Layout de Parque de Tanques: Planejar um Local com Vários Tanques Criogênicos
Planeje o layout de um parque de tanques criogênicos: agrupamento por produto, oxigênio, acesso de cisternas, coletores, vaporizadores e drenagem do piso.
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O layout de um parque de tanques criogênicos é a planta do local que fixa a posição de cada tanque, vaporizador, ponto de enchimento e via de circulação. Depende do agrupamento por produto, do afastamento a edifícios e fontes de ignição, do acesso das cisternas e da drenagem. As distâncias de separação decorrem da regulamentação nacional e da norma aplicável, por isso devem ser confirmadas junto da autoridade local.
O layout é uma das poucas decisões de um local de gases que é, na prática, permanente. Fundações, redes enterradas, geometria viária e a posição do ponto de enchimento são todas dispendiosas de deslocar depois de o concreto ser lançado. Uma instalação projetada para dois tanques que mais tarde precisa de cinco acaba normalmente com um percurso de circulação comprometido ou com um recipiente numa posição que limita trabalhos futuros.
Este guia percorre as questões que um gerente de projeto ou um engenheiro de instalação deve responder antes de emitir o primeiro desenho, desde o agrupamento dos recipientes por produto até à reserva de espaço para expansão.
O que é o layout de um parque de tanques criogênicos e o que define?
Um parque de tanques, neste contexto, é qualquer local que detenha mais do que um recipiente a granel de gás criogênico ou sob pressão: um local de cliente de separação de ar com nitrogênio líquido e oxigênio líquido, uma estação satélite de GNL, um centro de enchimento de GLP ou o terminal de enchimento de um distribuidor. O layout é a disposição acordada de todo o equipamento fixo e dos percursos de circulação à sua volta.
Um layout completo de parque de tanques criogênicos define normalmente o seguinte.
- A posição, a orientação e a fundação de cada recipiente, com o seu peso vazio e em serviço
- As distâncias entre recipientes e destes a edifícios, limites do terreno, fontes de ignição e áreas ocupadas
- O ponto de enchimento de cada produto e a posição de estacionamento da cisterna de entrega
- A geometria viária: aproximação, raio de giro, área de manobra em marcha a ré e percurso de saída
- As posições dos vaporizadores, o seu espaçamento e a área onde pode cair gelo ou se acumular água de degelo
- Os traçados de tubulação, coletores, válvulas de bloqueio e pontos de descarga dos dispositivos de segurança
- A inclinação do piso, a drenagem, as bacias de retenção quando exigidas e o material de pavimentação
- A ligação à terra, os pontos de equipotencialização, os limites de áreas perigosas e a iluminação
- O espaço reservado para recipientes futuros e para o acesso de manutenção
Tudo o que consta dessa lista interage. Deslocar um ponto de enchimento para encurtar o percurso da mangueira pode colocar a cisterna numa posição em que bloqueia a saída do local. Acrescentar um quarto recipiente pode fechar o vão de que um guindaste irá precisar numa intervenção de vácuo anos mais tarde.
Como se determinam as distâncias de separação num parque de tanques criogênicos?
Esta é a primeira pergunta dos compradores e é aquela que não pode ser respondida com um número único. As distâncias de separação são fixadas pela regulamentação nacional aplicável no local de instalação e pela norma segundo a qual a instalação é projetada, e devem ser confirmadas junto da autoridade local ou do organismo notificado responsável pelo licenciamento. Não existe um valor em metros universalmente válido.
A distância aplicável ao seu local depende de uma combinação dos fatores seguintes.
- O produto: oxidante (oxigênio líquido), inflamável (GNL, GLP) ou inerte (nitrogênio líquido, argônio líquido e, com as suas próprias considerações de asfixia, LCO2)
- A quantidade armazenada e a pressão máxima admissível de serviço do recipiente
- O que se encontra do outro lado do afastamento: um limite do terreno, uma via pública, um edifício ocupado, uma sala de controle, uma tomada de ar, uma fonte de ignição fixa ou outro recipiente
- A utilização de uma parede corta-fogo ou barreira classificada, que em muitos códigos nacionais permite uma distância reduzida
- A norma de projeto aplicada ao recipiente, por exemplo EN 13458 para recipientes criogênicos estáticos com isolamento por vácuo
- O zoneamento local, a autoridade de proteção civil e as condições ambientais do licenciamento
A regra prática para um comprador é direta. Não copie um valor de distância de uma instalação noutro país, de uma brochura de fornecedor ou de um artigo genérico. Mande preparar ou rever a planta do local por um engenheiro competente no regime local e obtenha a posição escrita da autoridade antes de concretar a fundação. Retrabalho nessa fase é barato. Retrabalho após a colocação em serviço não é.
A KAF Cryogenics fornece o lado do equipamento nesse exercício: desenhos de disposição geral, pesos vazio e em serviço, detalhes de bocais e ligações, dados de descarga dos dispositivos de segurança e o dossiê de certificação de cada recipiente. O projeto do local e o licenciamento continuam a ser da responsabilidade do operador e do engenheiro local, mas exigem dados de equipamento rigorosos.
Como devem os tanques ser agrupados por produto num local com vários tanques?
Agrupe os recipientes primeiro pelo caráter do perigo e só depois pela conveniência operacional. Um layout conveniente que misture produtos incompatíveis cria um risco permanente que nenhum procedimento elimina por completo.
- Grupo inerte: nitrogênio líquido e argônio líquido. O perigo principal é o deslocamento do oxigênio em áreas fechadas ou rebaixadas, além da queimadura pelo frio por contato
- Grupo oxidante: oxigênio líquido. Mantenha-o claramente separado de produtos inflamáveis, de óleos e graxas e de pavimentos combustíveis
- Grupo inflamável: GNL e GLP. O comportamento do vapor, as fontes de ignição e a drenagem dominam aqui as decisões de layout
- LCO2: não é inflamável nem oxidante, mas é um gás pesado que se acumula em cotas baixas, por isso poços, valas e porões junto ao recipiente exigem atenção particular
Quando um local detém simultaneamente um produto inflamável e oxigênio líquido, a maioria dos operadores planeja-os como duas áreas distintas, com acessos separados, pontos de enchimento separados e, quando a regulamentação o exigir, uma barreira entre ambas. Tentar servir as duas a partir de uma única posição de estacionamento da cisterna é uma origem frequente de problemas de layout.
Por que o oxigênio líquido deve ser mantido afastado de produtos inflamáveis e de matéria orgânica?
O oxigênio líquido não queima, mas faz com que quase tudo o resto arda com muito maior facilidade. Um derrame aumenta a concentração de oxigênio no ar envolvente e impregna qualquer material poroso situado sob o ponto de enchimento. Asfalto, películas de óleo, graxas, tecidos e detritos gerais se tornam todos riscos de incêndio graves quando saturados de oxigênio, e uma fonte de ignição inócua em ar normal passa a ser suficiente.
As consequências práticas de layout para a área de oxigênio líquido incluem o seguinte.
- Concreto, não asfalto, sob o recipiente, o ponto de enchimento e a posição de estacionamento da cisterna
- Ausência de separadores de óleo, sumidouros, valas ou poços que possam conduzir um líquido ou gás rico em oxigênio para outro ponto do local
- Disciplina de arrumação: sem combustíveis armazenados, paletes, tambores ou vegetação na área de oxigênio
- Separação clara de GNL, GLP, armazenamento de combustíveis e estacionamento de veículos
- Sinalização e controle de acessos para que as equipes de manutenção não introduzam graxas de origem hidrocarbonada na área
O problema simétrico é a deficiência de oxigênio junto a recipientes de nitrogênio e argônio, onde um gás inodoro e incolor desloca o ar respirável num espaço fechado. Ambos os efeitos são tratados com mais detalhe no artigo sobre noções básicas de segurança criogênica indicado abaixo.
De quanto espaço precisa uma cisterna de entrega no layout do parque de tanques?
A circulação de veículos é a condicionante de layout mais frequentemente subestimada. Uma cisterna rodoviária criogênica é longa, pesada e lenta a manobrar, e tem de alcançar o ponto de enchimento com a mangueira que transporta, não com a mangueira que o local preferiria que tivesse.
Verifique estes pontos em relação aos veículos que efetivamente irão servir o local.
- Raio de giro e envolvente de manobra do veículo mais longo previsto, verificados com um gabarito e não estimados a olho
- Um percurso de passagem ou de sentido único sempre que possível, para evitar marcha a ré junto a recipientes em serviço
- Alcance da mangueira desde a posição de estacionamento da cisterna até cada ponto de enchimento, considerando o traçado real e não a distância em linha reta
- Uma área de estacionamento nivelada e drenada, com calços, ponto de ligação à terra e equipotencialização e boa visibilidade para o motorista
- Um caminho de fuga desimpedido para o motorista, afastando-se do ponto de enchimento em ambos os sentidos
- Capacidade de carga do piso ao longo de todo o percurso e não apenas na posição de estacionamento
- Gabarito de altura: cabos, pontes de tubulação, coberturas e mastros de iluminação
O fato de o local ser servido por um semirreboque cisterna, por um bobtail ou por um contêiner-cisterna ISO sobre chassi altera todos estes valores. Confirme o tipo de veículo com o contrato de fornecimento antes de fixar a geometria viária.
Devem vários tanques criogênicos ser ligados a um coletor comum?
Ligar a um coletor comum significa unir dois ou mais recipientes a uma linha coletora de líquido ou de gás para que alimentem o mesmo sistema a jusante. É uma boa solução para capacidade e redundância, e uma má solução se a filosofia de bloqueio não for corretamente projetada.
Os argumentos a favor do coletor comum incluem o seguinte.
- Um recipiente pode ser retirado de serviço para inspeção ou intervenção de vácuo enquanto o fornecimento continua
- A demanda de ponta pode ser satisfeita com a capacidade combinada, em vez de se sobredimensionar um único recipiente
- Um único conjunto de vaporizador e controle de pressão a jusante pode servir o grupo
- As entregas podem ser sequenciadas entre recipientes, em vez de se esperar que um esvazie
Os pontos de projeto que exigem cuidado são igualmente claros.
- Cada recipiente mantém os seus próprios dispositivos de segurança; um coletor compartilhado nunca substitui a proteção individual
- As válvulas de bloqueio devem permitir separar, bloquear e drenar cada recipiente sem perturbar os restantes
- Diferenças de pressão entre recipientes podem fazer passar líquido de um para outro; válvulas de retenção e um procedimento de operação acordado evitam-no
- Recipientes com pressões máximas admissíveis de serviço diferentes num coletor comum exigem proteção explícita para a unidade de menor classe
- O dimensionamento e o isolamento das linhas devem servir a vazão combinada e não a vazão de um único recipiente
Quando faz mais sentido usar linhas separadas
Se os recipientes servirem usuários genuinamente diferentes, contiverem produtos diferentes ou pertencerem a classes de pressão diferentes, as linhas separadas são normalmente mais simples, mais baratas de comissionar e mais fáceis de bloquear. O coletor comum justifica a sua complexidade quando os recipientes contêm o mesmo produto, na mesma classe de pressão, e servem a mesma demanda.
Onde devem ser colocados os vaporizadores no layout de um parque de tanques criogênicos?
Os vaporizadores atmosféricos retiram o calor do ar envolvente. Colocados muito próximos uns dos outros, ou confinados por paredes e equipamento, se privam mutuamente de ar quente, formam gelo mais rápido e entregam gás abaixo da temperatura exigida. O layout é, por isso, uma questão de capacidade e não apenas de espaço.
- Deixe circulação de ar livre em todos os lados e por cima, seguindo as indicações de espaçamento do fabricante
- Mantenha cada vaporizador fora do percurso a sotavento de outro vaporizador, para que o ar frio descarregado não seja recirculado
- Planeje pares de serviço e reserva com alternância, para que cada unidade possa descongelar; a operação contínua de uma única unidade é a causa mais comum de mau desempenho
- Preveja uma área drenada por baixo e à volta de cada unidade para a água de degelo e a queda de gelo, e mantenha as vias de pedestres fora dessa área
- Mantenha os vaporizadores afastados de tomadas de ar de edifícios, portas em utilização, poços e valas
- Reserve acesso para descongelamento, inspeção e eventual substituição de uma unidade sem desmontar o conjunto
A alternância entre serviço e reserva tem de estar refletida no layout desde o início. Instalar posteriormente um segundo conjunto de vaporizadores num local que não reservou espaço para isso é um dos problemas de melhoria mais frequentes nas estações de cliente.
Como devem ser planejados o piso, a drenagem e as bacias de retenção?
O líquido criogênico que chega ao piso ferve rapidamente e produz um grande volume de gás muito frio e, inicialmente, denso. O layout decide para onde vai esse gás e por onde corre eventual líquido.
- Incline a superfície para que um derrame corra para longe dos apoios dos recipientes, das fundações, dos traçados de cabos e dos edifícios ocupados
- Evite poços, valas, porões, caixas de inspeção e pontos baixos fechados junto a recipientes e pontos de enchimento, uma vez que o vapor frio e denso se acumula aí
- Utilize pavimentação adequada ao produto, com concreto sob o enchimento de oxigênio líquido e sob as áreas de estacionamento
- Preveja bacias de retenção onde a regulamentação nacional as exigir para o produto em causa, confirmando a exigência em vez de presumi-la
- Dimensione as fundações para o peso total em serviço do recipiente, mais as ações do vento e sísmicas aplicáveis no local
- Proteja recipientes, conjuntos de válvulas e trechos de tubulação contra o impacto de veículos, com balizadores ou barreiras
O projeto de fundações precisa de valores rigorosos. Peça ao fornecedor do equipamento o peso vazio, o peso em serviço, a localização dos apoios e a carga por ponto de apoio antes de iniciar o projeto de construção civil.
Quanto espaço deve reservar para tanques futuros?
A maioria dos locais de gases cresce. Um layout que reserve uma área definida para um ou dois recipientes adicionais, com ligações de espera e um percurso viário que já funcione para o local ampliado, custa muito pouco na fase de projeto e poupa muito mais tarde.
- Reserve uma área completa por recipiente futuro, incluindo o seu próprio acesso de manutenção e de elevação, e não apenas o diâmetro do casco
- Trace o coletor principal de tubulação de modo a que a derivação para um recipiente futuro não obrigue a esvaziar e cortar a linha existente
- Mantenha o percurso da cisterna válido para o local ampliado e não apenas para o atual
- Dimensione a malha de terra, a iluminação e, quando aplicável, o layout da detecção de gás para a configuração final
- Registre a área reservada na planta do local, para que não seja gradualmente ocupada por armazenamento ou estacionamento
O faseamento depende também da rapidez com que o equipamento pode ser entregue. A KAF Cryogenics fornece recipientes novos fabricados à especificação e unidades de segunda mão certificadas que passaram por inspeção, ensaios não destrutivos e ensaios de vácuo e de pressão, e que são vendidas com dossiê documental e garantia escrita. As unidades de segunda mão certificadas podem muitas vezes ser entregues de estoque em semanas, onde a fabricação nova demora meses, o que permite ao operador antecipar uma fase de expansão quando a demanda evolui mais rápido do que o plano inicial.
Perguntas frequentes
Que distância de separação é exigida entre dois tanques criogênicos?
Não existe um valor único aplicável em todo o lado. A distância exigida é fixada pela regulamentação nacional em vigor no local de instalação e pela norma segundo a qual a instalação é projetada, e depende do produto, da quantidade armazenada, da classe de pressão e do que se encontra do outro lado do afastamento. Confirme a distância aplicável junto da autoridade local ou do organismo notificado antes de projetar a fundação.
Podem tanques de oxigênio líquido e de GNL ser instalados no mesmo parque de tanques?
Sim, muitos locais detêm ambos, mas são planejados como áreas separadas, com pontos de enchimento e acessos próprios e com a separação ou barreira que a regulamentação nacional exigir. O oxigênio líquido aumenta acentuadamente a inflamabilidade de hidrocarbonetos e de matéria orgânica, por isso misturar as duas áreas ou compartilhar uma posição de estacionamento da cisterna não é adequado.
Os tanques criogênicos ligados a um coletor comum continuam a precisar de válvulas de segurança individuais?
Sim. Cada recipiente mantém a sua própria proteção contra sobrepressão, independentemente da forma como está ligado a jusante. Um coletor comum não protege um recipiente que tenha sido bloqueado, e as válvulas de bloqueio devem estar dispostas de modo a que um recipiente nunca possa ficar fechado sem o seu caminho de alívio.
De quanto espaço precisa um vaporizador atmosférico à sua volta?
Siga os valores de espaçamento do fabricante para o modelo específico, porque a folga necessária depende da geometria das aletas e da vazão nominal da unidade. O princípio de layout é constante: circulação livre de ar em todos os lados, sem recirculação do ar frio descarregado entre unidades, uma área drenada para a água de degelo e o gelo, e uma configuração de serviço e reserva para que cada unidade possa descongelar.
Que pavimento deve ser usado sob um tanque de oxigênio líquido e o ponto de enchimento?
O concreto é a escolha habitual sob recipientes de oxigênio líquido, pontos de enchimento e área de estacionamento da cisterna. O asfalto e outros pavimentos de base hidrocarbonada podem absorver oxigênio líquido derramado e se tornar um risco de incêndio grave. A área deve também ser mantida livre de óleos, graxas, vegetação e combustíveis armazenados.
Que dados de equipamento precisa um engenheiro civil para projetar as fundações dos tanques?
O engenheiro precisa do peso vazio e em serviço, da localização dos pontos de apoio e da carga por apoio, das dimensões globais, das posições dos bocais, da orientação de descarga dos dispositivos de segurança e das condições de projeto de vento e sísmicas aplicáveis. A KAF Cryogenics fornece desenhos de disposição geral e estes dados com cada recipiente, para que o projeto do local avance com rigor.
Quanto espaço deve ser reservado para tanques criogênicos futuros?
Reserve uma área completa por cada recipiente futuro previsto, incluindo o acesso de manutenção e de elevação e não apenas o diâmetro do casco, e verifique se o percurso da cisterna e o coletor de tubulação continuam a funcionar na configuração ampliada. Assinalar a área reservada na planta controlada do local evita que seja absorvida por armazenamento ou estacionamento.
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