Análisis de riesgos contra incendio en una instalación

de hidrocarburos Arevalo Villanes, César

Valderrama Romero, Andrés

ANÁLISIS DE RIESGOS

CONTRA INCENDIO EN

UNA INSTALACIÓN DE

HIDROCARBUROS

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

© Arevalo Villanes, César & Valderrama Romero, Andrés

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0421

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

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Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• E l pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

ANALISIS DE RIESGOS CONTRA INCENDIO EN UNA INSTALACION DE HIDROCARBUROS

1 Arevalo Villanes, César &

2Valderrama Romero, Andrés

1 Departamento de Ingeniería Mecánica de Fluidos, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima 14, Perú.

2Centro de Estudios Energéticos y Ambientales S.A.C., ceenasac@gmail.com

RESUMEN La Ingeniería de Riesgos es la rama de la ingeniería especializada en el análisis, diseño e implementación de sistemas y programas orientados a la mitigación de los riesgos industriales, y en consecuencia, a la disminución de la frecuencia de accidentes laborales y enfermedades profesionales; asimismo complementa e integra programas y sistemas de gestión ambiental, considerando los riesgos de contaminación ambiental, el uso y manejo de materiales peligrosos y la gestión de residuos industriales. En los últimos años se han producido normas internacionales y criterios de estandarización necesarios para ello; de acuerdo a esta dirección, el carácter preventivo, integrador y asistencial de esta disciplina la coloca como un referente en materias de diseño, planificación e implementación de sistemas tendientes a la aplicación de nuevas disposiciones; como ejemplo el desarrollo de Sistemas Integrados de Gestión (ISO 9000, ISO14000 y OSHA 18000). El presente trabajo sintetiza un ejemplo para la determinación de riesgos, el cual consta de identificación, evaluación, análisis de consecuencias, estimación de la frecuencia, jerarquización de resultados y conclusiones; para este caso particular se tomará un sector de la planta y un equipo especifico; se analiza la situación de un subsistema llamado MPA (movimiento de producto y almacenamiento) que contiene un tanque proyectado de combustible 214 situado en un patio de tanques de una refinería en la provincia de Loreto-Perú, el cual es sujeto a una inspección de campo mediante una lista de verificación la cual debe corroborar: manual de diseño, equipos de seguridad y contraincendio entre otros, con el fin de alimentar a la matriz de riesgos con fortalezas y debilidades del sistema. La consecuencia(C) del riesgo refiere a la simulación mediante un modelo matemático1,4 el producto a almacenar será gasolina de 90 octanos; el resultado de este modelo brinda la estimación de la consecuencia si se produjera un incendio en el tanque. Palabras claves: ingeniería de riesgos, inspección de campo, matriz de riesgos, consecuencia del riesgo.

ABSTRACT

Risk Engineering is the branch of engineering that specializes in the analysis, design and implementation of systems and programs aimed at mitigation of industrial risks and, consequently, to lower the frequency of occupational accidents and diseases; also complements and integrates programs and environmental management systems, considering the risks of environmental pollution, the use and handling of hazardous materials and waste management industry. In recent years there have been international standards and standardization criteria to do so, according to this direction, the preventive, integrative and welfare of this discipline stands as a benchmark in design, planning and implementation of systems designed to the implementation of new provisions as an example the development of Integrated Management Systems (ISO 9000, ISO 14000 and OSHA 18000). This paper summarizes an example for the risk assessment, which includes identification, evaluation, impact analysis, frequency estimation, ranking of results and conclusions for this particular case will take a sector specific plant and equipment , discusses the status of a subsystem called MPA (product movement and storage) that contains a fuel tank designed 214 located in a courtyard of tanks at a refinery in the province of Loreto-Perú, which is subject to inspection field by using a checklist which must confirm: manual design, safety and fire fighting equipment, among others, to feed the risk matrix with strengths and weaknesses of the system. The consequence (C) risk refers to the simulation using a model matemático1, 4, the product to be stored is 90 octane gasoline, the result of this model provides an estimate of the result if there was a fire in the tank. Keywords: risk engineering, field inspection, risk matrix, risk accordingly INTRODUCCION La normativa peruana se torna cada vez más exigente en la medida que la existencia de instalaciones industriales se van extendiéndo a lo largo del territorio nacional, producto del incremento de las inversiones; dicha exigencia

considera la obligatoriedad del planeamiento con acciones especificas a tomar en caso de situaciones de riesgo, las cuales siempre están presentes en las operaciones de planta. Es común ver accidentes en la industria a consecuencia de la inexistente gestión en seguridad industrial, esto es considerado un indicador de que dicho planeamiento es necesario e indispensable; asimismo, mediante esta misma gestión entidades fiscalizadoras como OSINERGMIN, tratan de erradicar la improvisación, que permitirá preservar la vida y evitar posibles impactos colaterales. El estudio de riesgos es el análisis cualitativo y cuantitativo a partir de una metodología específica y contiene: análisis, cálculo estadístico y cálculo de consecuencias, que ayudan a describir eficazmente el proceso de materialización de un riesgo; así como, la mecánica del fenómeno, brindando resultados satisfactorios en una labor de auditoria, peritaje o gestión de la seguridad industrial. La Ingeniería de Riesgos, se ha desarrollado gradualmente durante los últimos años en el Perú; y no sólo contempla normas y metodologías para su desarrollo si no que involucra un conocimiento analítico del proceso, de tal manera que permita plantear recomendaciones que ayuden a mitigar el riesgo; para su desarrollo integral es requerido en la mayoría de los casos un equipo profesional multidisciplinario, de tal forma que se pueda analizar las diversas variables que influyen en los resultados del riesgo (consecuencia); dichos estudios son aplicados como base para: diseños de sistemas contra incendio, planes de contingencia, repotenciaciones de planta, ampliaciones y/o modificaciones, actualizaciones de planes de mantenimiento; adquieren importancia debido a que no solo brindan medidas de seguridad adecuadas sino que son capaces de mejorar el proceso haciéndolo más eficiente, debido a que dentro del análisis minucioso son contemplados los campos de diseño, mantenimiento y gestión de la planta al mismo tiempo, por ello dicho estudio cobra mayor importancia. Se debe señalar que un estudio completo de riesgos deberá ser realizado de manera integral analizando cada uno de los sectores, sistemas y/o equipos individualmente, por lo que se requiere un trabajo previo de inspección de campo, recopilación de datos y procesamiento de ellos. La magnitud de las consecuencias de un accidente no se mide únicamente en muertos o en dinero; hay también la posibilidad de tener heridos o acciones a largo plazo sobre la población, de difícil o imposible estimación.

FUNDAMENTO TEORICO

Un estudio de riesgos es una herramienta de gestión capaz de aumentar la eficiencia de la planta aunque no sea su objetivo primordial; el desarrollo del informe final genera recomendaciones para los diversos sistemas y subsistemas; su desarrollo implica buen conocimiento del proceso y el producto (gasolina 90 octanos), normas (API650, NFPA25), criterios y conceptos mínimos de análisis de riesgos, este desarrollo depende a su vez de que metodología se emplee existiendo diversas como HAZOP que se enfoca principalmente a sistemas con gran cantidad de variables, FMEA destinado a equipos industriales propensos a fallas, entre otros de la bibliografía7. La ingeniería de Riesgos, es derivada del conocimiento práctico, no requiere grandes conocimientos en gestión pero si del sistema (movimiento de producto), no requiere profundos conocimientos estadísticos pero si del subsistema (tanque 214), no requiere simulaciones detalladas pero si ecuaciones y conocimientos de la generación térmica e hidrodinámica (modelo de incendio), no requiere el análisis laborioso y detallado de cada uno de los riesgos pero si una jerarquización y valoración (C, F y MR), por ultimo dicho estudio canaliza eficientemente las medidas necesarias a tomar para elevar la seguridad operativa en la planta y es base para la generacion de muchos otros. Hoy en dia existen programas8 que ayudan a la compilación y a la jerarquizacion de manera rápida por lo que se ha simplificado aún más el trabajo de un estudio de riesgos; haciendo más eficiente la obtención de conclusiones. En este caso particular, se analiza la situación de un subsistema MPA (movimiento de producto y almacenamiento) que contiene un tanque proyectado de combustible (214), situado en un patio de tanques de una refinería en la provincia de Loreto-Perú, que debe estar sujeto a una inspección de campo mediante una lista de verificación, en dónde debe comprobarse la existencia del manual de diseño, equipos de seguridad y contraincendio entre otros, con el fin de alimentar a la matriz de riesgos con fortalezas y debilidades del sistema. En esta etapa seleccionamos la metodología, Qué pasa si? (What If?), para el desarrollo de un posible incendio que generara nuestro escenario de riesgo. La consecuencia(C) refiere a la simulación mediante un modelo matemático1,4, se requiere conocer las propiedades fisicoquímicas del producto a almacenar: gasolina de 90 octanos; el resultado de este modelo brinda la estimación de la consecuencia si se produjera un incendio en el tanque; la ecuación se denota: amed FEQ ** maxmax

Siendo: Qmax = Rapidez del calor total liberado de combustión (kW) Fmax = Factor de vista, depende de „x‟

Emed = Potencia emisiva para gasolina 90 (100 kW/m2) = Coeficiente de transferencia (0.7-0.8) Se construye la matriz de riesgos, si el resultado fuese aceptable, el análisis estaría completo, caso contrario debe plantearse la inclusión de medidas adicionales de seguridad con el fin de disminuir el valor de la consecuencia (C). La estimación de la frecuencia (F) o probabilidad debería calcularse con registros de incidentes de la planta; sin embargo, es común encontrar escaza o en algunos casos inexistente dicha información por lo que se sugiere utilizar los criterios de la tabla descrita abajo2, se identifica la situación del tanque en un valor 1, 2, 3 o 4 como veremos mas adelante. El resultado, final será el valor de la matriz de riesgo (MR) que es el producto de los valores de frecuencia (F) por consecuencia (C). Para este caso se pondrá particular atención al diseño ya que el tanque es proyectado, sin embargo para un tanque existente se pondrá atención primordial a la inspección en campo y a los reportes de mantenimiento realizados.

CUADRO DE VALORACION DEL RIESGO

Consecuencia (C) Superficial = 1 Moderado = 2 Importante = 3 Inaceptable = 4

A las personas

Seguridad y salud de los vecinos

Sin afectación a la seguridad y la salud pública

Alerta vecinal; afectación potencial a la seguridad y la salud pública

Evacuación; Lesiones menores o afectación a la seguridad y salud pública moderada; costos por afectaciones y daños entre 0.5 y 1 millón de dólares

Evacuación; lesionados; una o más fatalidades; afectación a la seguridad y salud pública; costos por lesiones y daños mayores a 0.5 millón de dólares

Seguridad y salud del personal, proveedor y/o contratista

Sin lesiones; primeros auxilios

Atención Médica; Lesiones menores sin incapacidad; efectos a la salud reversibles

Hospitalización; múltiples lesionados, incapacidad parcial o total temporal; efectos moderados a la salud

Una o más fatalidades; Lesionados graves con daños irreversibles; Incapacidad parcial o total permanente

Al ambiente

Efectos en el Centro de Trabajo

Olores desagradables; ruidos continuos; emisiones en los límites máximos; polvos y partículas en el aire

Condiciones peligrosas; informe a las autoridades; emisiones mayores a las permitidas; polvos, humos, olores significantes

Preocupación en el sitio por: fuego y llamaradas; ondas de sobre presión; fuga de sustancias tóxicas

Continuidad de la operación amenazada; incendios, explosiones o nubes tóxicas; evacuación del personal.

Efectos fuera del Centro de Trabajo

Operación corta de quemadores; olores y ruidos que provocan pocas quejas de vecinos

Molestias severas por presencia intensa de humos, partículas suspendidas y olores; quemadores operando continuamente; ruidos persistentes y presencia de humos

Remediación requerida; fuego y humo que afectan áreas fuera del centro de trabajo; Explosión que tiene efectos fuera del centro de trabajo; presencia de contaminantes significativa

Descargas mayores de gas o humos. Evacuación de vecinos, escape significativo de agentes tóxicos; daño significativo a largo plazo de la flora y fauna o repetición de eventos mayores

Descargas y Derrames

Derrames y/o descarga dentro de los límites de reporte; contingencia controlable.

Informe a las Autoridades. Derrame significativo en tierra hacia hacía ríos o cuerpos de agua. Efecto local. Bajo potencial para provocar la muerte de peces.

Contaminación de un gran volumen de agua. Efectos severos en cuerpos de agua; mortandad significativa de peces; incumplimiento de condiciones de descarga permitidas; reacción de grupos ambientalistas.

Daño mayor a cuerpos de agua; se requiere un gran esfuerzo para remediación. Efecto sobre la flora y fauna. Contaminación en forma permanente del suelo o del agua.

Al negocio

Pérdida de producción, daños a las instalaciones

Pérdida de producción, daños a las instalaciones Menos de una semana de paro. Daños a las instalaciones y pérdida de la producción, menor a 0.25 millones de dólares

De 1 a 2 semanas de paro. Daños a las instalaciones y pérdida de la producción, hasta 0.5 millones de dólares

De 2 a 4 semanas de paro. Daños a las instalaciones y pérdida de la producción de hasta 1 millón de dólares

Más de un mes de paro. Daños a propiedades o a las instalaciones; pérdida mayor a 1 millón de dólares

Efecto legal Incidente reportable Se da una alerta por parte de las Autoridades Multas significativas; suspensión de actividades Multa mayor, proceso

judicial

Daños en propiedad de terceros

Las construcciones son reutilizables, con reparaciones menores. Poco riesgo para los ocupantes

Las construcciones son reutilizables, con reparaciones menores. Poco riesgo para los ocupantes

Pérdida total de los bienes o de la funcionalidad de los bienes; posibilidad de lesiones o fatalidades

Demolición y reedificación de inmuebles; sustitución del edificio. Posible lesión fatal a algún ocupante

A la imagen

Atención de los medios al evento

Difusión menor del evento, prensa y radio locales

Difusión local significativa; entrevistas, TV local Atención de medios a nivel nacional

Cobertura nacional. Protestas públicas. Corresponsales extranjeros

Frecuencia (F) Remota= 1 Baja = 2 Media = 3 Alta = 4

Controles de

Ingeniería

Barreras de protección

Dos o más sistemas pasivos de seguridd independientes entre sí. Los sistemas son confiables; no requieren intervención del personal o de fuentes de energía

Dos o más sistemas, al menos uno de ellos pasivo. Todos son confiables

Uno o dos sistemas activos y complejos. La confiabilidad de los sistemas, pueden tener fallas de causa común; que de ocurrir puede afectar a los sistemas

Ningún sistema o uno activo y complejo; poco confiable

Pruebas (Interruptor, integridad mecánica y sistemas de emergencia)

Protocolos de prueba bien documentados; función verificada completamente; buenos resultados; fallas raras

Pruebas regulares; la verificación de funcionamiento puede estar incompleta; los problemas no son comunes

No se prueban a menudo; se registran problemas, algunas pruebas programadas no son realizadas

No están definidas; no se realizan ó no se aprecia su importancia

Antecedentes de accidentes e incidentes

No se registran accidentes graves, muy pocos incidentes y todos menores. Cuando se presentan, la respuesta es con acciones correctivas rápidas

No se presentan accidentes o incidentes graves. Se dan algunos accidentes/incidentes menores. Las causas raíz han sido identificadas y las lecciones son capitalizadas

Un accidente o incidente menor. Sus causas no fueron totalmente entendidas. Hay dudas de si las medidas correctivas fueron las correctas

Muchos incidentes y/o accidentes. No se investigan y registran. Las lecciones no son aprendidas

Experiencia operacional

Los procesos son bien entendidos. Rara vez se rebasan los límites de operación y cuando esto ocurre, se toman acciones inmediatas para volver a condiciones normales

Rara vez se rebasan los límites de operación. Cuando esto ocurre, las causas son entendidas. Las acciones correctivas resultan efectivas

Transitorios operacionales menores, no son analizados o no se toman acciones para su control. Transitorios serios, son atendidos y eventualmente resueltos

Transitorios rutinarios, no son analizados ni explicados. Sus causas no son bien entendidas

Administración de Cambios

En cuanto a cambios, el proceso es estable; Los peligros potenciales asociados son bien entendidos. La información para operar dentro de los límites y condiciones seguras, siempre está disponible

El número de cambios es razonable. Puede haber nuevas tecnologías, sobre las que se tenga alguna incertidumbre. Buenos análisis de riesgos de los procesos

Cambios rápidos ó aparición de nuevas tecnologías. Los análisis de riesgos de los procesos son superficiales. Incertidumbre sobre los límites de la operación

Cambios frecuentes. Tecnología cambiante. Análisis de riesgos incompletos o de pobre contenido técnico. Se aprende sobre la marcha

Factores Humanos

Entrenamiento y procedimientos

Instrucciones operativas claras y precisas. Disciplina para cumplirlas. Los errores son señalados y corregidos en forma inmediata. Reentrenamiento rutinario.

Las instrucciones operativas críticas son adecuadas. Otras instrucciones operativas, tienen errores o debilidades menores. Auditorias y revisiones rutinarias.

Existen instrucciones operativas. Estas instrucciones no son revisadas ni actualizadas de forma regular. Entrenamiento deficiente sobre los procedimientos para la respuesta a emergencias

Las instrucciones operativas se consideran innecesarias; el “entrenamiento” se da por transmisión oral; los manuales de operación sin control; demasiadas instrucciones verbales en la operación

Habilidades y desempeño de operadores, personal de mantenimiento, supervisores y proveedores y/o contratistas

Múltiples operadores con experiencia en todos los turnos. El trabajo o aburrimiento no son excesivos. Nivel de estrés óptimo. Personal bien calificado. Clara dedicación y compromiso con su trabajo.

El personal nuevo nunca está solo en cualquier turno. Fatiga ocasional. Algo de aburrimiento. El personal sabe que hacer de acuerdo a sus calificaciones y sus limitaciones. Respeto por los riesgos identificados en los procesos

Posible turno donde el personal es novato, sin experiencia., pero no es muy común que esto ocurra. Períodos cortos de fatiga y aburrimiento para el personal. No se espera que el personal razone. El personal asume ideas más allá de sus conocimientos. Nadie comprende los riesgos

Alta rotación de personal. Uno o más turnos con personal sin experiencia. Exceso de horas de trabajo. Programas de trabajo agobiantes. Moral baja. Trabajos realizados por personal con poca habilidad. Los alcances del trabajo no están definidos.

MATRIZ DEL RIESGO (MR) = CONSECUENCIA (C ) X FRECUENCIA (F)

4 8 12 16 3 6 9 12 2 4 6 8 1 2 3 4

MR=1 Superficial, no se requiere accion preventiva MR=6,7 Moderado, se require tomar acciones preventivas

MR=2,3 Permisible, considerar mejoras de carga economica no importante MR=8,9 Importante, se debe mitigar el riesgo en un tiempo mayor de un ano

MR=4,5 Permisible, considerar mejoras de carga economica no importante MR=12,16 Inaceptable, se debe suspender las labores hasta mitigar el riesgo

MATRIZ DEL RIESGO CON METODOLOGIA (WHAT IF)

Que pasaria si? Causas Consecuencias Matriz de riesgo

Salvaguardas Recomendaciones F C MR

(Modo) (Origen) (Incendio) FxC (Equipos y recursos) (Trabajos a realizar)

METODOLOGIA Toda información y documentación sirve para la identificación de riesgos y el llenado de la matriz, cabe señalar que el ingeniero de riesgos debe conocer las normas aplicables para realizar el listado de observaciones, las fortalezas del sistemas son añadidas como salvaguardas y son tomadas en cuenta en la estimación de la frecuencia (F), la consecuencia se calcula mediante un algoritmo para dicho escenario; sea un derrame, incendio,

fuga u otro incidente. Las debilidades y carencias del sistema son identificables dentro de la matriz para la estimación de la consecuencia(C). Identificación de fortalezas del sistema: Cuenta con anillo de enfriamiento (toroide) y cámara de espuma de acuerdo a la NFPA 15 y 11, esto se

considera salvaguarda. Se colocará el sistema de puesta a tierra, según API 540, para liberar la corriente estática, otra salvaguarda. Pocas desviaciones, los errores son corregidos, reportados, personal capacitado, ejecución de capacitación en

seguridad diaria, el personal nuevo es capacitado y supervisado siempre. Análisis de consecuencia; para la identificación de debilidades del sistema, dependiendo del escenario de riesgos un cálculo y/o verificación preliminar de los sistemas de protección, para ello se recurre a la estimación de la consecuencia (C), existen diversos modelos dependiendo del escenario; para derrame por ejemplo, podríamos calcular la volumen de contención de una barrera; para una explosión, los alcances de las ondas de sobrepresión; para el caso de incendio se calcula el flujo incidente hacia los alrededores producido por un incendio en el tanque 214 de gasolina. El fenómeno predominante en este caso, es la radiación2; ya que los flujos convectivos desarrollados representan entre el 10% y 20% del flujo radiativo total obtenido, esto es debido a que el valor de radiación depende directamente de la temperatura a la cuarta potencia según la ecuación de Stefan-Boltzman, además de la emisividad (ε) que puede ser asumida como 0.8, debido a que el fuego se asemeja a un cuerpo negro, se considera tambien la constante “C” con un valor de 5.67E-8W/m2-K4. Por otra parte la convección sólo depende linealmente de la temperatura y del tipo de fluido (aire), la conducción en menor cantidad solo se produce en el propio tanque incendiado, que colapsa rápidamente. Las temperaturas de flama adiabática o ideal “Tf” para un incendio de gasolina se encuentran alrededor de los (1200-500)ºK; según mediciones experimentales de lo que se puede obtener potencias emisivas entre (90-120) kW/m2, esto se puede demostrar considerando la temperatura ambiental Ta =300ºK y Tf= 1200ºK de manera que:

CeTaTfq **)( 44 , reemplazando valores se tiene 93 kW/m2.

Según las referencias1, el flujo critico para estructuras con espesor ligero es 37.5 kW/m2, sin embargo en el análisis de radiación, el flujo es de 93 kW/m2; entonces, no es considerado directamente como flujo incidente sobre otra superficie, es el valor de la fuente ideal; deberíamos considerar las pérdidas sobre este flujo fuente para calcular el flujo incidente sobre otra superficie; a esto refiere el concepto de los modelos matemáticos de incendio actuales como: Mudan, Shorki, Point Source, otros; los cuales toman parámetros atmosféricos como presión atmosférica, humedad relativa, temperatura ambiental y lo sintetizan en una variable llamada transmisividad atmosférica que se trata de la eficiencia en el proceso de tranferencia de calor que lo da el medio (aire). Luego para hallar dicho flujo incidente se deberá tener en cuenta el conocido factor de vista que es el porcentaje de radiación incidente hacia otra superficie con respecto a una fuente de radiación, este último depende en gran parte de la geometría del incendio, para nuestro caso se toma un incendio cilíndrico, es necesario estimar el calor liberado en función del calor de combustión por la velocidad de combustión de la gasolina el cual da un valor de 2414 kW/m2, luego se calcula la altura de la flama “H” empleando la formula simplificada3:

DeDqH *05.04 ***10*5.7 Siendo: H = Altura de la flama (m) D = Diámetro del recipiente o tanque (27.7 m) q = Rapidez de calor total por la combustión (2414 kW/m2)

La altura de la flama calculada es 12.5 m. que permite ubicar el foco radiativo del incendio y con ello calcular el factor de vista, calculado por tablas o fórmulas expuestas detalladamente en la bibliografia1,4, el factor de vista al depender del distanciamiento permitirá estimar la curva de radiación:

amed FEQ ** maxmax

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

20 30 40 50 60 70 80

Q=K

w/m

2

x=m

Curva de radiacion

CUADRO DE DISTANCIAMIENTO SEGURO FUNCION DE RADIACION VS DISTANCIA

Vista de planta del radio de acción del incendio en el tanque 214

El valor límite de radiación es de 37.5 kW/m2; si se quisiera diseñar un sistema contra incendio capaz de combatir esta radiacion incidente en el tanque 213, debería hacerse como mínimo mediante la siguiente estimación derivada de la perdida de calor, considerando que el agua debería alcanzar como máximo 80ºC, ya que después de 100 ºC es vapor, asumiendo que es lanzada a una temperatura ambiente de 25ºC

TCe

qm

*

Siendo: Ce=Calor especifico del agua (kJ/kg-ºK) T =Diferencia de temperaturas del estado agua (en ºK) q = Rapidez del calor total liberado de combustión (kW)

223.0

78.31*

11*

27.1021*

min160*

216.0

)2580(*18.45.37

ft

GPM

lt

gal

Kg

lt

ft

ms

sm

Kgm

Este valor es cercano al valor de diseño de los sistemas contra incendio para la mayoría de instalaciones de hidrocarburos (0.15-0.20) GPM/ft2; aunque este ratio este sobreestimado debido a que es considerado que el flujo radiativo es uniforme en toda la superficie del tanque 213 (situación ideal), es aceptable; debido a que en los sistemas contraincendio es requerida una reserva de seguridad ante una eventualidad (efecto domino), aunque en un análisis detallado del mismo; es probable que requiera un porcentaje menos del ratio obtenido. Nuestro posible escenario de riesgo comprometería a las estructuras aledañas (tanque 213) se daría la pérdida de dos tanques, debido a la radiación incidente „Q „está al límite del valor permisible 37.5 kW/m2, dicho valor está ajustado al ratio requerido de enfriamiento que aparece en el DS-052-93-EM5 y el que es utilizado para los ratios de enfriamiento contra incendio, de este estudio parten los datos utilizados en los cálculos contra incendio como volumen y caudal. Identificación de debilidades del sistema:

Distanciamiento entre tanques Distancia real, en metros Distancia de seguridad, en metros

calculada @ Q=37.5 kW/m2

T-214 y T-210 22.7 22.0

T-214 y T-215 20.0 22.0

T-214 y T-213 11.0 22.0

Distanciamiento hacia personas Distancia real, en metros Distancia de seguridad, en metros

calculada @ Q=5.0 kW/m2

T-214 y personas 100 50

A pesar que el nuevo tanque contara con un sistema de toroide contraincendio, luego de la inspección del suministro y de la bomba contra incendio, se hallaron deficiencias que podrían comprometer el suministro con un posible fallo, C=4.

Luego del análisis de radiación se comprobó que un incendio en el tanque 214, podría comprometer gravemente al tanque 213, serán tomadas las frecuencias que intervengan en las salvaguardas.

Jerarquización de resultados: CUADRO DE VALORACION DEL RIESGO (JERARQUIZACION)

Consecuencia (C) Superficial= 1 Moderado = 2 Importante = 3 Inaceptable = 4

A las personas

Seguridad y salud de los vecinos No se detecta instalaciones de terceros cercanas al tanque 214

Seguridad y salud del personal y proveedor y/o contratista Las vidas de los bomberos y

brigadas, podrían arriesgarse

Al ambiente

Efectos en el centro de trabajo Tanque de mediana capacidad 15MB, molestias por humos.

Efectos fuera del centro de trabajo Trabajos de remediación menores para el entorno, contaminación baja.

Descargas y derrames El entorno del tanque cuenta con canaletas y muros de contención

Al negocio

Pérdida de producción, daños a las instalaciones

Pérdida de hasta 2 tanques, parada de producción de nafta (213) más de 1 mes.

Efecto legal Alerta de las autoridades de la zona y a OSINERGMIN

Daños en propiedad de terceros No se detecta instalaciones de terceros cercanas al tanque 214

A la imagen

Atención de los medios al evento Difusión menor del evento, prensa y radio locales, rara difusión nacional

Frecuencia (F) Remota= 1 Baja = 2 Media = 3 Alta = 4

Controles de Ingeniería

Barreras de protección

Sus equipos contra incendio no evidencian pruebas según NFPA 25 (no confiables)

Pruebas (Interruptor, integridad mecánica y sistemas de emergencia) Pruebas regulares, buen plan

de manteamiento

Experiencia operacional Pocas desviaciones, los errores son corregidos, reportados

Factores Humanos

Entrenamiento y procedimientos Personal capacitado, charlas de seguridad diarias

Habilidades y desempeño de operadores, personal de mantenimiento, supervisores y proveedores y/o contratistas

El personal nuevo es capacitado y supervisado siempre múltiples turnos

SISTEMA: Movimiento de producto y almacenamiento SUBSISTEMA : Área de tanques y almacenamiento

Qué pasaría si? (What if) Causas Consecuencias Matriz de riesgo

Salvaguardas Recomendaciones F C MR

Radiación térmica incidente en tanque 214 de un posible incendio aledaño

1. Incendio o explosión del tanque 210, 215 o aledaños, falla del suministro contra incendio tanque 214

Incendio en el tanque 214 3 4 12

1. Contará con anillo enfriamiento (toroide) y cámara de espuma de acuerdo a la NFPA 15 y 11

Presencia de corriente estática 1. Alta velocidad de llenado del tanque, falla del pozo a tierra

Incendio en el tanque 214 2 4 8

1. Se colocará Puesta a tierra según API 540. 2. Pocas desviaciones, los errores son corregidos, reportados

Bajo nivel de hidrocarburo / sobrellenado

1. Descuido del operador, falla de los controles operativos (control de nivel)

Incendio en el tanque 214 2 4 8

1. Se colocará medidor de nivel tipo radar (automático) 2. Pruebas regulares, buen plan de mantenimiento

Trabajos de soldadura cercanos

1. Carencia o mala especificación del permiso de trabajo en caliente

Incendio en el tanque 214 2 4 8 1. Personal capacitado, charlas de

seguridad diarias

2. Inexperiencia del trabajador

Incendio en el tanque 214 1 4 4

1. El personal nuevo es capacitado y supervisado siempre, múltiples turnos

Reducción de la magnitud del riesgo: El incendio del tanque 214 compromete al tanque 213; si garantizamos su integridad recomendando pruebas

al sistema contra incendio y la instalación de otro toroide al 213, se podrá reducir las posibles pérdidas y evitar largas paradas de un mes a semanas ya que este tanque es el único que suministra gasolina, luego C=3.

Si se recomienda pruebas contra incendio bajo el estándar NFPA25, se verificará la mayor confiabilidad de dicho sistema, proporcionando una reducción en la frecuencia o probabilidad a F=2.

No se detectaron riesgos por factores humanos, se recomienda un mapeo de procesos antes de iniciar cualquier trabajo dentro de la planta con el fin de disminuir la frecuencia de las situaciones de riesgo donde interviene las habilidades del personal reduciendo la frecuencia a F=1 para los tres casos intermedios.

SISTEMA: Movimiento de producto y almacenamiento SUBSISTEMA : Área de tanques y almacenamiento

Qué pasaría si? (What if) Causas Consecuencias Matriz de riesgo

Salvaguardas Recomendaciones F C MR

Radiación térmica incidente en 214 de un posible incendio aledaño

1. Incendio o explosión del tanque 210, 215 o aledaños falla del suministro contrincendio de espuma

Incendio en el tanque 214, daño al

tanque 213 2 3 6

1. Contará con anillo enfriamiento (toroide) y cámara de espuma de acuerdo a la norma NFPA 15 y 11

1. Realizar pruebas al sistema contra incendio según NFPA 25 2. Instalar un toroide en el tanque 213

Presencia de corriente estatica 1. Alta velocidad de llenado del tanque, falla del pozo a tierra

Incendio en el tanque 214, daño al

tanque 213 1 3 3

1. Se colocará la puesta a tierra según API 540. 2. Pocas desviaciones, los errores son corregidos, reportados

3. Implantar un formato para mapeo de riesgos para los trabajos internos del personal contratista, según modelo

Bajo nivel de hidrocarburo / sobrellenado

1. Descuido del operador, falla de los controles operativos (control de nivel)

Incendio en el tanque 214, daño al

tanque 213 1 3 3

1. Se colocará medidor de nivel tipo radar (automático) 2. Pruebas regulares, buen plan de mantenimiento

4. Idem, recomendación 3

Trabajos de soldadura cercanos

1. Carencia o mala especificación del permiso de trabajo en caliente

Incendio en el tanque 214, daño al

tanque 213 1 3 3

1. Personal capacitado, charlas de seguridad diarias

5. Idem, recomendación 3

2. Inexperiencia del trabajador

Incendio en el tanque 214, daño al

tanque 213 1 3 3

1. El personal nuevo es capacitado y supervisado siempre, múltiples turnos

La reducción de la magnitud del riesgo puede ser posible, sin embargo existe el compromiso de ejecutar las recomendaciones propuestas en la matriz de riesgo por parte de los responsables y jefes de la planta, esto deberá ser trabajado conjuntamente en froma cuidadosa, planteando recomendaciones accesibles a los responsables dentro del plazo establecido para destinar los recursos; según las valoraciones de la matriz de riesgo, las recomendaciones que exceden el valor de 6, se vuelven obligaciones; por ello se recomienda mantener la valoración entre el rango de 2 y 5, representan una inversión de mediana a baja magnitud. Las recomendaciones son agregadas a la matriz correspondiente, reduciendo el riesgo obtenido MR=12 a un índice de MR=6, sistemáticamente se sumarán escenarios para todos los sistemas y subsistemas hasta completar el análisis integral de toda la planta10.

CONCLUSIONES

1. El análisis integral o estudio de riesgos de un sistema se obtiene considerando la posibilidad de ocurrencia de incendio, derrame, fuga, explosión, descompostura u otro de manera independiente cada uno, pudiendo complementar con escenarios dependiendo del entorno. En este caso6, también se considera el escenario de caídas de rayos por ser frecuentes en Loreto.

2. El análisis de consecuencia, que se encuentra apoyado en una simulación, brinda una clara idea de lo que implicaría un incendio en el tanque 214 sin un sistema efectivo contra incendio, un „efecto domino‟ en el tanque 213, al ser el único tanque de gasolina; produciría un paro en el despacho de este producto hasta su

reemplazo por uno existente o en el peor de los casos por uno nuevo, sin olvidar los daños que implicaría para el proceso; basta solamente con tener una idea aproximada del costo de un equipo para que al añadirle un porcentaje se pueda estimar los daños que generaría y los tiempos muertos en la planta. Debe realizarse un análisis de consecuencias en cada escenario con el fin de justificar el impacto dañino que tiene el riesgo, en este caso; la pérdida de dos tanques.

3. Existen diversas formas de calcular la consecuencia y la frecuencia, establecer una fórmula exacta es complicado, ya que es difícil identificar la situación del subsistema (tanque 214) en el cuadro de valoración de riesgos; sin embargo el ingeniero aplicará la exigencia de la norma para completar, reemplazar o modificar dicho cuadro, como puede verse la matriz está regida al resultado (MR) que a su vez permite cuantificar el riesgo, jerarquizando así las situaciones de mayor cuidado; en nuestro caso el escenario de mayor riesgo viene dado por un incendio en el tanque 214 ocasionado por una incidencia de flujo radiante proveniente de un fuego aledaño (210, 215), al no comprobarse la confiabilidad del sistema contra incendio mediante una prueba, genera una situación de riesgo alta.

4. De existir mayores instalaciones y/o subsistemas, se necesitará la revisión minuciosa de planos, manuales, documentación, referida a las múltiples especialidades civil, electrónica, eléctrica, ambiental, química, mecánica, otros. Como ejemplo podría ser una columna de destilación de gran volumen, con más escenarios de riesgos, mayores variables y por consiguiente mayores recomendaciones.

5. Los ítems de la matriz pueden ser tratados de forma variada, respetando la metodología empleada; para este caso es parte del escenario (modo), causa (origen) y consecuencia (incendio), de esta forma se puede agrupar los escenarios. Otra forma de análisis podría: escenario (incendio), causa (origen, modo) y consecuencia (personas, estructuras) esta forma se utiliza para agrupar mejor los eventos (incendio, derrame, fuga) y desglosar la máxima consecuencia (C), se utiliza cuando existen altas valoraciones de (C) y se requiere detallarlo, sin embargo la desventaja es que resta importancia al modo y al origen.

BIBLIOGRAFIA

1. The American Institute of Chemical Engineers, Guidelines for chemical process quantitative risk analisys, January 1995.

2. Comité de normalización de petróleos mexicanos y subsidiarios, Estudios de Riesgo NFR-018-PEMEX-2007, Enero 2008.

3. Arevalo, César; “Análisis de consecuencia de incendio en un tanque de combustible”, Noviembre 2010, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Informe de Ingeniería.

4. Society of Fire Protection Engineers SPFE, Handbook of fire protection engineering, January 2002, NFPA Publication.

5. Ministerio de energía y minas (MINEM); “Reglamento de seguridad para almacenamiento de hidrocarburos DS-052-93-EM”, noviembre 1993.

6. Consultoria Energetica & Ambiental; “Estudio de Riesgos para la Refineria Iquitos”, Propiedad de PETROPERU, enero 2009.

7. Denis P. Nolan, Application of hazop and what-if safety review to the petroleum, petrochemical and chemical industries; enero 2007.

8. Dyadem, Manual del usuario software PHA-PRO, www.dyadem.com 9. Iturbe R; Flores C.; Chavez C. y Roldán A. (2002); “saneamiento de suelos contaminados con hidrocarburos

mediante biopilas”. Revista Ingeniería, Investigación y Tecnología, Vol. III. Nº1, Ene-Mar. 10. Mañas J.L.; “Aprovechamiento de los métodos de análisis de riesgos para mejorar la seguridad en industrias

químicas y afines”; Ingeniería Química; abril, 213-221 (1991).