Sistemas contra incendios para tanques: Espuma, agua e híbridos

Los sistemas contra incendios son una parte integral de cualquier infraestructura de protección contra incendios, especialmente cuando se trata de proteger tanques de almacenamiento industrial que contienen líquidos inflamables. Es un término colectivo para cualquier grupo de unidades de ingeniería diseñadas para extinguir un incendio mediante la aplicación de sustancias extintoras como agua, espuma o compuestos químicos.

Para las instalaciones que gestionan productos petrolíferos, químicos u otros materiales peligrosos, la selección e implementación del sistema de extinción adecuado representa una decisión crítica que afecta directamente a la seguridad del personal, la protección de los activos y el cumplimiento de la normativa.

¿Cómo funcionan los sistemas de extinción de incendios?

Un sistema de extinción está integrado por una serie de componentes para detectar incendios lo antes posible. Estos componentes identifican primero la presencia de llamas y humo, y luego activan las alarmas para que el incendio pueda ser controlado antes de que se propague.

La principal ventaja de los sistemas automáticos es que eliminan la necesidad de activación o intervención humana, con el fin de reducir riesgos para la seguridad de los ocupantes; también son ideales para extinguir incendios en zonas remotas o de difícil acceso de parques de tanques e instalaciones industriales.

En el caso de las industrias que contienen materiales inflamables o mercancías de gran valor, las compañías de seguros, que pueden recompensar a los empresarios con primas más bajas, suelen considerar favorablemente este tipo de medidas preventivas.

Protección activa frente a pasiva contra incendios

Aunque este artículo se centra en la extinción activa, es fundamental comprender cómo funcionan conjuntamente los sistemas activos y pasivos.

Los sistemas activos, como la extinción con espuma y agua, combaten directamente las llamas, mientras que las medidas de protección pasiva, como los recubrimientos resistentes al fuego, la compartimentación y la protección de la estructura de acero, ralentizan la propagación del fuego y mantienen la integridad estructural.

Empresas como Mesa ETP especialistas líderes en protección pasiva contra incendios en EE. UU., demuestran la importancia de las estrategias integrales de seguridad contra incendios que integran ambos enfoques para obtener la máxima protección.

Extinción de incendios en tanques de almacenamiento

Tanto los sistemas de extinción como los sistemas de rociadores pueden controlar o extinguir incendios cuando detectan calor o humo. Sin embargo, estos sistemas no dependen únicamente del agua, que puede ser ineficaz o incluso peligrosa en ciertos tipos de incendios. Las instalaciones que utilizan gas combustible, petróleo u otros líquidos inflamables no se beneficiarían del agua sola como agente de contención. De hecho, la mayoría de los productos derivados del petróleo son más ligeros que el agua, la aplicación de agua puede propagar el fuego en lugar de extinguirlo.

Por esta razón, los sistemas especializados son esenciales en entornos industriales con parques de tanques. Uno de los mayores retos en la extinción de incendios es proteger eficazmente las zonas que contienen líquidos inflamables, donde los incendios pueden acelerarse enormemente y los sistemas estándar basados en agua resultan inadecuados.

¿Cómo ocurren los incendios en los tanques?

Los incendios en tanques de almacenamiento suelen originarse por rayos, fallas mecánicas o incidentes operativos durante la carga y descarga. Una vez encendidos, los líquidos inflamables se propagan rápidamente por las superficies, generan un calor intenso, producen vapores inflamables que pueden volver a encenderse incluso después de la extinción inicial de las llamas y crean escenarios de incendio tridimensionales que exigen enfoques de extinción especializados.

Principales sistemas de detección de incendios 

1. Sistemas de espuma como protección contra líquidos inflamables 

Los sistemas de diluvio de espuma representan el medio más eficaz para controlar los incendios en entornos que contienen líquidos inflamables. Estos sistemas se instalan comúnmente en refinerías, hangares de aviones, plantas químicas, terminales de combustible y almacenes industriales, donde la rápida propagación del fuego presenta riesgos catastróficos.

¿Cómo los sistemas de espuma extinguen los incendios? 

Los sistemas de diluvio de espuma utilizan una mezcla de concentrado de espuma y agua para controlar rápidamente los líquidos inflamables en combustión. El sistema funciona a través de diferentes mecanismos:

• Efecto refrigerante: El componente acuoso de la solución de espuma reduce la temperatura de la superficie del combustible en combustión, lo que ayuda a bajarla por debajo de su punto de ignición.
• Acción sofocante: La consistencia de la espuma crea una capa gruesa que cubre la superficie del combustible, privando al fuego de oxígeno y sofocándolo eficazmente. Es similar al funcionamiento de los extintores convencionales, pero a una escala mucho mayor.
• Supresión de vapores: La capa de espuma inhibe la liberación de gases y vapores inflamables que, de otro modo, alimentarían el fuego y crearían riesgos de reignición.
• Separación de la superficie del combustible: Al generar una barrera física entre el combustible y la fuente de calor, la espuma evita el ciclo continuo de evaporación e ignición que mantiene los incendios de líquidos inflamables.

Tipos de concentrados de espuma

Las diferentes formulaciones de espuma se adaptan a aplicaciones y tipos de combustible específicos:

• Espuma proteica: Derivada de fuentes proteicas naturales, esta opción económica ofrece una excelente resistencia al calor y forma una capa estable sobre los combustibles hidrocarburos. Su estabilidad mecánica en condiciones de incendio extremas la hace fiable para aplicaciones de almacenamiento de petróleo.
• Espuma de fluoroproteína (FP): Espuma de proteína mejorada con tensioactivos fluorados que mejoran la resistencia al combustible y reducen el riesgo de reignición. La espuma FP demuestra un rendimiento superior en situaciones de incendio difíciles.
• Espuma formadora de película acuosa (AFFF): Esta espuma sintética crea una fina película acuosa que fluye por la superficie del combustible, suprimiendo los vapores inflamables incluso antes de que la capa de espuma se desarrolle por completo. La AFFF actúa rápidamente y funciona tanto con dispositivos de descarga con aspiración como sin aspiración.
• Espumas resistentes al alcohol (AR-AFFF): Especialmente formuladas para combustibles solventes polares como el etanol, el metanol y otros líquidos a base de alcohol, estas espumas contienen polímeros que evitan la descomposición al entrar en contacto con combustibles solubles en agua.

Métodos de aplicación de espuma para tanques

El método de aplicación de espuma sobre la superficie de un tanque en llamas afecta significativamente a la eficacia de la extinción:

• Sistemas de inyección superficial: Las cámaras de espuma o los generadores de espuma instalados en la cubierta del tanque descargan espuma expandida sobre la superficie del líquido. La espuma fluye por la pared del tanque, minimizando la agitación del combustible. Este método funciona bien en tanques de techo fijo y tanques de techo flotante externo.
• Sistemas de inyección sub superficial: El concentrado de espuma se inyecta por debajo de la superficie del líquido a través de boquillas montadas en el fondo. A medida que la mezcla de espuma y solución asciende a través del combustible, se expande y flota hasta la superficie, cubriendo progresivamente toda la superficie del líquido.
• Sistemas de barreras de espuma: En los tanques con techos flotantes internos, las barreras de espuma confinan la espuma al área crítica de sellado, donde suelen originarse los incendios. Este enfoque específico reduce los requisitos de concentrado de espuma y mantiene una protección eficaz.

Componentes de diseño del sistema

Un sistema completo de extinción por espuma consta de varios componentes integrados:

• Elementos de detección: La detección de incendios mediante sensores térmicos, detectores de llamas o sistemas de detección de humo activa la respuesta de extinción. Los sistemas modernos utilizan sensores multiespectrales que distinguen entre incendios reales y fuentes de falsas alarmas.
• Almacenamiento de concentrado de espuma: Los tanques de vejiga son el método de almacenamiento más común, ya que utilizan la presión del agua para comprimir una vejiga elastomérica que expulsa el concentrado de espuma. Estos sistemas mecánicamente sencillos no requieren energía externa y proporcionan una dosificación fiable en diversas condiciones de funcionamiento.
• Equipos de dosificación: Los dispositivos que mezclan el concentrado de espuma con agua en el porcentaje especificado (normalmente entre el tres y el seis por ciento) incluyen dosificadores de tanques de vejiga, dosificadores de bomba y dosificadores de presión equilibrada. Una dosificación precisa es fundamental para garantizar un rendimiento adecuado de la extinción de incendios.
• Dispositivos de descarga: Las cámaras de espuma para tanques de techo fijo incorporan barriles de mezcla, placas deflectoras y sellos de vapor frangibles. Los generadores de espuma para tanques de techo flotante suministran espuma directamente a las áreas de sellado del borde a través de sistemas de tuberías articuladas que se ajustan a los cambios de elevación del techo.
• Sistemas de control: Los sistemas de espuma modernos se integran con las redes de detección de incendios, lo que proporciona una activación automática cuando los sensores detectan llamas o calor excesivo. Los paneles de control supervisan la presión del sistema, supervisan la integridad del circuito y proporcionan diagnósticos de fallas.

2. Sistemas de nebulización de agua

Los sistemas de nebulización de agua son una solución viable cuando el uso de grandes cantidades de agua resulta problemático. Estos sistemas funcionan produciendo gotas mucho más pequeñas que las de los sistemas de rociadores convencionales, creando una capa de vapor que priva al fuego de oxígeno y reduce rápidamente la temperatura en la zona afectada.

Estos sistemas utilizan menos cantidad de agua que los rociadores tradicionales; pueden considerarse un método de extinción de incendios más sostenible. Sin embargo, su eficacia en incendios de líquidos inflamables a gran escala es limitada en comparación con los sistemas de espuma.

Funciones principales de los sistemas de nebulización

Estos sistemas cumplen funciones fundamentales en la protección contra incendios de parques de tanques:

• Refrigeración de la carcasa del tanque: Cuando se producen incendios en los tanques de almacenamiento o cerca de ellos, los sistemas de rociado de agua refrigeran las carcasas de los tanques para evitar fallos estructurales. Estos sistemas mantienen la temperatura de las carcasas por debajo de los umbrales de fallo, preservando la integridad estructural durante las operaciones de extinción de incendios.
• Protección contra la exposición: Los monitores fijos y las boquillas de rociado crean cortinas de agua que protegen los tanques adyacentes, el equipo y el personal de la exposición al calor radiante. Esta función de contención evita que el fuego se propague por todo el parque de tanques.
• Apoyo a las operaciones con espuma: El agua proporciona el fluido base para la mezcla del concentrado de espuma y puede complementar la aplicación de espuma manteniendo la refrigeración en las zonas donde la cobertura de espuma se interrumpe temporalmente.

3. Sistemas híbridos de extinción de incendios

Los sistemas híbridos de extinción integran la inyección de espuma concentrada con una infraestructura de distribución basada en agua, lo que crea una protección versátil que se adapta a diferentes situaciones de incendio y necesidades operativas.

¿Cómo funcionan los sistemas híbridos?

Pueden operar mediante dos modalidades: en modo solo agua para enfriamiento y protección contra la exposición, y luego cambiar al modo espuma-agua cuando sea necesario extinguir el incendio. Esta flexibilidad operativa ofrece ventajas significativas en instalaciones industriales donde coexisten diferentes riesgos de incendio.

Los sistemas de rociadores de espuma y agua combinan la tecnología tradicional de rociadores con la capacidad de dosificación de espuma. Cuando un incendio activa los cabezales de los rociadores, el sistema inyecta automáticamente espuma concentrada en el flujo de agua, creando una capa de espuma expandida. Estos sistemas resultan especialmente eficaces en almacenes que almacenan líquidos inflamables en contenedores más pequeños, donde los cabezales de los rociadores individuales pueden hacer frente a incendios localizados antes de que se propaguen.

Ventajas de los sistemas híbridos

Los sistemas híbridos contra incendios combinan dos o más tecnologías (como agua nebulizada y gas inerte) para una extinción más eficaz, atacando múltiples puntos del triángulo del fuego (calor, oxígeno) simultáneamente, siendo ideales para riesgos especiales como centros de datos, salas de control o turbinas, gracias a su efectividad, bajo consumo de agua y sostenibilidad, rigiéndose por la norma NFPA 770. 

• Flexibilidad operativa: Las instalaciones pueden utilizar agua para la refrigeración rutinaria, las pruebas y la formación, al tiempo que mantienen la capacidad de espuma para emergencias reales. Esto reduce el consumo innecesario de espuma y las preocupaciones medioambientales.
• Infraestructura simplificada: Las tuberías comunes cumplen múltiples funciones, lo que reduce la complejidad y el costo de la instalación en comparación con los sistemas separados de agua y espuma.
• Mayor capacidad de respuesta: Los sistemas pueden seleccionar automáticamente el agente extintor adecuado en función de los datos de detección de incendios, lo que garantiza una respuesta óptima a diferentes situaciones.
• Mantenimiento reducido: la consolidación de los sistemas de agua y espuma en una infraestructura integrada puede reducir los requisitos de mantenimiento y agilizar los procedimientos de inspección.

Consideraciones de diseño para sistemas híbridos

Los sistemas híbridos requieren una ingeniería cuidadosa para garantizar un funcionamiento adecuado en ambos modos. Las tuberías deben adaptarse a las diferentes características de flujo del agua y las soluciones de espuma. Los equipos de dosificación deben activarse de manera confiable al pasar del modo de agua al modo de espuma. Los sistemas de control necesitan una lógica sofisticada para gestionar la selección del modo en función de las entradas de detección de incendios y las órdenes del operador.

Empresas como Mesa ETP, con experiencia especializada en tanques y plantas industriales, proporcionan la ingeniería detallada necesaria para estas complejas instalaciones. Su enfoque multidisciplinario garantiza que los sistemas se diseñen para condiciones reales, el cumplimiento de la normativa y el mantenimiento a largo plazo.

Mesa ETP: Protección e ingeniería para la integridad de tanques 

En los entornos modernos de terminales y refinerías, los tanques de techo flotante se han convertido en la primera línea de defensa contra las pérdidas por evaporación, la acumulación de vapores y las atmósferas explosivas. Sin embargo, la eficacia de cualquier sistema de techo flotante depende no solo del diseño del tanque, sino también de la integridad de sus sistemas auxiliares: drenajes, sellos, barreras de vapor y dispositivos de contención de emergencia. 

En este contexto, Mesa ETP ocupa una posición destacada en la industria de los tanques de almacenamiento sobre el suelo como fabricante basado en la ingeniería de componentes críticos para techos flotantes y control de emisiones.

A diferencia de los proveedores que trabajan con catálogos, Mesa ETP opera con un modelo totalmente diseñado bajo pedido. Cada drenaje, sello, dispositivo de control de vapores o revestimiento comienza con una ficha técnica completa del tanque que recoge la realidad operativa y medioambiental del activo: diámetro y altura de la carcasa del tanque, composición química del producto, tipo de techo y diseño del pontón, ciclos de temperatura, exposición al viento y condiciones meteorológicas regionales. 

Esta filosofía es especialmente importante en el caso de los tanques con techo flotante, en los que pequeñas discrepancias geométricas, una selección inadecuada de los materiales o una desalineación pueden provocar fugas de vapor, fallos en las juntas y acumulación de agua, lo que aumenta directamente el riesgo de incendio y explosión.

Normas reglamentarias y cumplimiento

NFPA 11: La norma fundamental

La norma NFPA 11 establece requisitos exhaustivos para el diseño, la instalación, las pruebas y el mantenimiento de los sistemas de espuma en los Estados Unidos. Las disposiciones clave incluyen:

Tasas de aplicación: Los tanques de techo fijo requieren tasas mínimas de aplicación de espuma de 4.1 litros por minuto por metro cuadrado para el petróleo crudo y los líquidos inflamables de clase I, con una duración de descarga de 55 minutos. Los tanques con techo flotante externo requieren tasas más altas de 12,2 litros por minuto por metro cuadrado durante 20 minutos debido a las difíciles situaciones de incendio en los sellos de los bordes.

Selección del concentrado de espuma: La norma exige que el concentrado de espuma esté homologado, aprobado y sea adecuado para los combustibles específicos que se protegen. Se pueden utilizar espumas resistentes al alcohol para aplicaciones con disolventes polares.

Pruebas y mantenimiento: Se requieren inspecciones anuales de todos los sistemas de espuma, incluidas pruebas de calidad de la espuma para verificar la eficacia del concentrado. Se puede verificar la precisión de la dosificación y se pueden inspeccionar todos los componentes mecánicos para comprobar su correcto funcionamiento.

Marcos normativos adicionales

Además de la norma NFPA 11, existen otras normas relacionadas que regulan la protección integral contra incendios en tanques:

• NFPA 30: El Código de líquidos inflamables y combustibles aborda los requisitos de almacenamiento, manipulación y protección contra incendios seguros.
• NFPA 25: Inspección, prueba y mantenimiento de sistemas de protección contra incendios basados en agua.
• API 650: La norma para tanques de almacenamiento soldados incluye consideraciones sobre protección contra incendios.
• API 2021: Gestión de incendios en tanques de almacenamiento atmosféricos.
• Normas europeas: La norma EN 13565 regula los sistemas de espuma en Europa, con requisitos similares a los de la norma NFPA 11.

Los jefes de bomberos locales, las compañías de seguros y los reguladores medioambientales suelen exigir el cumplimiento de estas normas. El incumplimiento puede dar lugar a restricciones operativas, aumento de las primas de seguro y responsabilidad legal.

Consideraciones en el control de incendios en tanques

1. Desagües de techos flotantes para el control del riesgo

Uno de los factores más críticos, pero a menudo subestimados, que contribuyen al riesgo de incendio en los tanques de techo flotante es la mala gestión del agua. La acumulación de agua de lluvia en los techos flotantes aumenta la carga del techo, ejerce presión sobre los pontones y puede sumergir o dañar las juntas del borde. Cuando los desagües fallan o tienen fugas, los hidrocarburos pueden migrar a las tuberías de desagüe, creando vías inflamables desde el techo hasta el fondo del tanque o el sumidero.

Los sistemas de drenaje de techo flotante de Mesa ETP están diseñados como dispositivos de contención y aislamiento, no solo como hardware de drenaje. Al diseñar drenajes específicamente para la geometría del techo, el rango de movimiento del techo y la compatibilidad del producto, Mesa ETP reduce la probabilidad de: 

• Intrusión del producto en las líneas de drenaje.
• Acumulación de hidrocarburos en el techo.
• Inundación del sello del borde y degradación acelerada del sello.
• Liberación de vapor a través de vías de drenaje comprometidas.

En situaciones de incendio (especialmente incendios en los sellos de los bordes), este nivel de integridad de los drenajes desempeña un papel directo en la limitación de la propagación del fuego y en la prevención de que se convierta en un incendio que afecte a toda la superficie del tanque.

2. Sistemas de calidad para equipos de alto impacto

Mesa ETP opera bajo los marcos ISO 9001:2015 y ASME, lo que refleja el hecho de que los componentes de los techos flotantes son equipos críticos para la seguridad. Sus tejidos laminados, barreras de vapor y conjuntos mecánicos están diseñados para soportar la exposición continua a hidrocarburos, radiación UV, ciclos de temperatura y movimiento mecánico; condiciones que, si no se abordan correctamente, provocan fallos prematuros y un elevado riesgo de incendio.

En la planificación de la respuesta a emergencias y la extinción de incendios, la fiabilidad de los drenajes, las juntas y los sistemas de control de vapores es tan importante como los monitores de espuma o las bombas de agua contra incendios. Por lo tanto, el sistema de gestión de calidad de Mesa ETP no es un ejercicio de cumplimiento, sino que forma parte de la estrategia de protección por capas de la planta.

3. Diseño de protección integral 

Una protección eficaz contra incendios exige enfoques integrales que integren sistemas de extinción por espuma, sistemas de refrigeración por agua, redes de detección y procedimientos de respuesta ante emergencias. No existe una solución única que se adapte a todas las aplicaciones; cada instalación requiere un análisis minucioso de los riesgos, las limitaciones y los objetivos para desarrollar estrategias de protección óptimas.

Representa una parte integral de cualquier infraestructura de protección contra incendios, pero debe estar correctamente diseñado, instalado por profesionales y mantenido con diligencia para proporcionar una protección fiable. Para los parques de tanques industriales y las instalaciones que manipulan líquidos inflamables, los sistemas basados en espuma siguen siendo la base de la extinción de incendios, con mejoras continuas en la química de los concentrados, los métodos de aplicación y los diseños de los sistemas, lo que aumenta la eficacia y reduce el impacto medioambiental.

Organizaciones como MESA Industries demuestran la importancia de trabajar con profesionales cualificados que comprendan tanto los requisitos técnicos como los retos prácticos de la implementación en todos los aspectos de la protección contra incendios.

A medida que las industrias continúan manipulando líquidos inflamables esenciales para la vida moderna, la inversión en sistemas robustos de extinción de incendios protege no solo los activos físicos y al personal, sino también la continuidad de la cadena de suministro, la seguridad de la comunidad y la calidad medioambiental. Hay demasiado en juego y las consecuencias de una protección inadecuada son demasiado graves como para aceptar nada menos que los más altos estándares en el diseño, la instalación y el mantenimiento de los sistemas de extinción de incendios en tanques.

Importancia del control de incendios en tanques

Los sistemas de control y extinción de incendios en tanques de almacenamiento son instrumentos necesarios para la integridad operacional y la seguridad de procesos en instalaciones que manejan líquidos inflamables. Su diseño y desempeño deben alinearse con estándares internacionales reconocidos, como API 650, NFPA 11 y NFPA 15, los cuales establecen criterios técnicos para la protección contra incendios en tanques, sistemas de espuma y aplicaciones de agua pulverizada.

De acuerdo con API 650, la protección contra incendios debe considerarse desde la fase de diseño del tanque, incorporando dispositivos adecuados para la aplicación de espuma, sistemas de drenaje y configuraciones que reduzcan la probabilidad de escalamiento del evento.

Complementariamente, NFPA 11 define los requisitos para la selección, dosificación y aplicación de espumas contra incendios en líquidos inflamables, asegurando una cobertura eficaz, supresión de vapores y reducción del riesgo de reignición. Por su parte, NFPA 15 establece los lineamientos para sistemas de agua pulverizada destinados a la refrigeración de superficies, protección contra la exposición térmica y preservación de la integridad estructural durante un incendio.

La aplicación coherente de estos estándares permite diseñar sistemas de protección activa que no solo respondan de forma efectiva ante un incendio, sino que también limiten la propagación del evento, protejan los activos adyacentes y faciliten las labores de emergencia. En este contexto, los sistemas de extinción no deben evaluarse de manera aislada, sino como parte de una arquitectura integral de seguridad que combine detección temprana, extinción, protección pasiva y procedimientos operativos.

En última instancia, la adopción rigurosa de normas como API 650, NFPA 11 y NFPA 15 refuerza la confiabilidad de los parques de tanques, reduce el riesgo residual y contribuye a la continuidad operativa y a la sostenibilidad de las instalaciones industriales, especialmente en sectores donde un evento de incendio puede tener consecuencias catastróficas a nivel humano, ambiental y económico.

Conclusiones

La protección contra incendios en tanques de almacenamiento no puede abordarse como un sistema auxiliar ni reactivo, sino como una función crítica de la seguridad de procesos. La correcta selección y diseño de sistemas de espuma, agua pulverizada y soluciones híbridas, en alineación con normas como API 650, NFPA 11 y NFPA 15, permite controlar incendios de líquidos inflamables desde sus etapas iniciales, limitar la liberación de energía térmica y reducir significativamente el riesgo de escalamiento y daños catastróficos.

Un sistema de extinción eficaz depende no solo del agente extintor, sino de su integración con la detección temprana, la confiabilidad de los sistemas de dosificación, la correcta aplicación sobre la superficie del combustible y la protección térmica de los activos expuestos. La aplicación consistente de estándares internacionales transforma la protección contra incendios en una herramienta de gestión de riesgos operativos, capaz de preservar la integridad estructural de los tanques, garantizar la continuidad operativa y proteger tanto al personal como al entorno.

Referencias

1. National Fire Protection Association (NFPA). (2022). NFPA 11: Standard for Low-, Medium-, and High-Expansion Foam. NFPA.
2. American Petroleum Institute (API). (2020). API Recommended Practice 2021: Management of Atmospheric Storage Tank Fires. API Publishing Services.
3. Lees, F. P. (2012). Lees’ Loss Prevention in the Process Industries (4th ed.). Butterworth-Heinemann.