Debemos tener presente que un incendio tipo “charco” (pool fire) en un sistema representa con frecuencia el escenario resultante con mayor pico de flujo másico que la válvula blowdown (BDV) debe manejar (ya que el líquido probablemente vaporizará durante el curso del incendio, provocando un aumento en la presión del sistema, y ambos pueden introducir más vapor al sistema del flare y se establece una mayor fuerza motriz hacia este sistema de eliminación).
Modelo de transferencia de calor
El primer paso es identificar qué modelo de flux de calor se usará para simular el incendio. La herramienta de Análisis BLOWDOWN permite usar dos modelos de flux de calor:
- Modelo de flux de calor de API Std 521 (ver sección 4.4.13.2.4.2).
- Flux de calor constante de acuerdo a estándares globales, como NORSOK.
Modelo de flux de calor API 521
Para analizar el sistema expuesto a un pool fire de acuerdo a la sección 4.4.13.2.4.2 del API Std 521, debemos seleccionar “Apply to liquid” como método de flux de calor en la opción desplegable de Transferencia de Calor de la operación unitaria expuesta al pool fire como se muestra en la Figura 1.
Figura 1: Requerimiento de datos según modelo de flux de calor.
En la siguiente lista se indican algunas orientaciones:
- Fire heat flux, es la constante de flux de calor (calculado) que se aplica al líquido almacenado durante cada ejecución del Blowdown Solver.
- El drenaje y sistema contra incendios adecuado afecta la constante C del modelo de flux de calor, de acuerdo al API Std 521.
- La diferencia entre incendio abierto o confinado implica la re-radiación de calor debido a las paredes circundantes o equipos que podrían causar mayor flux de calor.
- Vapor zone ambient heat transfer, cuando se usa el modelo de flux de calor de API Std 521 se recomienda seleccionar None.
Después de especificar los parámetros de flux de calor, confirmar el volumen inicial atrapado/retenido en el sistema.
Modelo de flux de calor constante
Para analizar el sistema expuesto a un pool fire usando un flux de calor constante a la capa externa del recipiente, debemos seleccionar “Apply to wetted wall” como método de flux de calor en la opción desplegable de Transferencia de Calor de la operación unitaria expuesta al pool fire, tener en cuenta que esta vez el Fire heat flux tendrá que ser especificado, información didáctica para comprender la transferencia de calor en cada caso se muestra en la Figura 2.
Figura 2: Esquemas de transferencia de calor de un sistema expuesto o no a fuego externo.
Placa de orificio de restricción
El objetivo es calcular el mínimo orificio requerido que satisfaga los criterios de diseño. Los criterios de diseño podrían estar basados en normas regulatorias o en un análisis más detallado de ruptura por tensión. Se busca asegurar que la ruptura por tensión no sea un problema durante este escenario, ya que generalmente resulta en un flujo de despresurización más alto que el escenario sin incendio.
La recomendación del API Std 521 para exposiciones a pool fire, involucra reducir la presión del equipo desde condiciones iniciales a un nivel equivalente del 50% de la presión de diseño del recipiente en un tiempo aproximado de 15 minutos. Este criterio está basado en la temperatura de la pared del recipiente versus la tensión del material y aplica generalmente a recipientes de aceros al carbono con un espesor de pared de 1 in (25.4 mm) o más. Adicionalmente, la despresurización a una presión de 100 psig (690 kPag) en 15 minutos es considerado comúnmente cuando se diseña el sistema para reducir las consecuencias de una fuga o falla del recipiente.
Figura 3: Esquema de placa de orificio de restricción.
Asunciones y consideraciones del modelo en Aspen Hysys
Se listan varias de estas a continuación:
- Presión y temperatura inicial uniforme aguas arriba del orificio de restricción. Ver la Figura 4 para más detalles.
- Velocidad y temperatura del aire uniforme y constante hacia todos lados.
- Sólo se modela la caída de presión a través del Tailpipe desde la salida del orificio. Ver la Figura 5 para más detalles. Es posible modelar tuberías aguas arriba del orificio, pero usando otra plantilla con esta herramienta de análisis.
- Sólo se puede modelar dos fases (Líquido-vapor).
- Los cabezales del recipiente son idénticos.
- Los recipientes y tuberías tienen una pared (acero al carbono u otro), y además pueden tener como máximo una capa interna (revestimiento) y una capa externa (aislamiento).
Figura 4: Presión y temperatura inicial en el modelo.
Figura 5: Modelamiento de caídas de presión.
El análisis de despresurización de recipientes y de sistemas en las unidades y plantas de procesos son claves para alcanzar un diseño y operación confiable desde el punto de vista de seguridad del proceso. Estos análisis deben contar con criterios de diseño bien establecidos y aceptados por la empresa operadora como por las entidades reguladoras del lugar, la mayor referencia para el ingeniero involucrado se encuentra en el API Std 521.
Fuente:
[1] Aspentech, Blowdown Technology in Aspen HYSYS, 2016.
[2] AspenTech, Herramienta de ayuda de Software Aspen HYSYS/Plus, 2025.
[3] API, Pressure Relieving and Depressuring Systems, API Standard 521, 6th ed. 2014.
