BOILOVER, SLOPOVER, FROTHOVER Y BOLA DE FUEGO EN PETROLEOS CRUDOS

Publicación disponible en pdf. Sumario: Boilover - Rebosamiento por ebullición. Mecanismo de producción de Boilover. Ondas de calor en días lluviosos. ¿Por qué en destilados no se forma la onda de calor?. Condiciones para la producción de Boilover. Operaciones de extinción para Boilover. Slopover. Frothover y Bola de Fuego (Fire Ball).

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Publication available in pdf. Summary: Boilover - Overflow by boiling. Boilover production mechanism. Heat waves on rainy days. Why doesn't the heat wave form in distillates? Conditions for Boilover production. Extinguishing operations for Boilover. Slopover. Frothover and Fire Ball.

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BOILOVER, SLOPOVER, FROTHOVER, FIRE BALL

Rebosamiento por ebullición en petróleos crudos

En incendios sostenidos de petróleo crudos se produce generalmente la aparición de ondas de calor que desde la superficie ardiente del tanque van progresando hacia el fondo, transmitiendo calor al resto de la masa del combustible almacenado.

Estas ondas de calor alcanzan fácilmente temperaturas del orden de los 150 / 320°C siendo evidente que al encontrarse con capas acuosas o emulsiones, se producirá la evaporación violenta del agua, con características explosivas.

El punto de ebullición del agua es de 100°C y al pasar del estado líquido al gaseosos, su aumento de volumen es de 1600 veces el del original.

Producida esta expansión se proyecta el petróleo que se encuentra por encima del agua evaporada y el combustible incendiada es arrojado fuera del tanque que lo contiene, propulsándose a una altura que puede alcanzar 10 veces el diámetro del recipiente.

Mecanismo de Producción

Cuando un tanque cuyo contenido es un combustible como el petróleo crudo con un amplio rango de puntos de ebullición comienza a arder, las fracciones más ligeras lo hacen primero.

Así, los componentes de menor peso y menor punto de ebullición ascienden hacia la superficie, alimentando el fuego, mientras que las de mayor peso y mayor temperatura de ebullición, se hunden en la masa del crudo formando un frente que va calentando paulatinamente las zonas frías del fondo. Tal penetración se acentúa mientras dura el incendio, denominándose a este frente onda de calor.

A su vez, la combustión que tiene lugar cerca de la superficie libre del líquido, devuelve a este calor radiante, reciclándose el proceso de forma tal que la onda de calor se hace más densa y caliente, alcanzando temperaturas superiores a los 150°C, desprendiéndose los derivados ligeros hasta su eliminación.

En realidad, el aumento de la temperatura de la masa de combustible, se genera en paso progresivos.

A medida que los derivados ligeros son quemados y consumidos, disminuye el espacio de vapor entre la base de la llama y la superficie o espejo del petróleo, aumentando rápidamente su temperatura cuando no hay más derivados ligeros disponibles para la destilación de los derivados pesados, aumentando la temperatura de la onda de calor hasta superar los 300°C en algunos crudos.

Estos derivados pesados se hunden a través de la mezcla de hidrocarburos, hasta que alcanzan el equilibrio del peso específico del petróleo.

La onda de calor sigue descendiendo y destilando las fracciones ligeras, progresando a una velocidad que se estima entre los 0,30 a 1m/hora.

Cuando la onda llega a la capa de agua o de emulsión acuosa, primero la sobrecalienta y luego produce la vaporación del agua, provocando una explosión que propulsa el líquido combustible por efecto de la fuerza de esta gigante burbuja, proyectándolo al exterior y permitiendo la ignición generalizada de la mezcla de hidrocarburos.

Ondas de calor en días lluviosos

Se ha verificado que cualquier elemento que toma calor de la onda térmica retarda su penetración.

Pruebas efectuadas en días lluviosos y de sol, demuestran que durante la lluvia la onda de calor está prácticamente detenida o progresa muy lentamente, recomenzando las penetración cuando la lluvia cesa. De ello se desprende la importancia de la refrigeración.

¿Por qué en destilados no se forma la onda de calor?

Existen varias razones: la más importante de éstas es la estrecha escala de ebullición del producto destilado. El producto inmediato al de la superficie en llamas, no tiene la suficiente diferencia de peso específico como para llegar al fondo a través del producto.

Arden formando vapores a una velocidad muy alta, empleando su energía calórica en el cambio de estado y sin transmitir calor a las capas inferiores adyacentes.

(Fig.1).

Condiciones para la producción de Boilover:

• Un fuego en un estanque con techo abierto.

• Agua o emulsión acuosa en el fondo del tanque.

• Formación de onda de calor en la masa del líquido que contendrá componentes de distinto punto de ebullición.

• El aceite o crudo contendrá productos pesados.

Operaciones de extinción

Como ya se ha expresado, corresponde a los líquidos más ligeros y de menor punto de ebullición y viscosidad, la condición de arder con mayor velocidad, sin dar tiempo a que el calor se transmita desde la superficie hacia la masa del líquido, y la producción calórica de la reacción se aplica en gran porcentaje a la generación de vapores que alimenten el proceso.

De esta forma, en los líquidos ligeros la temperatura de la masa de combustible se mantiene semejante a la del ambiente, ardiendo los vapores lejos de la superficie libre, sin mayor aporte de calor hacia abajo que el radiante.

En las operaciones de extinción de tales productos, el proceso permite al personal mantenerse al pie del tanque prácticamente sin peligro.

En tales casos, cerca del espejo del combustible se ubica una zona de gradiente brusco de temperatura, de forma que una masa grande de agua puede producir un tratamiento térmico capaz de fisurar las paredes del recipiente. (Fig. 3).

• Se estima en 1 cm/min. promedio, la velocidad de avance de la onda de calor,.

• En 0,1 cm/min. la velocidad de descenso de la superficie libre en razón del consumo del combustible.

• Se deduce que la onda térmica puede alcanzar el fondo del tanque, antes que se produzca la quema total del producto.

Además, la peligrosidad del petróleo crudo debido a las causas ya mencionadas, se repite en el caso de las mezclas.

• Un fuel-oíl con punto de evaporación del orden de los 75°C reduce el mismo a 44°C con solo adicionarle un 1% de nafta.

• Si tal proporción es del 3%, el punto de evaporación descenderá a 20°C. Esto indica la atención que deberá prestarse a las distintas mezclas o cortes de combustibles.

Una forma práctica de mensurar la existencia y avance de la onda de calor, con independencia de los productos almacenados, consiste en barrer verticalmente con agua las paredes del recipiente.

El punto en que se produzca la evaporación del agua nos dará una aproximación de las condiciones de riesgo de Boilover.

Fig.3: 1. estanque deformado, 2 corrientes interiores, 3 onda calórica, 4 capa de agua en el fondo, 5 método para determinar lugar en que se encuentra la onda calórica.

Indudablemente, cuanto mayor tiempo lleve el proceso del incendio, mayores serán las posibilidades de que sorprenda un Boilover.

Fig.2

Los tiempos de riesgo pueden analizarse gráficamente, (fig.1 y 2), comparándose la notoria distinción entre los productos ligeros y pesados.

Otra forma práctica de alerta a la sobrevenida de un Boilover, la da la atenta observación de los humos: cuando están más blancos, se denota la participación de vapor de agua.

La extinción del incendio no es garantía de seguridad respecto del Boilover, dado que aunque no exista fuego en la superficie libre, la onda calórica persiste progresando hacia la masa. De ello es que surge la necesidad de mantener la refrigeración del recipiente, aún después de extinguido el incendio.

Análogamente, tampoco es garantía la circunstancia de que se haya producido un Boilover. Si bien el derrame enfría algo de líquido, pasado cierto intervalo de tiempo vuelve a repetirse el fenómeno que se convierte luego en periódico.

El agua empleada en la extinción de crudos, sea en forma de chorro, niebla o aeroespuma, deberá utilizarse con cautela limitándose a lo necesario, sin llegar a excesos que predisponen el Boilover y principalmente el SLOPOVER, también con consecuencias negativas.

El SLOPOVER es un derrame provocado por ondas de calor de poca profundidad, y agua proveniente en general de las operaciones contra incendio.

Figura 4: 1 el agua se transforma en vapor, 2 el contenido del estanque es proyectado al exterior, 3 el radio a 10 veces el diámetro del tanque es cubierto por la onda calórica, 4 el combustible, como lluvia ardiente, aniquila todo lo ubicado en la zona inmediata al estanque.

SLOPOVER

Rebosamiento Superficial: Este derrame puede producirse cuando se aplica un chorro de agua sobre la superficie caliente del aceite incendiado, siempre y cuando el aceite sea viscoso y su temperatura supere la del punto de ebullición del agua.

Puesto que esto es un fenómeno, solamente participa el aceite superficial, el suceso es de importancia relativa.

FROTHOVER

Rebosamiento Espumoso: Se produce en recipientes que contienen aceites minerales viscosos a altas temperaturas, pero no inflamados, cuando el agua situada bajo su superficie entra en ebullición.

• Un ejemplo típico puede ser el del asfalto caliente cuando se carga en una cisterna que contiene algo de agua. El primer asfalto se enfría al contacto con el metal frío; al principio no sucede nada pero cuando el agua se calienta y comienza a hervir, el asfalto rebosa por encima de la cisterna.

Puede producirse una situación similar cuando un depósito que contiene agua en el fondo (o una emulsión acuosa) recibe una carga de aceites minerales residuales de baja calidad a temperaturas de 300ºF (149ºC) o más.

Cuando ha transcurrido suficiente tiempo para que los residuos calientes alcancen el agua que está en el fondo, puede producirse una ebullición prolongado del agua, que llega a hacer saltar la tapa del depósito y esparcir una espuma aceitosa en una superficie bastante extensa.

BOLA DE FUEGO (FIRE BALL)

Éste fenómeno de explosión es común en depósitos sometidos a una sobre presión debido a un calentamiento súbito y que en un lapso corto de tiempo es vencida su resistencia, produciendo una bola de fuego.

• Uno de los ejemplos más comunes son las explosiones en los tambores de 200 litros de capacidad o menores capacidades, la reacción violenta, en medida de tiempo dependerá del líquido almacenado.

Este tipo de reacciones trae como consecuencia la explosión de tambores que se encuentren al lado de este, provocando una reacción en cadena.

Esta reacción acarrea altísimo riesgo para los Bomberos, pues la bola de fuego, que desprenden altas temperaturas le acompaña la onda expansiva de choque, las partes metálicas de estos envases que salen despedidas hacia todos lados, arrojando inflamable en estado líquido.

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