di installazione e dalla norma a cui l'impianto è progettato, e dipende dal prodotto, dalla quantità stoccata, dalla classe di pressione e da cosa si trova dall'altro lato dello spazio. Conferma la distanza applicabile con l'autorità locale o l'organismo notificato prima di progettare la fondazione.
Serbatoi di ossigeno liquido e LNG possono essere installati nello stesso tank farm?
Sì, molti siti ospitano entrambi, ma sono pianificati come aree separate con propri punti di riempimento e accesso, e con la separazione o barriera richiesta dalla normativa nazionale. L'ossigeno liquido aumenta fortemente l'infiammabilità degli idrocarburi e del materiale organico, quindi mescolare le due aree o condividere una posizione di stazionamento per l'autocisterna non è appropriato.
I serbatoi criogenici collegati a collettore comune necessitano comunque di valvole di sicurezza individuali?
Sì. Ogni serbatoio mantiene la propria protezione di sicurezza a prescindere da come è collegato a valle. Un collettore comune non protegge un singolo serbatoio che è stato isolato, e le valvole di intercettazione devono essere disposte in modo che un serbatoio non possa mai essere chiuso senza il suo percorso di sicurezza.
Quanto spazio richiede un vaporizzatore atmosferico intorno a se?
Segui le indicazioni di spaziatura del costruttore per il modello specifico, poiché il franco richiesto dipende dalla geometria delle alette e dalla portata nominale dell'unità. Il principio di layout resta costante: libera circolazione d'aria su tutti i lati, nessuna ricircolazione di aria fredda scaricata tra le unità, una zona drenata per acqua di fusione e ghiaccio, e una disposizione in servizio e riserva così che ogni unità possa sbrinarsi.
Che superficie di terreno va usata sotto un serbatoio e un punto di riempimento di ossigeno liquido?
Il calcestruzzo è la scelta normale sotto i serbatoi di ossigeno liquido, i punti di riempimento e l'area di stazionamento dell'autocisterna. L'asfalto e altre pavimentazioni a base di idrocarburi possono assorbire l'ossigeno liquido versato e diventare un grave rischio di incendio. L'area va inoltre mantenuta libera da olio, grasso, vegetazione e combustibili stoccati.
Quali dati sulle apparecchiature servono a un ingegnere civile per progettare le fondazioni dei serbatoi?
L'ingegnere necessita del peso a vuoto e in esercizio, della posizione dei supporti e del carico per supporto, delle dimensioni complessive, della posizione dei bocchelli, dell'orientamento di scarico dei dispositivi di sicurezza e delle condizioni di progetto vento e sisma applicabili. KAF Cryogenics fornisce disegni di disposizione generale e questi dati con ogni serbatoio, così che la progettazione del sito possa procedere in modo accurato.
Quanto spazio va riservato per futuri serbatoi criogenici?
Riserva un'impronta completa per ogni futuro serbatoio pianificato, incluso l'accesso per manutenzione e sollevamento e non solo il diametro del mantello, e verifica che il percorso dell'autocisterna e il collettore principale funzionino ancora nella configurazione ampliata. Segnare l'area riservata sul piano di sito controllato ne impedisce l'assorbimento graduale da parte di stoccaggio o parcheggio.
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