Refinería: un entorno donde el margen de error es mínimo.
Una refinería opera con hidrocarburos inflamables, gases tóxicos y presiones que, de ceder, liberan energía suficiente para comprometer instalaciones enteras. La combinación de calor, combustible y potencial de ignición no es un escenario hipotético: es la condición permanente de las columnas de destilación, los recipientes a presión, los intercambiadores de calor y las líneas de transferencia.
El historial de accidentes en el sector está suficientemente documentado como para prescindir de especulaciones. Desde Flixborough en la década de 1970 hasta incidentes más recientes en refinerías de Brasil y de todo el mundo, la mayoría de los sucesos graves se debieron a la imposibilidad de detectar fugas o temperaturas fuera de rango a tiempo. Por lo tanto, los sistemas de detección de emergencias no existen como un requisito burocrático, sino como una barrera técnica entre el funcionamiento normal y las consecuencias irreversibles.
Fuga de gas: el riesgo que no avisa.
Los hidrocarburos ligeros como el propano, el butano y la nafta se evaporan al entrar en contacto con la atmósfera y, en concentraciones entre el 2 % y el 10 % del volumen de aire, forman mezclas explosivas. El problema práctico radica en que el operario a menudo no se percata de esta acumulación a tiempo: gases como el metano y el propano son inodoros en estado puro, y el H₂S, que tiene un olor característico, paraliza rápidamente el nervio olfativo en concentraciones letales.
Los detectores de gas fijos abordan este problema mediante dos vías tecnológicas. La detección catalítica funciona oxidando el gas en un elemento sensor calentado, lo que genera una variación de resistencia proporcional a la concentración. La detección electroquímica, por su parte, es la opción estándar para gases tóxicos como el H₂S y el CO. En entornos con silicio o silicatos, la tecnología infrarroja (IR) elimina el problema de la contaminación del sensor, lo que la hace técnicamente preferible, aunque más costosa.
La eficacia de un sistema de detección, sin embargo, no depende únicamente del tipo de sensor. Depende de la planificación de la ubicación de los puntos de detección. Un estudio de dispersión de gases, por ejemplo, considera el peso molecular, la temperatura ambiente y el patrón de ventilación de la zona para definir qué regiones acumulan primero la concentración. Sin esta planificación, la instalación de detectores se convierte en un proceso de ensayo y error con graves consecuencias.
Temperaturas fuera del rango normal son señal de una falla inminente.
La temperatura es el parámetro de proceso que proporciona mayor información en las refinerías. Un aumento de 15 °C por encima del perfil normal en un reactor de hidrotratamiento, por ejemplo, puede indicar una reacción exotérmica descontrolada. Una caída repentina en un intercambiador de calor, a su vez, señala incrustaciones o rotura de tubos. En las unidades de destilación, el perfil de temperatura a lo largo de la columna es la huella operativa del proceso; por lo tanto, cualquier desviación persistente requiere una investigación inmediata.
Por lo tanto, los sistemas de detección de emergencias incorporan la medición continua de la temperatura en puntos críticos, con alarmas configuradas para desviaciones del proceso y activación automática de procedimientos de emergencia. La respuesta debe ser rápida: en los reactores catalíticos, el intervalo entre una temperatura anómala y una fuga térmica puede ser de minutos.
Los termopares y las RTD instaladas en estos puntos alimentan los sistemas SCADA y SDC, que correlacionan múltiples variables simultáneamente. La medición aislada de la temperatura no es suficiente; es decir, es la correlación con la presión, el caudal y la composición lo que permite determinar si una señal constituye una alerta real y no una variación operativa esperada.
¿Qué es un sistema de detección de incendios y gases?
El término técnico para el subsistema de seguridad Fire & Gas (F&G) se refiere a la detección de incendios, llamas y gases en plantas industriales. Integra detectores de llama (UV, IR o UV/IR combinados), detectores de gas fijos, sensores de temperatura y detectores de humo, todos conectados a un panel de control lógico certificado como Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), según la norma IEC 61511.
El Nivel de Integridad de Seguridad (SIL) del sistema determina la probabilidad de fallos peligrosos a demanda. Por consiguiente, influye directamente en la redundancia de los sensores, la frecuencia de las pruebas y la arquitectura del controlador. Cuanto mayor sea el SIL, más estrictos serán los requisitos técnicos para cada componente, incluidos los sensores de temperatura que conforman el sistema.
En una refinería, el sistema de detección de incendios y gases no funciona de forma aislada. Se comunica con el sistema de parada de emergencia (ESD) y también con el sistema de extinción de incendios, ya sea por inundación, espuma o CO₂, según la zona. La detección de llamas en una unidad de procesamiento activa automáticamente el cierre de las válvulas de cierre, el corte del suministro de combustible y la activación de la inundación, es decir, sin intervención humana.
Zonas clasificadas y requisito de certificación ATEX/IECEx.
El concepto de zona clasificada define áreas donde la presencia de una atmósfera explosiva debido a gases, vapores o polvo es probable, posible o eventual. La clasificación se basa en normas como ABNT NBR IEC 60079-10-1 para gases e IEC 60079-10-2 para polvos combustibles.
En las refinerías, la mayoría de las áreas operativas se clasifican como Zona 1 (presencia de atmósfera explosiva en condiciones normales) o Zona 2 (posible explosividad en condiciones anormales). Por lo tanto, todos los equipos eléctricos instalados en estas zonas deben estar certificados por un organismo reconocido, con pruebas que demuestren que no constituyen una fuente de ignición en las condiciones especificadas.
La certificación ATEX, destinada al mercado europeo, y la certificación IECEx, con aceptación internacional, incluso en Brasil, cumplen con este requisito. Un sensor sin certificación ATEX/IECEx instalado en la Zona 1 constituye una fuente potencial de ignición no controlada y representa una irregularidad según las normas NR-10, NR-13 y NR-20.
Sin embargo, la certificación no es un sello genérico. Cada certificado especifica el grupo de gases (IIA, IIB, IIC), la clase de temperatura superficial máxima (T1 a T6) y el modo de protección (Ex d, Ex e, Ex ia, entre otros). Un sensor certificado para el grupo IIA, apto para propano, no ofrece una protección equivalente en entornos con hidrógeno (grupo IIC). Por lo tanto, especificar un sensor únicamente como "ATEX" sin verificar estos parámetros es insuficiente.
La cadena de protección completa: cómo encajan los sensores entre sí.
Los termopares y las RTD certificadas para zonas clasificadas son componentes del sistema de detección de incendios y gases, al igual que los detectores de llama y gas. Para la medición en zonas clasificadas, la certificación ATEX/IECEx no es un factor diferenciador del producto, sino un requisito determinado por la clasificación de la zona.
El diseño de una instalación segura considera la cadena de protección completa: elemento sensor, cabezal sensor, transmisor de temperatura, barreras Zener o aisladores galvánicos en el panel de campo y el cableado correspondiente. Un fallo en cualquiera de los eslabones invalida la integridad del sistema Ex en su conjunto; por lo tanto, cada componente debe especificarse individualmente.
La elección del termopar tiene en cuenta el rango de funcionamiento (el tipo K cubre hasta 1.260 °C; el tipo N, hasta 1.300 °C), la resistencia química de la vaina al entorno del proceso y el tiempo de respuesta requerido por la certificación SIL (Licencia de Inspección de Superficie) del sistema. Estos parámetros se definen en los requisitos de diseño del SIS (Sistema de Inspección y Control) y se auditan durante la puesta en marcha y las revalidaciones periódicas.
Alutal fabrica termopares con certificación ATEX e IECEx para su instalación en las zonas 1 y 2, con sondas y transmisores adecuados para cada configuración de proceso. La especificación incluye el grupo de gases, la clase de temperatura y el modo de protección, no solo el certificado genérico.
Mejores prácticas para la implementación y el mantenimiento
Los sistemas de detección de emergencias se deterioran con el tiempo si no cuentan con un programa de mantenimiento estructurado. Los detectores catalíticos pierden sensibilidad debido a la contaminación con compuestos de silicona, cloro o azufre. Los termopares en entornos de proceso acumulan descalibración debido a los ciclos térmicos y al ataque químico de la vaina. A su vez, los detectores de llama ven reducido su campo de visión por la suciedad en las lentes.
La norma IEC 61511 exige pruebas de verificación periódicas para confirmar que el SIL (Indicador de Seguridad) del sistema se mantiene durante todo su ciclo de vida. Para los sistemas de detección de incendios y gases (F&G), esto incluye: pruebas funcionales de los detectores con gas de referencia calibrado, verificación del campo de visión de los detectores de llama, pruebas completas del circuito hasta la prueba ESD (Prueba de Fin de Visión) y registro documentado de cada resultado.
Un aspecto que a menudo se pasa por alto es la revisión del estudio de clasificación de áreas tras las modificaciones del proceso. Cualquier cambio en la distribución, los productos procesados o la ventilación puede alterar las zonas clasificadas y, por consiguiente, la especificación correcta del equipo instalado. Las refinerías que llevan décadas en funcionamiento también suelen tener estudios de áreas desactualizados con respecto a la planta actual.
Para las refinerías que buscan adaptar o ampliar sus sistemas de detección de emergencias, Alutal ofrece asistencia técnica para la especificación de sensores de temperatura certificados para áreas clasificadas.
Póngase en contacto con nuestros especialistas y describa su aplicación; identificaremos las especificaciones correctas para cada zona y condición del proceso.
