Precauciones 2020 de seguridad con cilindros de gas

Por Óscar Mauricio Barajas Pinzón / Ingeniero mecánico / Magíster en Automatización Industrial / Loss Prevention Department Saudi Aramco / Abqaiq Arabia Saudita / Diciembre de Precauciones 2020.

Introducción

Los cilindros de gas son ampliamente utilizados en el país en la industria o en medicina. Los gases más utilizados son: nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono, helio, acetileno, propano y GLP.

El hecho de tener un gas almacenado a presión en un recipiente conlleva peligros que deben conocerse, con el propósito de manejar y controlar el riesgo, y mitigar las posibles consecuencias apropiadamente.

El presente artículo busca explorar las principales precauciones de seguridad en cuanto a almacenamiento, transporte y uso de cilindros presurizados. Especiales consideraciones se mencionarán para el uso de equipos de oxicorte.

Referencias documentales y normativas

Los siguientes documentos y referencias normativas internacionales pueden utilizarse como guía:

• NFPA 55 “Standard for the Storage, Use, and Handling of Compressed Gases and Cryogenic Fluids in Portable and Stationary Containers, Cylinders and Tanks”.
• ISO 20475: Gas Cylinders, Cylinder bundles, periodic inspection and testing.
• ISO 22434: Transportable cylinders, inspection and maintenance of cylinder valves.
• OSHS 1910-101. Compressed Gases.

Consideraciones durante transporte y manipulación de cilindros

Los cilindros de gas comprimido tienen una gran variedad de forma y tamaños que debe ser estudiada y conocida en detalle por los usuarios.

Figura 1. Diferentes formas y tamaños de cilindros

Los cilindros deben manipularse, movilizarse y transportarse con precaución:

• Los cilindros deben tener instaladas las tapas protectoras en su parte superior para proteger la válvula cuando no se utilizan o cuando son transportados.
• Los cilindros deben asegurarse en posición vertical durante su movilización.
• Los cilindros deben identificarse correctamente.
• Las válvulas en los cilindros vacíos deben estar cerradas.
• Se deben utilizar canastas y carretillas de seguridad cuando son transportados.
• No se deben utilizar eslingas, cuerdas o dispositivos electromagnéticos para movilizar cilindros.
• Los cilindros no deben caerse ni usarse como rodillos o soporte para otros equipos.
• No utilizar tapas protectoras de válvula para enganchar dispositivos para elevación o movilización de cilindros.

Los cilindros deben tener las etiquetas apropiadas, de acuerdo con la naturaleza del gas almacenado. Por ejemplo, las etiquetas DOT tienen información:

• Nombre del producto.
• Número de las Naciones Unidas asignado al gas, por ejemplo, UN 1006 para el Argón y UN 1013 para el dióxido de carbono.
• Rombo de las Naciones Unidas para facilitar identificación de peligros.

Figura 2. Etiquetas DOT para identificación de cilindros

Medidas de seguridad durante el almacenamiento

Las siguientes medidas de seguridad deben implementarse durante el almacenamiento de cilindros a presión:

• Los cilindros deben almacenarse en posición vertical y deben asegurarse.
• Los cilindros que contienen oxígeno deben almacenarse, al menos, a 6 metros de cilindros que almacenan otras sustancias como el acetileno o a 1,5 metros de una barrera no combustible, tal como una pared resistente al fuego. Esta pared debe tener una resistencia de 30 minutos, como mínimo.
• No se deben almacenar cilindros a temperaturas mayores a 52 °C.
• Los cilindros vacíos deben estar debidamente identificados y deben almacenarse separadamente de los cilindros llenos.
• Se recomienda implementar medidas para restringir el acceso de personal no autorizado a la zona de almacenamiento.

Para prevenir corrosión, los cilindros deben almacenarse preferiblemente en superficies que no estén en contacto directo con el suelo. El área debe estar seca, bien ventilada y libre de la acción del polvo o la humedad. Los cilindros deben asegurarse para evitar su caída. Las tapas protectoras deben instalarse para proteger las válvulas cuando estos cilindros son transportados o almacenados.

Figura 3. Distancias para separación segura entre cilindros. Fuente: NFPA 55. [3]

Especialmente el acetileno posee un peligro adicional y es su alta reactividad. Bajo determinadas condiciones, inclusive en ausencia de aire u oxígeno, el acetileno se puede descomponer en sus elementos esenciales: carbono e hidrógeno. Solo el personal entrenado debe operar los equipos de oxicorte. [5], [6], [7].

Inspección antes de uso

Antes de su uso, los cilindros presurizados se deben inspeccionar visualmente, con el propósito de identificar una o más de las siguientes fallas:

Precauciones durante uso de cilindros

Las siguientes consideraciones de seguridad deben implementarse cuando se utilizan cilindros presurizados:

• Inspeccione los cilindros y sus conexiones.
• Utilice reguladores de presión aprobados para ser conectados en las válvulas.
• En equipos de oxicorte, atrapa llamas deben instalarse en los reguladores de presión y en la antorcha.
• Inspeccione los manómetros, reguladores, válvulas, mangueras, antorcha y cilindro para identificar daños. Se debe verificar la fecha de prueba hidrostática.
• No utilice un martillo o una llave para abrir las válvulas del cilindro. Si las válvulas no se pueden abrir manualmente, notifíquelo al proveedor.
• La persona que va a operar la válvula de un cilindro presurizado debe hacerse a un lado del cilindro y no ubicarse directamente en
• frente de la salida de gases.
• Antes de intentar controlar cualquier fuga en el cuerpo del cilindro o en mangueras y dispositivos asociados, primero cierre la válvula del cilindro.
• No utilizar aceite o grasa como lubricante en conexiones.
• Las roscas y acoples deben ser los mismos de la válvula del cilindro.
• Los cilindros deben protegerse de la luz solar, de la acción directa de llamas y cualquier fuente de calor.
• Los cilindros deben estar asegurados durante su utilización.
• Retire los cilindros que estén fuera de uso de las áreas de trabajo calientes donde se realicen cortes o soldaduras, o utilice un escudo resistente al fuego.
• Cierre siempre las válvulas de los cilindros vacíos.
• No utilice los cilindros como rodillos.
• Especialmente el acetileno puede formar compuestos explosivos cuando se encuentra en contacto con algunos metales, tales como cobre o plata. Los acoples de cobre no deben utilizarse en cilindros con acetileno.
• Las pruebas hidrostáticas de los cilindros deben realizarse cada 5, 10 o 12 años dependiendo de la naturaleza del almacenado y el tipo de cilindro utilizado.

Las siguientes recomendaciones generales de seguridad deben considerarse cuando se utilizan equipos de oxicorte [2]:

• Las antorchas no deben dejarse desatendidas.
• Acoples comprimidos deben utilizarse en las conexiones de mangueras.
• Todas las conexiones, mangueras, tanques, reguladores y antorcha deben inspeccionarse antes de su uso para identificar fugas.
• Los reguladores de presión deben cerrarse y las mangueras deben purgarse cuando las actividades han finalizado.
• Las mangueras deben protegerse de potenciales daños cuando se utilizan.
• Atrapa llamas deben localizarse en los reguladores de presión de los cilindros de oxígeno y acetileno.
• La antorcha debe encenderse con dispositivos de fricción. No se deben utilizar fósforos, cigarrillos o encendedores para esta operación.
• La herramienta necesaria para una operación segura de estos equipos debe estar disponible en el área durante su uso.

Figura 4. Ubicación de atrapallamas en los reguladores de presión y en la antorcha.

Esfuerzos en cilindros presurizados

Los cilindros presurizados tienen esfuerzos transversales y longitudinales que pueden afectar la integridad de este si se superan ciertos límites de falla y fluencia del material [4]:

Figura 5. Esfuerzos longitudinales y transversales en cilindros a presión.

Las fórmulas para calcular los esfuerzos asociados con cilindros presurizados son:
Diámetro interno del cilindro = d
Espesor del cilindro = t
Longitud del cilindro = L
Presión interna = p
σH=pd/2t. y σL=pd/4t

Conclusiones

• Lo primero que debe hacer el usuario de cilindros de gas es conocer el tipo de sustancia almacenada, el volumen, las presiones involucradas y las precauciones específicas asociadas.
• El usuario debe implementar medidas de seguridad acorde con las regulaciones vigentes en aspectos relacionados con transporte, almacenamiento, uso, inspección y mantenimiento.
• El concepto de segregación juega un papel muy importante para el almacenamiento seguro de cilindros. Generalmente cilindros de diferente naturaleza deben separarse por lo menos 6 metros o 20 pies.
• Se debe realizar inspección visual de cilindros antes de su uso para identificar salpiques de soldadura, abolladuras, bases deformadas, pitting, rasgaduras, válvulas sin dispositivos de alivio de presión, roscas desgastadas, válvulas sin volante, válvulas sin tapa protectora y cilindros con pruebas hidrostáticas vencidas.
• Para el caso especial del acetileno, las siguientes precauciones se deben tener en cuenta:
• ◥ Debido a que el acetileno es inflamable y a la vez es utilizado junto con el oxígeno, su utilización requiere la implementación de medidas de seguridad más rigurosas que las implementadas para gases no inflamables.
• ◥ El acetileno puede formar compuestos explosivos cuando se encuentra en contacto con algunos metales, tales como cobre o plata. Los acoples de cobre no deben utilizarse en cilindros
• con acetileno.
• ◥ Atrapa llamas debe instalarse en los reguladores de presión y en la antorcha.
• ◥ Solo el personal entrenado debe operar los equipos de oxicorte.

Referencias

[1] University of Strathclyde. Guidance on compressed gas safety, Glasgow. 2012.
[2] BARAJAS, Oscar M. Safety Considerations when using Oxy-Acetylene Equipment. Safety In Focus Magazine. Saudi Aramco. 2017.
[3] NFPA 55 “Standard for the Storage, Use and Handling of Compressed Gases and Cryogenic Fluids in Portable and Stationery Containers, Cylinders and Tanks”.
[4] MIRZAEI, Majid. Failure analysis of an exploded gas cylinder. Engineering Failure Analysis. 15 (2008) 820–834. 2007.
[5] DRYSDALE, Dougal. Physics and Chemistry of Fire. Fire Protection Handbook. Section 2, Chapter 1. National Fire Protection Association NFPA. Edition 20. 2018.
[6] BENEDETTI, Robert P. Fire Hazards of Materials. Fire Protection Handbook. Section 6, Chapter 1. National Fire Protection Association NFPA. Edition 20. 2018.
[7] KARLSSON, Bjorn. QUINTIERE James G. Enclosure Fire Dynamics. CRC Press, Taylor and Francis Group. 2012.
[8] THOROUGHBRED. Welding Gas to Go. Safety and Procedures Training Manual. Industrial Cylinder Exchange. 2012.
[9] MARTINEZ Anthony. Credible scenarios: the key to good emergency response plans. Safety in Focus. Saudi Aramco. Saudi Arabia. September 2016.
[10] ROZAKIS, Laurie. Writing Great Research Papers. Schaum’s Quick Guide. Second Edition. Mc Graw Hill. 2017.
[11] IEEE, Publishing Services Department, «Preparation of Papers in a twocolumn format for IEEE photo-off set publications», Instructivo para autores del IEEE. New York. 1983.

Artículo técnico tomado de la Revista del Consejo Colombiano de Seguridad, Protección & Seguridad No. 394 Enero – Febrero 2021