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PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 1

�1994

IR–S–02 CRITERIOS PARA EL ANALISIS CUANTITATIVO DERIESGOS

APROBACION

Luis Hernández Carlos CorrieMAY.93 MAY.93

MAY.93

SEP.95 L.T.1

0

REVISION GENERAL 92

92

E.J. A.N.

J.R.

MANUAL DE INGENIERIA DE RIESGOS

ESPECIALISTAS

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CRITERIOS PARA EL ANALISISCUANTITATIVO DE RIESGOS SEP.951

PDVSA IR–S–02

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Indice

1 OBJETIVO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE Y APLICACION 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 GENERALIDADES 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 IDENTIFICACION DE PELIGROS 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Análisis Preliminar de Peligros (PHA) 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Estudio de Peligros y Operabilidad (HAZOP) 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Evaluación Técnica de Seguridad Industrial 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 ESTIMACION DE FRECUENCIAS 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Análisis de Arbol de Fallas (FTA) 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Análisis de Arbol de Eventos (ETA) 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 ESTIMACION DE CONSECUENCIAS 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Criterios de Daños 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 CUANTIFICACION DEL RIESGO 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 Riesgo Individual 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Riesgo Social 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Metodología de Cálculo de Riesgo Individual y Riesgo Social 21. . . . . . . . . 9.4 Medidas Equivalentes de Daños 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5 Ecuaciones PROBIT 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6 Representación del Riesgo Individual y Social 29. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7 Incertidumbre y Sensibilidad 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 CRITERIOS DE TOLERANCIA 32. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 Criterio de Tolerancia de Riesgo Individual 33. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Criterio de Tolerancia del Riesgo Social 34. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Aplicación de los Criterios de Tolerancia 36. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 MEDIDAS PARA REDUCCION DEL RIESGO 36. . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Reducción de Probabilidades de Accidentes 37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Reducción de la Severidad 37. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12 ANALISIS COSTO–BENEFICIO 38. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 Metodología 39. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 Personal Afectado 41. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mir/indice_mir.htm

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13 APLICACION DEL ANALISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS (ACR) EN PROYECTOS 41. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 Conceptualización del Proceso 42. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Ingeniería Conceptual 42. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Ingeniería Básica 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Ingeniería de Detalle 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 Construcción 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.6 Pre–arranque / Arranque 43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.7 Operación 44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.8 Cambios o Modificaciones 44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.9 Aseguramiento de Calidad 44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO A BASE DE DATOS DE FALLAS DE EQUIPOS 45. . . . . . . . . . . A.1 Datos Estadísticos 45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.2 Tasas y Frecuencias de Fallas 45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.3 Factores de Servicio 60. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.4 Probabilidad de Ignición 60. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.5 Probabilidad de Explosiones 63. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.6 Probabilidad de Error Humano 66. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.7 Ejemplos de Uso de Tasa de Fallas 66. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO B MODELOS PARA LA ESTIMACIONDE CONSECUENCIAS 68. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.1 Introducción 68. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.2 Escapes 68. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.3 Incendio de Líquidos en Superficies Extensas (“POOL FIRES”) 75. . . . . . . B.4 Explosiones 87. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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1 OBJETIVOEste documento ha sido concebido para unificar y establecer el proceso deAnálisis Cuantitativo de Riesgos (ACR) en la Industria Petrolera y PetroquímicaNacional, e incluye los principios básicos, métodos y criterios del ACR aplicablesen las diferentes etapas de un proyecto, ejecución de cambios o modificacionesy/o durante la vida útil de una instalación.

El objetivo de este documento es permitir la identificación y evaluación de eventosque puedan resultar en descargas de sustancias tóxicas, inflamables ocombustibles, a través de la aplicación de las metodologías del ACR en las etapasde diseño, construcción, arranque y operación de una instalación.

2 ALCANCE Y APLICACIONPara soportar la aplicación del documento PDVSA IR–S–01 “Filosofía deDiseño Seguro” en esta guía se establecen los criterios para la aplicacióndel proceso del ACR en cualquier etapa de la vida de una instalación.Contiene una descripción breve de los métodos y procedimientos a seguir,sin llegar a ser un manual de conocimientos del cual se pueda aprender arealizar el Análisis Cuantitativo de Riesgos. La aplicación de estametodología para la evaluación de alternativas de reducción de riesgosrequiere experiencia y profundos conocimientos de los sistemas a evaluar

El mayor beneficio de este proceso resulta de su aplicación en proyectos denuevas instalaciones o en la ejecución de cambios y modificaciones; no obstantepuede y debe ser aplicado en instalaciones existentes a fin de determinar su nivelde riesgo y decidir acciones para su control, tanto a través de medidas deingeniería como administrativas o de planeamiento para emergencias ycontingencias. Las previsiones establecidas en este documento aplican a todaslas instalaciones en las cuales se produzca, procese y/o almacene sustanciastóxicas o inflamables, independientemente de su ubicación en tierra firme ocosta–afuera.

Las prácticas de seguridad y salud ocupacional del día a día, son parte de laoperación normal de la planta y por tanto no están cubiertas en este documento.

3 REFERENCIAS

1. Rodríguez, J.A; Preliminary major hazard analysis of the New Eastern Refinery, TheUniversity of Sheffield, Sheffield (U.K.), 1992.

2. CCPS, Guidelines for Hazard Evaluation Procedures, American Institute of ChemicalEngineers, New York, 1985.



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3. AIHA, Emergency Response Planning Guidelines (ERPG), AIHA, New York 1992.

4. CCPS, Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Assessment. AmericanInstitute of Chemical Engineers, New York, 1986.

5. Crowl, D.A., and Lowar J.F, Chemical Process Safety: Fundamentals withapplications, Prentice Hall, New Jersey, 1990.

6. Energy Analysts Inc., Process plant safety and security: course notes, EnergyAnalysts Inc., Norman (USA), 1989.

7. Rodríguez, J.A. Aplicación de criterios de tolerancia de riesgos y costo–beneficio enlos estudios de análisis de riesgos de la industria petrolera y petroquímicavenezolana, ARPEL, México, 1991.

8. Lind. N.C. El Tratamiento de los Riesgos: Un Enfoque Canadiense Global. RevistaMAPFRE Seguridad. MAPFRE, Madrid, 2do. Trimestre 1990.

9. Fleishman, A.b. and Hough M.S., The Use of Cost – Benefit Analisys in Evaluatingthe Acceptability of Industrial Risks: An Ilustrative Case Study. 6th InternationalSymposium: “Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries”. Oslo,1989.

10. Gibson; S.B. Risk Criteria in Hazard Analisys CEP, London, 1976.

11. E&P Forum Hydrocarbor Leak and Ignition Data Base, E&P Forum London 1992.

12. CCPS. Guidelines for Process Equipment Reliability Data. AICHE, N.Y. 1989.

13. Cox, A.W., Lees F.P. and Ang, M.L., Clasification of hazardous locations, TheInstitution of Chemical Engineers, Rugby (U.K), 1991.

14. Imperial Chemical Industries, Hazard and Reliability Manual, ICI, Runcorn (U.K.),1988.

15. NFPA. Fire Protection Handbook. 16th edition. Batterymarch NFPA. 1986

16. Lees, F.P., Loss prevention in the process industries, Butterworths, London, 1986.

17. Health and Safety Executive, Quantified risk assessment: Its input to decisionmaking, HSE, London, 1989.

18. European Federation of Chemical Engineering, Risk analysis in the processindustries, The Institution of Chemical Engineers, Rugby (U.K.), 1985.

19. Health and Safety Executive, Risk criteria for land–use planning in the vicinity of majorindustrial hazards, HSE, London, 1991.

20. Kletz, T.A., Plant design for safety. A user–friendly approach, Hemisphere PublishingCorporation, London, 1991.

21. Johnson, J.N., The current state of risk assessment, Proceedings of Safety and LossPrevention in the Chemical and Oil Processing Industries, The Institution of ChemicalEngineers, Rugby (U.K.), 509–526, 1990.



http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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22. API RP75 Recommended Practices for Development of a Safety and EnvironmentalManagement Program for Outer Continental Shelf (OCS) Operations.

23. API RP750 Management of Process Hazards.

4 DEFINICIONESVer documento PDVSA IR–S–00 “Definiciones”.

5 GENERALIDADESLos procedimientos de análisis cuantitativo de riesgos han sido desarrolladospara estudiar procesos, sistemas y operaciones en una forma sistemática, lo cualreduce la subjetividad en la identificación de áreas críticas y permite jerarquizarla importancia relativa de cada evento no deseado.

Esta metodología puede también ser usada para evaluar secuencias deaccidentes de baja probabilidad de ocurrencia y muy alta severidad, sobre loscuales no se tiene experiencia previa.

Los métodos de análisis cuantitativos de riesgos han sido concebidos parareforzar la aplicación de la buena práctica de Ingeniería, con el fin de obtenerelementos de juicio para soportar decisiones gerenciales que permitenincrementar el nivel de seguridad de las instalaciones.

Tal como se muestra en la Fig. 1. la identificación de los peligros inherentes alproceso o planta, constituye el primer paso para un análisis cuantitativo deriesgos. En esta etapa se evalúan entre otros los materiales, inventarios y lascondiciones operacionales del proceso que pudiesen ocasionar eventosindeseables. Los métodos que aplica la Industria Petrolera y PetroquímicaNacional, en la identificación de peligros son: Análisis Preliminar de Peligros(APP), Estudios de Peligros y Operabilidad (HAZOP) y Evaluaciones Técnicasde Seguridad; los cuales se describen en la Sección 6.



http://www.intevep.odv.com/~cit/cit_online/normas_i.html

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Fig 1. PROCESO DE ANALISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS (Ref. 1)

ESTIMAR

FRECUENCIAS

ESTIMAR

CONSECUENCIAS

CUANTIFICAREL

RIESGO

RIESGOSTOLERABLE?

NO

SI

DESCRIBIREL

SISTEMA

IDENTIFICAR

PELIGROS

FIN DEL PROCESO

MODIFICAREL

SISTEMA



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Habiendo identificado los peligros, es necesario cuantificar el nivel de riesgoimplícito a objeto de determinar el alcance de las medidas de control. Lacuantificación del riesgo está basada tanto en la estimación de la frecuencia deocurrencia de accidentes como en el cálculo de sus consecuencias.

Para estimar las frecuencias se utilizan los métodos de árbol de eventos y de árbolde fallas que se describen en la Sección 7. La base de datos para la estimaciónde frecuencia se muestra en el Anexo A. La estimación de consecuencias seefectúa mediante programas computarizados cuyas bases de cálculos secorresponden con los métodos indicados en el Anexo B. La cuantificación delriesgo, será expresada en términos de riesgo individual y/o riesgo social, paraefectos de comparación con los criterios de tolerancia.

La decisión sobre las medidas de control a ser adoptadas deberá estar soportadapor un análisis Costo–Beneficio.

6 IDENTIFICACION DE PELIGROSComo su nombre lo indica la identificación de peligros pretende encontrar lascondiciones de daño potencial presentes en una planta o proceso. Laidentificación de peligros es un paso crítico en el Análisis Cuantitativo de Riesgos,por cuanto un peligro omitido es un peligro no analizado. Algunos de los métodosy técnicas desarrolladas mundialmente para la identificación de peligros son:

– Análisis Preliminar de Peligros (PHA)– Método “Que pasaría si....?”– Indices Dow–Mond– Estudios de Peligros y Operabilidad (HAZOP)– Modos de fallas, efectos y análisis de criticidad (FMECA)– Arbol de Fallas (FTA)– Arbol de Eventos (ETA)– Análisis de Error Humano– Evaluaciones Técnicas de Seguridad Industrial

Cada uno de los métodos antes indicados, se describen detalladamente en laReferencia (2).

Seguidamente se presenta una breve descripción de los métodos utilizadosmayormente por la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional.

6.1 Análisis Preliminar de Peligros (PHA)El Análisis Preliminar de Peligros (PHA) es un método cualitativo, que tiene sumayor utilidad durante la etapa de la ingeniería conceptual del diseño de unainstalación. Su uso permite detectar los peligros de los materiales, equipos yubicación de la planta para proveer a los diseñadores con lineamientosadecuados a seguir en las subsecuentes etapas del diseño.



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El Análisis Preliminar de Peligros concentra sus esfuerzos en los materialespeligrosos y componentes mayores de equipos de proceso y permite visualizaraquellos eventos que involucren liberación incontrolada de energía y/o productostóxicos. El PHA no está considerado como uno de los enfoques más sistemáticosen la identificación de peligros, sin embargo, sirve muy bien al propósito de definireventos conducentes a escenarios de accidentes mayores. El método debe serdesarrollado por un equipo multidisciplinario el cual determina los peligros, suscausas, frecuencias y consecuencias en una forma cualitativa. La cuantificaciónde frecuencias y consecuencias pueden ser realizadas en un paso posterior.

La aplicación del método requiere la existencia de información de diseñoreferente a:

– Filosofía de diseño– Diagrama preliminar de flujo de proceso– Información histórica de accidentes en instalaciones similares– Descripción del proceso, incluyendo inventarios de materiales peligrosos con

sus características y condiciones de operación.Aunque la decisión del estudio depende de la complejidad de la instalación, engeneral el PHA es un método que no consume mucho tiempo.

6.2 Estudio de Peligros y Operabilidad (HAZOP)El HAZOP es un método de análisis que consiste en un examen crítico ysistemático del diseño de una instalación industrial, con el objeto de identificarpeligros potenciales y problemas operacionales, así como sus consecuencias enla instalación examinada.

El método está orientado de forma tal que estimula la imaginación y permiterazonar sobre todas las posibles formas en que pueden originarse problemasoperacionales o situaciones de peligro. Además es un método sistemático quereduce la posibilidad de cometer omisiones o dejar aspectos no detectados.

Este estudio puede ser aplicado a instalaciones existentes, modificaciones deinstalaciones existentes o a nuevos proyectos. La etapa final de la ingenieríabásica es la más adecuada para la aplicación de este estudio en un proyectonuevo.

El HAZOP es un método flexible aplicable tanto a procesos continuos como porcarga y a diferentes tipos de instalaciones industriales (plantas de proceso,llenaderos, terminales de carga y descarga, almacenamiento, etc.).

El soporte fundamental de información para la realización del HAZOP, loconstituyen los Diagramas de Tuberías e Instrumentos (DTI’s). En un proyecto elestudio debería iniciarse tan pronto los DTI’s se encuentren finalizados. En unainstalación existente el primer paso es asegurarse de que dichos diagramas estánactualizados.



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El estudio requiere ser aplicado por un equipo multidisciplinario el cual trabajaconjuntamente aportando ideas y utilizando un grupo de palabras guías paraidentificar peligros y problemas operacionales, mediante la búsqueda dedesviaciones a las intenciones de diseño de la instalación.

La aplicación del método requiere la existencia de información tal como:

– Diagramas de tuberías e instrumentos– Diagramas de flujo– Especificación de equipos y tuberías– Filosofía de diseño– Manuales de operación y mantenimiento– Reportes de investigación de accidentes e incidentes de instalaciones

existentes.

La Fig. 2. muestra un resumen de la metodología para la realización del HAZOP.

A efectos de la aplicación del método, una línea de proceso es un tramo de tuberíaque enlaza dos equipos principales de la planta. El método HAZOP considera enforma sistemática todos los equipos, procedimientos y los eventos generados pordesviaciones a la intención del diseño.

Cuando la necesidad de tomar una acción es evidente y la mejor solución es máso menos obvia (por ejemplo: necesidad de instalar protección de mínimo flujo enla descarga de una bomba), dicha acción debe ser tomada inmediatamente porel grupo de trabajo y debe registrarse antes de pasar a otro punto.

Si las consecuencias son complejas o la decisión sobre la acción a tomar noresulta obvia, se recomendarán estudios adicionales, que tomen en cuenta lagravedad o criticidad del evento, así como su probabilidad de ocurrencia.



SELECCIONAR LINEA DE PROCESO

DEFINIR LA INTENCION DEL DISEÑO

APLICAR PALABRAS GUIAS

IDENTIFICAR LAS DESVIACIONES SIGNIFICATIVAS

EXAMINAR POSIBLES CAUSAS

EXAMINAR POSIBLES CONSECUENCIAS

IDENTIFICAR PELIGROS – PROBLEMAS OPERACIONALES

DEFINIR ACCIONES REQUERIDAS

“Palabras Guías”

NO

MAS

MENOS

ADEMAS DE

PARTE DE

INVERSO

OTRO QUE

SELECCIONAR UN RECIPIENTE MAYOR DE PROCESO

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Fig 2. DIAGRAMA SIMPLICADO DE HAZOP (Ref. 2)



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6.3 Evaluación Técnica de Seguridad Industrial

Las evaluaciones técnicas de seguridad industrial son una herramienta quepermite verificar si la instalación y sus procedimientos de operación ymantenimiento cumplen con los estándares y prácticas de seguridadreconocidos.

La técnica consiste en hacer una revisión completa de una planta, incluyendoinspecciones de las instalaciones y entrevistas con el personal clave involucradoen la operación y mantenimiento de la misma, con el fin de identificar los peligrosmás significativos.

Este método es efectivo en las etapas de construcción, prearranque y operaciónde una planta. En esta última se lleva a cabo periódicamente, especialmente enaquellas plantas consideradas de alto riesgo.

Los resultados son cualitativos e incluyen:

– Identificación de peligros provenientes del diseño de la planta, condición de lamisma y modificaciones realizadas durante su vida.

– Desviaciones de los procedimientos operacionales y de mantenimiento.

– Identificación de sistemas que por sus características requieren ser analizadosmás detalladamente usando otro método de análisis de riesgo.

– Recomendaciones referentes a cambios en diseño, procedimientos, etc.

Para que la revisión sea completa, el grupo deberá tener acceso a informaciónvital, tal como:

– Diagramas de tubería e instrumentación.

– Diagramas de flujo.

– Manual de operación de la planta.

– Informes de accidentes e incidentes.

– Registros de mantenimiento.

– Planos de clasificación de áreas.

– Organización.

– Reportes de HAZOP.

Es recomendable un máximo de 5 ingenieros familiarizados con losprocedimientos, estándares de seguridad y con la operación de la instalación bajoestudio.

Se requiere apoyo de especialistas en áreas tales como: instrumentación,sistemas eléctricos, equipo rotativo, corrosión y otras áreas de especialconsideración.



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7 ESTIMACION DE FRECUENCIASLa frecuencia de falla de un componente particular (recipiente, tubería, etc) puedeser deducida a partir de información histórica y si es posible, soportada en juiciosde expertos que tomen en cuenta diferencias entre características de la plantaanalizada y las que pudiesen haber estado envueltas en los registros históricosde fallas.

La frecuencia de falla puede ser sintetizada por un Análisis de Arbol de Fallas ode Arbol de Eventos. En el primer caso se supone que un evento toperelativamente raro, surge de la coincidencia de las fallas mas posibles y que haysuficiente información sobre la probabilidad de cada una de ellas. El análisismuestra como van presentándose las coincidencias y así permite ir estimando lasfrecuencias de las mismas.

Cualquiera sea el enfoque usado, es necesario aplicar un buen juicio deingeniería para determinar cual información es la mas relevante para la planta encuestión. Generalmente se usa información genérica de fallas obtenidas devarias fuentes, y suponiendo que una planta es operada de acuerdo a estándaresrazonables, la misma no tendría porque fallar con mayor o menor frecuencia queaquellas en donde se originó la información de fallas.

El Anexo A presenta una recopilación de datos estadísticos de fallas de equiposy probabilidades de ignición a ser usadas por la IPPN en los Análisis Cuantitativosde Riesgos. El objetivo primordial es manejar una base común de informaciónbasada en datos provenientes de diferentes fuentes de la Industria Petrolera yPetroquímica mundial. Esto permite obtener resultados similares en toda laindustria, y mantener consistencia en la toma de decisiones y aplicación deinversiones para control de riesgos en las diferentes áreas de operación.

7.1 Análisis de Arbol de Fallas (FTA)Es un método para identificar combinaciones de fallas de equipos y erroreshumanos que pueden resultar en un accidente, siendo por tanto una técnicadeductiva que a partir de un evento particular, provee la metodología paradeterminar sus causas. El Arbol de Fallas en sí facilita una visión gráfica de lasdiferentes combinaciones de fallas de equipos y errores humanos que puedenconducir a un accidente.

El Arbol de Fallas puede ser usado en la etapa del diseño para descubrir modosde falla ocultos que resultan de combinaciones de fallas de equipos, igualmentese puede usar para estudiar sistemas críticos, a fin de determinar combinacionesde fallas potenciales que puedan dar lugar a accidentes específicos.

Los resultados son cualitativos, pero un árbol de fallas puede ser usado paraobtener resultados cuantitativos siempre y cuando se disponga de informaciónestadística adecuada.



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Para llevar a cabo este método se requiere un conocimiento amplio delfuncionamiento del sistema bajo estudio, así como de los diferentes modos defalla y sus efectos en la planta.

Este es un método que requiere personal altamente calificado y es recomendableasignar un analista por sistema. Para el caso de requerirse varios árboles de fallaes preferible asignar un grupo de analistas. El tiempo requerido es dependientede la complejidad de los sistemas bajo estudio. Una pequeña unidad de procesopuede requerir un día o menos contando con un grupo experimentado. Sistemasmás complejos pueden tomar varias semanas.

7.2 Análisis de Arbol de Eventos (ETA)Un Arbol de Eventos es un modelo binario, gráfico y lógico que identifica losposibles escenarios que siguen a un evento iniciador. El Arbol de Eventosproporciona cobertura sistemática de la secuencia de propagación del accidente,bien a través de una serie de acciones de sistemas de protección, funcionesnormales de la planta, o intervenciones del operador.

La principal desventaja de este enfoque está determinada por el hecho de que losmismos escenarios pudieran surgir de otros eventos iniciadores, los cualespudieran no estar incluidos en el árbol, si el análisis no fue exhaustivo.

El árbol de eventos puede ser usado en la fase de diseño para evaluar accidentespotenciales que resulten de eventos iniciadores. Así mismo, este método podráser utilizado en la fase de operación de una instalación a fin de evaluar lacompatibilidad de los sistemas de seguridad existentes, o para examinar lasconsecuencias potenciales de fallas de equipos. Los resultados obtenidospueden ser cualitativos o cuantitativos, siempre y cuando se cuente con una basede datos adecuada.

8 ESTIMACION DE CONSECUENCIASLa estimación de consecuencias es el término aplicado al uso de una serie demodelos matemáticos para estimar el área afectada (consecuencias) por lospeligros originados en diferentes escenarios de accidentes. Típicamente losescenarios incluidos en un análisis de consecuencias de una instalación queprocese hidrocarburos son:

– Fugas de fluidos tóxicos y/o inflamables de equipos de proceso, tuberías ytanques de almacenamiento.

– Incendios que envuelven fugas de productos inflamables.– Explosiones de nubes de vapor– Ocurrencia de bola de fuego (BLEVE) en recipientes de proceso presurizados

conteniendo gases licuados inflamables.Las consecuencias originadas por los peligros de los escenarios de accidentesanteriormente listados, incluyen:



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– Exposición de personas a vapores tóxicos– Exposición de personas, equipos y propiedades a radiación térmica.– Exposición de personas, equipos y propiedades a ondas de sobrepresión o

proyección de fragmentos de material producto de la rotura de recipientes.Dado que la estimación de consecuencias implica un alto nivel de complejidad yrequiere una predicción lo mas exacta posible del área afectada por cada peligro,es importante usar modelos apropiados para cada escenario específico y almismo tiempo, aquellos que hayan demostrado proveer prediccionesrazonablemente precisas comparadas con los resultados obtenidos en pruebasde campo a gran escala o accidentes previos.

Por cuanto la ejecución de un Análisis Cuantitativo de Riesgos implica larealización de gran cantidad de operaciones matemáticas para la estimación deconsecuencias, es recomendable el uso de paquetes computarizados quecontengan modelos validados para este fin.

En el Anexo B se describen algunos modelos matemáticos utilizados para laestimación de consecuencias.

8.1 Criterios de DañosLos modelos de estimación de consecuencias se basan en el principio general deque la severidad de una consecuencia es función de la distancia a la fuente dedescarga.

La consecuencia es también dependiente del objeto del estudio, ya que si elpropósito es por ejemplo evaluar efectos sobre el ser humano, las consecuenciaspueden ser expresadas como fatalidades o lesiones, mientras que si el objeto esevaluar daño a las propiedades tales como estructuras y edificios, lasconsecuencias pueden ser pérdidas económicas. La mayoría de los estudioscuantitativos de riesgos consideran simultáneamente diversos tipo de resultantesde incidentes (por ejemplo, daños a la propiedad y exposiciones a sustanciasinflamables y/o tóxicas). Para estimar riesgos, se debe usar una unidad comúnde medida de consecuencias para cada tipo de efectos (muerte, lesión o pérdidamonetaria). La dificultad en comparar diferentes tipos de efectos, ha conducidoal uso de las fatalidades (muertes) como el criterio de comparación predominante.

Para obtener resultados significativos al usar la técnica del Análisis Cuantitativode Riesgos, es necesario establecer criterios de daños relacionados con el nivelde peligro de interés para el propósito del estudio. Los criterios de daños estánreferidos a los efectos de productos tóxicos, incendios y explosiones generadospor los escenarios de accidentes que podrían desarrollarse en cada una de lasunidades de proceso bajo estudio.

Para evaluar los efectos sobre personas, equipos y ambiente como consecuenciade ocurrencia de accidentes, se requiere la adopción de criterios de daños los



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cuales representan un cierto nivel conocido de consecuencias para unadeterminada exposición y duración.

Un método para evaluar la consecuencia de una resultante de un accidente esel modelo de efecto directo el cual predice efectos sobre personas o estructurasbasados en criterios predeterminados (por ejemplo, si un individuo es expuestoa una cierta concentración de gas tóxico entonces se supone la muerte delmismo). En realidad las consecuencias pueden no tener la forma de funcionesdiscretas sino conformar funciones de distribución de probabilidad. Un métodoestadístico de evaluar una consecuencia es el Método Probit, el cual se describeen la Sección 9.3.

Los criterios de daños adoptados para la Industria Petrolera y Petroquímica seexpresan en las siguientes secciones. Es importante resaltar que los criterios dedaños expuestos más adelante deben ser utilizados solamente como guía parala estimación de consecuencias y no para tomar decisiones acerca de latolerancia de un riesgo, para lo cual deben ser utilizados los criterios de toleranciaespecificados en la Sección 10.

8.1.1 Efectos Tóxicos

Entre las diversas razones que dificultan evaluar en forma precisa los efectoscausados por exposiciones agudas a sustancias peligrosas, se mencionan:

– Los seres humanos experimentan un amplio rango de efectos adversos a lasalud cuya severidad varía con la intensidad y duración de la exposición.

– Existe un amplio grado de variación de la respuesta entre individuos de unapoblación típica: adultos, niños, ancianos, enfermos, etc.

– No hay suficiente información sobre respuestas de seres humanos aexposición tóxica para permitir una evaluación acertada o precisa del peligropotencial de cada sustancia.

– Algunas descargas envuelven componentes múltiples haciendo más complejala obtención de su comportamiento y efectos sobre seres humanos.

El criterio de daños para exposición de personas a productos tóxicos adoptadopor la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional para efectos de planeamientode emergencia y contingencia es el establecido por las guías de planeamiento derespuestas a emergencias o ERPG (Emergency Response Planning Guidelines)elaborado por la Asociación Norteamericana de Higienistas Industriales (AIHA).

Tres rangos de concentración han sido definidos para consecuencias deexposición a una sustancia específica en base a las concentraciones máximaspor debajo de las cuales se cree que casi todos los individuos pudieran estarexpuestos hasta una (1) hora sin:

ERPG 1: Experimentar más que un efecto leve y transitorio a la salud o percibirun olor desagradable claramente definido.



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ERPG 2: Experimentar o desarrollar efectos o síntomas irreversibles o serios ala salud que le impidan al individuo tomar acción.

ERPG 3: Experimentar o desarrollar efectos amenazadores a la salud.

Los ERPG publicados por AIHA (Referencia 3) están siendo preparados por ungrupo de trabajo de la industria química y han sido concebidos como criterios paraexposición accidental a productos tóxicos y por lo tanto difieren de los criterios devalor límite umbral y límites de exposición de corta duración que deben seguirsiendo utilizados para exposición en condiciones de operación normal de lasinstalaciones, durante una jornada laboral normal y exposiciones de cortaduración hasta 15 ó 20 minutos.

8.1.2 Efectos de Radiación Térmica

Los modelos de efectos de radiación térmica son bastante simples y estánsólidamente basados en trabajos experimentales sobre seres humanos,animales y estructuras. Su principal debilidad surge cuando la duración de laexposición no es considerada. Los criterios de daños para radiación sobre sereshumanos consideran los efectos sobre piel descubierta.

Dada la gran cantidad de información sobre el tema los modelos de efectostérmicos son fáciles de aplicar para estimar lesiones en humanos. No obstante,los efectos térmicos sobre estructuras son más difíciles de calcular, ya que debidoa la radiación y conducción térmicas es necesario estimar perfiles de temperaturacomo consecuencia de un balance de calor neto a través de la estructura.

Los criterios de daños más comúnmente utilizados se muestran en las Tablas 1y 2 (Ref. 4). Para la estimación de los efectos de la radiación sobre personas, sedebe incluir los efectos de radiación solar, la cual en días soleados y claros esaproximadamente de 1 KW/m2 (320 BTU /hr ft2).



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TABLA 1. TIEMPO DE EXPOSICION NECESARIO PARA ALCANZAR EL UMBRAL DE DOLOR (REF. 4)

Intensidad de RadiaciónTiempo antes de Alcanzar el Umbral de

kW/m2 Btu/hr.ft2Dolor (s)

1,74 500 60

2,33 740 40

2,90 920 30

4,73 1500 16

6,94 2200 9

9,46 3000 6

11,67 3700 4

19,87 6300 2



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TABLA 2. EFECTOS DEBIDO A RADIACION TERMICA (REF. 4)

Intensidad deRadiación (kW/m2)

Efecto Observado

1,6 Tolerable para largo tiempo de exposición.

4 Energía suficiente para causar dolor a personal que no pueda protegerseen 20 segundos; ampollas en la piel (quemaduras de segundo grado) sonposibles; 0% de letalidad.

9,5 Umbral de dolor alcanzable en 6 segundos; quemadura de segundo gradodespués de 20 segundos.

12,5 Energía mínima requerida para encender madera expuesta a una radiacióndirigida. Fusión de tubos plástico.

13,5 Energía mínima requerida para dañar materiales de bajo punto de fusión(aluminio, soldaduras, etc.). Este valor es el criterio usado para separartanques de techo cónico

25 Energía mínima requerida para encender madera expuestaindefinidamente a una radiación no dirigida.

31,5 Suficiente para causar daños a equipos de proceso.

8.1.3 Efectos de Explosiones

Las explosiones de gases o vapores inflamables, sean deflagraciones odetonaciones, generan un frente de llama que se mueve a través de la nubedesde la fuente de ignición, provocando una onda de choque, o frente de presión.Después que el material combustible es consumido, aunque el frente de llamacesa, la onda de presión continua su movimiento hacia afuera. Una ondaexpansiva esta conformada por la onda de presión y el viento, siendo la onda depresión la que causa el mayor daño. El daño está basado en una sobrepresiónpico resultante del impacto de la onda expansiva sobre una estructura, siendotambién función de la tasa de incremento de presión y de la duración de la onda.La Tabla 3 (Referencia 5) muestra estimados de daños por sobrepresiones.



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TABLA 3. DAÑOS PRODUCIDOS POR SOBREPRESION (REF. 5)

Presión(psig)

Daños

0,02 Ruido molesto (137 dB, baja frecuencia 10–15 Hz)

0,03 Rotura ocasional de grandes ventanales de vidrio, realmente sometidos aesfuerzos.

0,04 Nivel de ruido alto (143 dB), falla de vidrios por golpe sónico

0,1 Rotura de ventanales pequeños bajo esfuerzo

0,15 Presión típica para roturas de vidrio

0,3 “Distancia segura” (probabilidad 0,95 de que no existan daños serios por debajo deeste valor) límite de “proyectiles”; algunos daños a techos de viviendas; 10 % devidrios de ventanas rotos.

0,4 Límite de daños estructurales menores

0,5–1,0 Ventanales de vidrios grandes y pequeños usualmente fragmentados; dañosocasionales a marcos de ventanas

0,7 Daños menores a estructuras de viviendas

1,0 Demolición parcial de viviendas, haciéndolas inhabitables

2,0 Colapso parcial de paredes y techos de viviendas

3,0 Acero estructural de edificios, distorsionado y sacado de las fundaciones

3,0–4,0 Rotura de tanques de almacenamiento de crudo

5,0 Derrumbamiento de postes telegráficos de madera

5,7 Destrucción completa de viviendas

7 Volcamiento de vagones de tren cargados

10 Probable destrucción total de edificios – Desplazamiento y daños serios – amáquinas herramientas pesadas (3000 kg).

300 Límite de abertura de cráteres.



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9 CUANTIFICACION DEL RIESGOLas medidas más comunes de cuantificación del riesgo son las llamadas riesgoindividual y riesgo social, que combinan la información de posibilidad y magnitudde las perdidas o lesiones provenientes de un peligro. La medida del riesgoindividual considera el riesgo de un ser humano que pueda estar en cualquierpunto de la zona de efectos del accidente y la medida del riesgo social considerael riesgo a las poblaciones que están en tales zonas de efectos.

9.1 Riesgo Individual

Puede definirse riesgo individual como el riesgo a una persona en la proximidadde un peligro, considerando la naturaleza de la lesión al individuo, la posibilidadde que la misma ocurra y el período de tiempo en que puede ocurrir. Aún cuandolas lesiones son de gran preocupación hay limitada información disponible sobreel grado de las lesiones, por tanto, los análisis cuantitativos de riesgofrecuentemente estiman el riesgo de lesiones irreversibles o fatalidades para lascuales existen más estadísticas registradas. El riesgo individual puede serestimado para los individuos más expuestos, para grupos de individuos enlugares determinados o para un individuo promedio en una zona de efectos.

El riesgo individual para un nivel especifico de daño se calcula tomando enconsideración las siguientes variables:

(i) La frecuencia del evento.

(ii) La probabilidad de que el efecto del evento llegue a la ubicaciónespecífica. Esto incluye las variables climáticas y de dirección delviento, con el consiguiente cambio de dispersión.

(iii) La probabilidad de que una persona esté en el lugar.

(iv) La probabilidad de que una persona llegue a un refugio o escapede una atmósfera peligrosa.

9.2 Riesgo Social

El riesgo social es una relación entre la frecuencia y el número de personas deuna población sometido a un nivel especifico de lesiones y daños debido a laocurrencia de un accidente.

En caso de accidentes mayores con potencial para afectar a grupos de personas,el riesgo social constituye una medida del riesgo a tal grupo de personas y esexpresado frecuentemente en términos de distribución de frecuencia de eventosde resultantes múltiples. Sin embargo, el riesgo social también puede serexpresado en términos similares a los riesgos individuales.



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El cálculo del riesgo social requiere la misma información de frecuencia yconsecuencias que el riesgo individual, pero adicionalmente requiere unadefinición de la población en riesgo alrededor de la instalación. Esta definiciónpuede incluir el tipo de población (por ejemplo: residencial, industrial, escolar,etc), la posibilidad de personas presentes o factores de mitigación existentes.

El riesgo social para un nivel especifico de daño se calcula tomando enconsideración los siguientes factores:

(i) Frecuencia del evento.

(ii) La probabilidad de que el evento llegue a una ubicaciónespecífica, considerando variables climáticas y la dirección delviento, con el consiguiente cambio de dispersión.

(iii) La probabilidad de que una o varias personas estén en el lugar.

(iv) La probabilidad de que una o varias personas lleguen a unrefugio o escapen de los efectos nocivos.

(v) El número de personas afectadas por el evento.

Aunque el riesgo social y el riesgo individual son presentaciones diferentes de lamisma suerte de combinaciones de frecuencias y coincidencias de accidentes,el siguiente ejemplo puede ilustrar mejor la diferencia entre riesgo social eindividual. Un edificio de oficinas localizado cerca de una planta química ocupaa cuatrocientas personas durante el horario de oficina y a un vigilante el resto deltiempo. Si la posibilidad de que un accidente que cause una fatalidad en el edificioes constante durante todo el día, cada individuo en ese edificio esta sujeto a uncierto riesgo individual el cual es independiente del número de personaspresentes, es decir, es el mismo para cada una de las cuatrocientas personas deledificio durante horas de oficina y para el único vigilante en otros momentos. Sinembargo, el riesgo social es significativamente mayor durante horas de oficina,que en otro momento.

9.3 Metodología de Cálculo de Riesgo Individual y Riesgo Social

Un método para cuantificar el riesgo es el de combinar la frecuencia y la severidadde los accidentes. En este sentido un indicador comúnmente usado que reflejala severidad del accidente es el número esperado de fatalidades. El númeroesperado de fatalidades por año para una población expuesta a los peligrosresultantes de la implantación de un proyecto industrial, puede ser expresadacomo una cantidad estadística calculada a partir de la combinación de todos losposibles escenarios de accidentes tal como se ilustra conceptualmente en laEcuación 1.

E[fa] �� P(As) E[F(As)] (1)



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donde:

E [fa] = Fatalidades esperadas por año

P (As) = Frecuencia de ocurrencia del accidente As por año

E [F(As)] = Cantidad esperada de fatalidades debidas al evento As

Una vez que el número esperado de fatalidades ha sido calculado para unescenario de accidentes particular el riesgo asociado con el accidente puede serdeterminado combinando la cantidad esperada de fatalidades con la frecuenciade ocurrencia del accidente. Existen varias formas en las cuales el riesgoresultante puede ser presentado pero para nuestros propósitos utilizaremos elriesgo individual y el riesgo social como se describe a continuación.

9.3.1 Riesgo Individual

El riesgo individual será calculado en base al método de contorno de riesgo. Aeste efecto, durante el cálculo del número esperado de fatalidades para cadaaccidente, se estima también el número total de fatalidades dentro cada elementode la malla del diagrama de análisis de riesgo mostrado en la Figura 3.

El riesgo individual promedio para cada persona que se encuentre dentro de eseelemento de malla debe ser calculado usando la ecuación (2).

RIg �E�Fag�

Ng(2)

donde:

RIg = Riesgo individual para cualquier persona ubicada en el elementode malla g

E[Fag] = Cantidad esperada de fatalidades por año para personas localizadas en elelemento de la malla g.

Ng = Número total de personas localizadas en el elemento de malla g.

Este cálculo es realizado para todos los elementos de la malla que estánpotencialmente expuestos a una o más zonas de peligro letal. Curvas de riesgoindividual aproximadamente equivalentes pueden ser trazadas en una vista deplanta del área que rodea la instalación.



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Fig 3. MALLA DEL DIAGRAMA DE ANALISIS DE RIESGO (REF. 6)

N

NNW

NW

WNW

W

WSW

SW

SSW

S

SSE

SE

ESE

E

ENE

NE

NNE



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9.3.2 Riesgo Social

El riesgo social será expresado en términos de la curva FN, la cual es unarepresentación gráfica del riesgo tomando en cuenta la frecuencia (F) de unaccidente versus la cantidad de fatalidades expresadas para ese accidente (N).El resultado de esta representación es una serie de puntos discretos tal como semuestra en la Figura 4., a partir de los cuales se construye la curva FN conectandolos puntos que están más altos y alejados hacia la derecha. Esto puede ser hechocon líneas rectas, creando gráficos tipo escalera, o trazando una curva suave através de los puntos tal como se muestra en la misma figura.

En general, accidentes con frecuencias de ocurrencia mayores causan menorcantidad de fatalidades que los accidentes con frecuencia menores. La ventajade la curva FN es que ilustra claramente la relación entre la frecuencia de losaccidentes (F) y su severidad (N), mientras que su principal desventaja radica enla dificultad de comparar los riesgos asociados con otras actividades o eventos.

9.4 Medidas Equivalentes de DañosEl concepto de dosis peligrosa puede crear dificultades al comparar diferentestipos de daños, como por ejemplo, efectos de radiación con efectos tóxicos. Paraestos casos será necesario seleccionar una dosis equivalente para diferentesmateriales y tipos de peligros, de manera que el grado de peligro sea similar paratodos los efectos. Suponiendo que esta selección es realizada acertadamente,las contribuciones de riesgos separadas para diferentes tipos de peligros puedenser integradas en un riesgo total y tratados como una sola entidad.

Para efectos del Análisis Cuantitativo de Riesgos en nuestra industria seconsidera como dosis peligrosa la que representa un nivel de daño equivalenteal 1% de fatalidades.

9.5 Ecuaciones PROBITEl cálculo del riesgo proveniente de un peligro debe estar basado en un estimadode la probabilidad de que al menos una dosis específica (de gas tóxico, radiacióntérmica o sobrepresión) esté presente a una distancia particular de la instalación.La dosis real recibida dependerá de las acciones del individuo (por ejemplo unapersona impedida puede no ser capaz de protegerse rápidamente) y el efecto deésta dependerá de quien la recibe. Por lo tanto, cuando se hacen referenciasacerca de la oportunidad de poder escapar a una nube tóxica protegiéndose enun ambiente exterior, o el posible efecto que la dosis específica tendría sobre unindividuo, es necesario hacerlo



FRECUENCIA

FRECUENCIA

FRECUENCIA

FRECUENCIA

10–4

10–5

10–6

10–7

10–8

10–9

1 10 100 1.000

NUMERO DE FATALIDADES

10–4

10–5

10–6

10–7

10–8

10–9

1 10 100 1.000


10–4

10–5

10–6

10–7

10–8

10–9

1 10 100 1.000


10–4

10–5

10–6

10–7

10–8

10–9

1 10 100 1.000


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Fig 4. “FRECUENCIA” ES LA CANTIDAD DE EVENTOS POR AÑO RESULTANTE ENN O MAS FATALIDADES (REF. 6)



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en términos de las características individuales predefinidas. La mayoría denuestras evaluaciones suponen que el individuo es promedio en sus atributos locual determina cual dosis percibiría. En todos los casos también se considera unatolerancia para sensibilidades especiales a la exposición (ejemplo: asilo deancianos) en una etapa posterior en el procedimiento de evaluación ó en el usode criterios de riesgos especiales. Para un individuo promedio se pueden hacerjuicios acerca de como respondería a dosis específicas o si la dosis puede serpeligrosa o fatal.

Para calcular un riesgo individual de muerte, se necesita una correlación entre laprobabilidad de muerte y la dosis del peligro en cuestión. Una forma de ecuaciónprobit es frecuentemente usada para este propósito. Las ecuaciones Probitsfueron originalmente desarrolladas para mostrar la proporción de especímenesde prueba en laboratorios que morirían debido a dosis diversas de biocida. Su usopara el cálculo de riesgo individual está basada en suposiciones implícitas de quetodos los individuos tienen iguales posibilidades de morir debido a una dosisparticular y que esta probabilidad es igual a la proporción de muertes en unapoblación grande expuesta. La derivación de esta correlación para sereshumanos es problemática, particularmente para productos tóxicos, debido a queexiste muy poca información directa que relacione la dosis con el efectoresultante.

En este sentido se ha adoptado un enfoque que introduce el concepto de dosispeligrosa. Esta dosis peligrosa causaría en una porción típica de población,incluyendo personas de un amplio rango de sensibilidades, el siguiente espectrode efectos:

– Perturbaciones severas de cada individuo.– Una cantidad sustancial de individuos requiere atención médica.– Algunas personas resultan seriamente lesionadas y requieren tratamientos

prolongados.– Algunas personas pueden fallecer.

Esto puede ser descrito como si una dosis peligrosa tiene el potencial para causarmuertes, pero no necesariamente lo hará. Por tanto el riesgo evaluado es queun individuo (cuyo comportamiento es similar al que se estableció en lasuposición acerca de escapar) estará expuesto a tal dosis peligrosa o peor.

9.5.1 Efectos de Sustancias Tóxicas

Una vez que las zonas de efectos de un accidente son identificadas, es posibleutilizar una ecuación probit para obtener mayor información sobre la magnitud delas consecuencias. El método probit para sustancias tóxicas se basa en unaexpresión logarítmica de la siguiente forma:

Pr � a � b Ln �Cn t� (3)



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donde:

Pr = Probit

C = Concentración (ppm)

t = Tiempo de exposición (min)

a, b y n son constantes de letalidad para la ecuación probit (Tabla 4)

TABLA 4. CONSTANTES DE TOXICIDAD LETAL PARA ECUACIONES PROBIT (Ref. 4)

Sustancia a(ppm)

b(ppm)

n(min)

Amoníaco –35,9 1,85 2

Benceno –109,78 5,3 2

Bromo –9,04 0,92 2

Monóxido de Carbono –37,98 3,7 1

Tetracloruro de Carbono –6,29 0,408 2,50

Cloro –8,29 0,92 2

Formaldehido –12,24 1,3 2

Cloruro de Hidrógeno –16,85 2,00 1,00

Cianuro de Hidrógeno –29,42 3,008 1,43

Fluoruro de Hidrógeno –25,87 3,354 1,00

Sulfuro de Hidrógeno –31,42 3,008 1,43

Bromuro de Metilo –56,81 5,27 1,00

Isocianato de Metilo –5,642 1,637 0,653

Dióxido de Nitrógeno –13,79 1,4 2

Fosgeno –19,27 3,686 1

Oxido de propileno –7,415 0,509 2,00

Dióxido de Azufre –15,67 2,10 1,00

Tolueno –6,794 0,408 2,50



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Los valores Pr calculados mediante la ecuación (3) deben ser transformadosa porcentajes de población afectada (o estimar el número de fatalidades)haciendo uso de la Tabla 5.

TABLA 5. TRANSFORMACION DE PROBITS A PORCENTAJES (Ref. 5)

% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 – 2,67 2,95 3,12 3,25 3,36 3,45 3,52 3,59 3,66

10 3,72 3,77 3,82 3,87 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12

20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45

30 4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72

40 4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,87 4,90 4,92 4,95 4,97

50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23

60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,01 5,44 5,47 5,50

70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,81

80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23

90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33

% 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09

9.5.2 Efectos Radiación Térmica

La ecuación Probit que modela los daños debido a una dosis térmica es:

Pr � –14, 9 � 2, 56 Ln �t I4�3

10 4� (4)

donde:

Pr = Probit

t = duración de la exposición (seg)

I = Intensidad de radiación térmica (W/m2)

Es importante incluir en la intensidad de la radiación térmica el efecto de radiaciónsolar, la cual puede ser de 1kW/m2 (320 Btu/hr ft2) en un día caluroso ydespejado.

Para tiempos prolongados de exposición a radiación térmica los resultados noofrecen mucha precisión.



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La Tabla 5, se utiliza para transformar los “Pr” en porcentajes de afectación.

9.5.3 Efectos de Explosiones

La ecuación probit para el cálculo de fatalidades considerando únicamente losefectos de la onda de sobrepresión es:

Pr � 1, 47 � 1, 35 Ln P (5)

donde:

Pr = Probit

P = Pico de sobrepresión (psi)

El valor “Pr” debe ser convertido en porcentaje utilizando la Tabla 5.

9.6 Representación del Riesgo Individual y Social

9.6.1 Representación de Riesgo Individual

Las formas comunes de presentación del riesgo individual son los dibujos ygráficos de contorno de riesgo y los perfiles de riesgos individuales. El gráfico decontorno de riesgo muestra estimados de riesgos individuales en puntosespecíficos sobre un mapa (Figura 5.). Los contornos de riesgos (CurvasIsoriesgo) conectan puntos de igual riesgo alrededor de la instalación lo cualfacilita que lugares de vulnerabilidad particular (por ejemplo escuelas, hospitales,concentración de población) puedan ser rápidamente identificadas.

El perfil del riesgo individual es una curva de riesgo individual como una funciónde la distancia desde una fuente de riesgo (Figura 6.). Este tipo de representaciónes bidimensional (riesgo versus distancia) y es una simplificación de la curva decontorno de riesgo individual.

Para usar este formato deben reunirse dos condiciones:

– La fuente de riesgo debe ser compacta (por ejemplo al analizar una refineríase debe considerar como un todo).

– La distribución del riesgo debe ser igual en todas las direcciones.

9.6.2 Representación del Riesgo Social

Una forma común de representación del riesgo social es la conocida como curvaFN (Frecuencia–Número Fatalidades) Figura 4.

Una curva FN es un gráfico de frecuencia acumulativa versus consecuencias(expresadas en número de fatalidades).



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RESIDENCIAL

10–8/año10–7/año

RESIDENCIAL

10–6/año

RIO

RIE

SG

O IN

DIV

IDU

AL

DE

FA

TALI

DA

D (

AÑ

O

)–1

DISTANCIA DESDE LA PLANTA (m)

1–2

1–3

1–4

1–5

1–6

1–7

0 250 500 750 1000

ÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎÎ

INDUSTRIAL

ALMACENAMIENTO

INDUSTRIA

PETROQUIMICA

ALMACENAMIENTODE PETROLEO

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Fig 5. EJEMPLO DE CONTORNO DE RIESGO INDIVIDUAL (REF. 4)

Fig 6. PERFIL DE RIESGO INDIVIDUAL (REF. 4)



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Una escala logarítmica es normalmente utilizada, ya que la frecuencia y elnúmero de fatalidades se ubican en un rango de varios ordenes de magnitud.También es usual mostrar las contribuciones de accidentes seleccionados a lacurva FN total, dado que esto ayuda a la identificación de los mayorescontribuyentes al riesgo.

Otra forma de presentación del riesgo social es una tabulación del riesgo paradiferentes agrupaciones de personas afectadas (por ejemplo 1 a 10; 11 a 100;101a 1000 personas).

9.7 Incertidumbre y Sensibilidad

La incertidumbre y la sensibilidad son materia de consideración especial en lautilización de resultados del ACR. El análisis de incertidumbre es usado paraestimar el efecto de las incertidumbres de la información y del modelo en elestimado de riesgos; mientras que el análisis de sensibilidad estima el efecto devariar la entrada a los componentes de los modelos o los modelos en si mismo,individualmente o en combinación.

9.7.1 Incertidumbre

Tres fuentes genéricas de incertidumbre son:

1. Incertidumbre del modelo

2. Incertidumbre de la información

3. Incertidumbre de la calidad general

La incertidumbre del modelo refleja las debilidades, deficiencias y la falta deadecuación intrínseca de cualquier modelo y es una medida del grado de falla deun modelo en representar la realidad.

La incertidumbre de los parámetros de entrada a los modelos resultan deinformación no disponible e incompleta y la necesidad de llenar estos vacíos através de estimaciones, inferencias u opiniones expertas.

Las incertidumbres de calidad general provienen de la dificultad de identificartodos los accidentes potenciales y de la representatividad de los accidentesescogidos para el análisis. La incertidumbre surge del desconocimiento de lascontribuciones combinadas al riesgo, de los accidentes que han sido omitidos.

9.7.2 Sensibilidad

El análisis de sensibilidad puede identificar los potenciales contribuyentesmayores a la incertidumbre global en una larga lista de accidentes. Tambiénpuede identificar cuales modelos, suposiciones e información son importantespara el estimado final del riesgo.



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Debido al gran número de parámetros envueltos en una evaluación de riesgo noes práctico hacer análisis de sensibilidad a cada uno de los parámetros, sinembargo puede ser evaluada la sensibilidad para parámetros que se suponenimportantes o reconocidos como de alta incertidumbre.

10 CRITERIOS DE TOLERANCIADecidir si un riesgo es tolerable o no es siempre un tema delicado y subjetivo, quedepende en gran parte de la opinión particular de cada persona. Sin embargo, esnecesario disponer de criterios de tolerancia de riesgos, puesto que de otra formano existe medio absoluto para evaluar el significado de los resultados de unAnálisis Cuantitativo de Riesgos, ni tampoco de formular recomendacionesadecuadas.

Los criterios de tolerancia de riesgos definidos en esta sección, reflejan el nivelde riesgo tácitamente permisible el cual viene dado por un balance entre la buenapráctica de diseño, operación y mantenimiento y los recursos disponibles parareducir riesgos.

Estos criterios fijan el límite hasta donde se podrá disminuir un riesgo a través demedidas de ingeniería para reducir su frecuencia de ocurrencia y susconsecuencias, el cual lógicamente coincidirá con el límite a partir del cual sedeberá invertir en la elaboración de planes de contingencia tendentes a reducirlas consecuencias de tales riesgos.

La tolerancia de un riesgo es una cuestión sumamente delicada, dado que estáasociada con la percepción de la severidad de las consecuencias potenciales deun accidente, especialmente cuando afecta al público en general. Los riesgosmultidimensionales que involucran a personas, medio ambiente y activosrequieren de consideraciones adicionales en el análisis costo–beneficio.Reconociendo las dificultades implícitas en juzgar la tolerabilidad de riesgos, sedecidió adoptar un enfoque de región de riesgo antes que valores limite estrictos,lo cual es la tendencia hoy en día a nivel mundial, tal como lo demuestraninformes e investigaciones recientes. Para ello, se decidió fijar tres áreas biendemarcadas como son:

a. Una superior en la cual el nivel de riesgos es intolerable y por lo tanto debeser reducido.

b. Una inferior, en la cual el nivel de riesgo es mínimo o tolerable y por tantono preocupante.

c. Un área intermedia entre las dos anteriores, donde es deseable unareducción del nivel de riesgo, pero sujeta a un análisis costo–beneficio.



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10.1 Criterio de Tolerancia de Riesgo Individual

La tolerancia del riesgo proveniente de una instalación industrial puede serjuzgada comparando los estimados de riesgo individual anual con los riesgosasociados a ciertas actividades conocidas; al hacer esta comparación sereconoce que generalmente los riesgos a los cuales las personas se encuentranexpuestas pueden ser agrupados en dos categorías: voluntarios e involuntarios.Ejemplo de exposiciones voluntarias al riesgo, son actividades tales como,“motocross”, escalar montañas, volar en aviones comerciales o privados, correrautomóviles y trabajar en una instalación industrial. Ejemplos de exposicionesinvoluntarias a riesgos lo constituyen las descargas eléctricas, enfermedades,huracanes y personas localizadas en áreas residenciales o recreacionales cercade instalaciones industriales. Respecto a los riesgos de instalacionesindustriales, sus trabajadores son clasificados como receptores voluntarios deriesgo y las personas viviendo en áreas residenciales cercanas son clasificadascomo receptores involuntarios de riesgo. Se puede pensar que la aceptaciónvoluntaria de un riesgo es aproximadamente el mismo que el de aceptación dela muerte por enfermedad, este valor es aproximadamente 1 x 10 –6 fatalidadespor persona hora de exposición o asumiendo una exposición continua 8760 horaspor año, es 8,76 x 10–3 fatalidades por persona año. Así un riesgo de 1 x 10–3

fatalidades por persona año es generalmente aceptable para trabajadoresindustriales.

Así mismo, se estima que el nivel de riesgo tolerable para una exposicióninvoluntaria es una en mil (1:1000) del valor de la exposición voluntaria, es deciraproximadamente 1 x 10–6 fatalidades por persona año, o una posibilidad en unmillón.

En consideración a lo antes expuesto, los criterios de tolerancia de riesgoindividual fijados por la Industria Petrolera y Petroquímica nacional son:

TABLA 6.

CRITERIOS PDVSA PARA TOLERANCIA DE RIESGO INDIVIDUALFRECUENCIA TOLERABILIDAD

F > 10 –3 /año Intolerable: El riegos debe ser reducido acualquier costo.

10 –6 /año < F 10 –3 /año Deseable: Reducción adicional del riesgobasado en análisis costo beneficio.Representa la región de riesgo reducible.

F 10 –6 /año Tolerable o mínimo: Reducción del riesgo silos recursos lo permiten. Aún aplicaconcepto de costo beneficio.



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10.2 Criterio de Tolerancia del Riesgo SocialEl criterio de Tolerancia del Riesgo Social formulado a continuación considera laexperiencia de varios años de operación de PDVSA y sus Filiales, acumulandotanto las estadísticas de accidentes con consecuencias de lesiones y fatalidadesa personal propio y terceros, como las consecuencias de daños ambientales,perdidas materiales y de producción.

Tales consecuencias han sido categorizadas de acuerdo a su severidad en losrangos de Severas, Mayores y Catastróficas, como se especifica en la Figura7. Asimismo, un análisis de las frecuencias de tales accidentes, considerando eltotal de instalaciones de PDVSA y sus Filiales para un período deaproximadamente 15 años, ha permitido establecer los ordenes de magnitud orangos de frecuencias típicas para cada una de las categorías de accidentesantes indicadas.

En base a este análisis se ha establecido la curva de tolerancia del riesgo socialmostrada en la Fig. 7., la cual define los rangos de accidentes en diferentescategorías que pueden considerarse como INTOLERABLES, MINIMOS(TOLERABLES) Y LA ZONA INTERMEDIA EN LA CUAL LA REDUCCION DELRIESGO ES DESEABLE.



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Fig 7. CRITERIO PDVSA DE TOLERANCIA DE RIESGO SOCIAL

IMPACTOAMBIENTAL

REVERSIBLEENTRE1 Y 5 AÑOS

REVERSIBLEDESPUES DE 5 AÑOS

IRREVERSIBLE

DAÑOS MATERIALES YLUCRO CESANTE

HASTA 100 MMUS$ ENTRE 100 Y 500MMUS$

MAYOR DE 500MMUS$



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10.3 Aplicación de los Criterios de Tolerancia

La comparación de un riesgo con los criterios antes definidos, puede ubicar elnivel de riesgo analizado en cualquiera de los siguientes casos:

1. Riesgo Intolerable: En este caso, la condición existente es inaceptable yresulta obligatorio la adopción de medidas que reduzcan la probabilidad deocurrencia y la severidad de los potenciales accidentes. Es sumamenteimportante destacar que si bien una reducción del riesgo puede ser obtenidamediante la opción de disminución de la frecuencia o de la atenuación delas consecuencias o una combinación de ambas, para una situación deRiesgo Intolerable es imperativo agotar en primera instancia todas lasmedidas de ingeniería conducentes a reducir la frecuencia de ocurrencia delaccidente, siendo inaceptable pretender únicamente la adopción demedidas dirigidas a la reducción de consecuencias.

2. Riesgo Reducible: Cuando el nivel de riesgo analizado, se ubica en estaregión, no puede objetarse el sostenimiento de la condición operacional entales circunstancias, pero es aconsejable visualizar todas las opcionesposibles de reducción del riesgo, a través de la combinación de medidas deingeniería y/o administrativas, que permiten la reducción de la probabilidadde ocurrencia y/o minimización de consecuencias de los posiblesaccidentes. En este caso resulta aconsejable dar prioridad a las medidas deingeniería dirigidas a la reducción de probabilidades de ocurrencia deeventos indeseables y luego complementar las mismas con las medidasadministrativas que reduzcan o atenúen las consecuencias de los mismos.Finalmente, deben valorarse las medidas individuales o combinaciones deellas, mediante la aplicación de un análisis costo–beneficio, que soporte lajustificación económica de las propuestas a efectos de facilitar la toma dedecisiones.

3. Riesgo Mínimo: En este caso el riesgo es tolerable y no es imperativoaplicar medidas de reducción del riesgo. No obstante, si se visualizanmedidas obvias que contribuyan a reducir aun mas el riesgo y la aplicacióndel análisis costo–beneficio favorece la implantación de tales medidas, lasmismas deberían ser adoptadas.

11 MEDIDAS PARA REDUCCION DEL RIESGOEn esta sección se abordan los diversos factores involucrados en el proceso debalancear la reducción del riesgo con los costos implícitos en tal reducción. Dadoque el riesgo es determinado por una combinación de la probabilidad y laseveridad de accidentes, obviamente cualquier cambio destinado a reducir laprobabilidad de ocurrencia o la severidad de las consecuencias de los accidentesconducirá a la reducción del riesgo.



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Si bien existen innumerables técnicas para la reducción del riesgo, las mismasno pueden ser cubiertas en su totalidad en este documento, por lo cual sepresentan a continuación los principios generales que orientan la reducción delriesgo.

11.1 Reducción de Probabilidades de AccidentesLa probabilidad de ocurrencia de un accidente puede estar relacionada con lafalla de un componente, la falla de un sistema, error humano o una combinaciónde las anteriores. En consecuencia, la reducción de frecuencia de accidentespuede alcanzarse mediante la reducción de fallas por algunos de los métodossiguientes:

11.1.1 Fallas de Componentes Simples

– Reemplazar componentes por equivalentes con menor tasa de fallascomprobada.

– Usar componentes fabricados con materiales de calidad superior o defabricantes reconocidos por su confiabilidad.

– Mejorar programas de inspección y mantenimiento.– Mejorar el diseño de manera que la falla de un componente simple no se

traduzca en una fuga.

11.1.2 Fallas de Sistemas

– Cambiar el diseño incluyendo componentes redundantes en áreas críticas.– Reducir en lo posible el número de componentes en el sistema.– Aplicar técnicas de identificación de peligros tales como el Hazop o el árbol de

fallas, para localizar debilidades en el diseño y corregirlas.

11.1.3 Error Humano

– Mejorar el desempeño del personal por vía del entrenamiento.– Optimizar la interfase hombre–máquina, para reducir posibilidades de

confusión y decisiones incorrectas.– En actividades de muy alta o muy baja demanda, incorporar en lo posible

maquinarias e instrumentos en reemplazo de la actividad humana.

11.2 Reducción de la SeveridadLa gravedad de un accidente es influenciada básicamente por las característicasde los materiales peligrosos en consideración o por las acciones que se tomenuna vez que se produzca la liberación de tales materiales. Las acciones dereducción de la severidad pueden agruparse como se indica:

11.2.1 Tasas o Cantidad de Descarga

– Reducir inventarios de productos almacenados



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– Mejorar la capacidad de detección, mediante instrumentación o instalación desistemas de detección.

– Mejorar la capacidad de detener rápidamente una descarga incorporandosistemas de cierre de emergencia.

11.2.2 Dimensión de Zonas de Peligro

– Instalar diques y drenajes para prevenir la dispersión incontrolada de líquidosdescargados.

– Proveer sistemas activos de protección, como por ejemplo sistema deprotección contra incendios agua/espuma, para reducir inflamabilidad otoxicidad de las nubes.

– Reducir la exposición del público. Adquirir terrenos adicionales alrededor dela instalación, para aumentar la separación entre ésta y el público.

– Desarrollar con las autoridades locales procedimientos de evacuación encasos de emergencia.

12 ANALISIS COSTO–BENEFICIOEl objetivo último de un Análisis Cuantitativo de Riesgos es alcanzar un niveltolerable de riesgo a un costo razonable. Así el propósito de la ingeniería decontrol de riesgos es determinar e implantar los cambios necesarios para lograreste objetivo.

Es difícil asignar límites razonables a la inversión para el mejoramiento del nivelde seguridad de una actividad particular. La reducción en el nivel de riesgo, aúncuando sea marginal, se puede lograr prácticamente en todos los casos a travésde grandes inversiones de capital; no obstante, la realidad nos indica que amedida que se incrementa la inversión, los beneficios decrecen rápidamenteincidiendo en la rentabilidad y surgiendo la interrogante de si el dinero podría sermejor empleado en otros aspectos del negocio.

Al comparar el nivel de riesgo con los criterios de tolerancia establecidos yaceptados por la industria se deben incluir los criterios del AnálisisCosto–Beneficio aplicados a las medidas de control, especialmente para loscasos en que el nivel de riesgo determinado cae en el área denominada riesgoreducible.

El Análisis Costo–Beneficio toma en cuenta la posibilidad de ocurrencia de dañosmateriales, tanto a la instalación como a propiedades de terceros, así como lapérdida de producción durante los períodos de parada para reparación de losdaños. Lógicamente, si este valor es mayor que el costo de las medidaspropuestas para reducir el riesgo, estas últimas son económicamentejustificables.



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Por supuesto, el análisis no siempre será tan simple, dado que se presentaráncasos en los cuales adicionalmente, podrían ocurrir pérdidas humanas. En estoscasos, el costo de las medidas de control deberá ser comparado además contralas reducciones del riesgo social, de manera de proveer una jerarquización de lasdiferentes opciones en términos de sus respectivas inversiones para prevenirfatalidades.

12.1 MetodologíaPueden presentarse diferentes opciones para controlar un riesgo. En tales casosdeberá establecerse un balance entre el costo de implantación de las medidas decontrol del riesgo y el riesgo remanente. Este se representa gráficamente en laFigura 8.

Nótese que en esta gráfica se toman en cuenta tanto las pérdidas por dañosmateriales, como por vidas humanas. No obstante, no se tomarán en cuentapérdidas producidas por reacción gubernamental o del público, dado que estasson más difíciles de cuantificar y en la mayoría de los casos son intangibles.

Así por ejemplo, una consecuencia potencial de un accidente industrial de granmagnitud puede ser el deterioro de la imagen y reputación de la compañíainvolucrada, particularmente si al seguirsele un juicio o cualquier otro tipo delitigio, se demuestra que algunas fallas gerenciales contribuyeron a la ocurrenciadel accidente. Esta publicidad adversa representa un detrimento para lacompañía sumamente difícil de cuantificar monetariamente, por lo cual esexcluido del análisis costo–beneficio.

Habiendo completado la evaluación económica de los daños materiales ypérdidas humanas, se puede calcular el costo anual del accidente, puesto queconocemos su frecuencia. Lógicamente estos costos decrecerán a medida quela frecuencia o las consecuencias del accidente también decrecen (ver Figura 8.).Por lo tanto, la solución óptima será aquella con el mínimo costo anual de medidasde control, sumado al costo de las consecuencias del riesgo remanente, una veztomadas las medidas.

Si analizamos la Figura 8., podremos ver que para un riesgo cualquiera “O”, suspérdidas anuales serán OA + AB. Si este riesgo es reducido al disminuir sufrecuencia o sus consecuencias, la pérdida anual por daños materiales y pérdidashumanas también decrecerá.

Así podemos representar en la gráfica cuatro posibles soluciones identificadaspor los puntos 1, 2, 3 y 4, cuyas ubicaciones están dadas en base al riesgoresidual y al costo anual de las medidas de control, superpuesto al costo de lasconsecuencias del riesgo residual, de cada uno de ellos. Se puede apreciar quela solución óptima será la número 3, puesto que representa el menor costo totalde las cuatro.



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Fig 8. REPRESENTACION GRAFICA DE LA INVERSION EN MEDIDAS DE CONTROL VS. RIESGO RESIDUAL (REF. 7)

P

1

2

3

4

INVERS.

MEDIDAS

DE

CONTROL

Bs./AÑO

ERDIDAS

EN

Bs./AÑO

B

A

0

PERSONAL AFECTADO

DAÑOS MATERIALES

RIESGOALTO

RIESGOBAJO

NIVEL DE RIESGO

NOTA:

Las líneas rellenas de los puntos 1, 2, 3 y 4 representan el costo de inversión en medidas de control.



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12.2 Personal AfectadoSe puede afirmar que todo el mundo coincide en que el valor de la vida humanaes infinito, no obstante esto no nos proporciona ningún elemento práctico que nospermita elegir alternativas de solución y por lo tanto no tiene ninguna aplicación.Por otro lado, los recursos económicos son siempre limitados y no es posibleasignar su totalidad a la salvación de la vida humana. Esto nos lleva a pensar quela única posición justa y factible de adoptar, es la de salvar la mayor cantidad devidas humanas con los recursos económicos disponibles.

Es conveniente reconocer que este es un tema sumamente álgido y debatido anivel mundial. Hasta ahora, no hay un acuerdo al respecto, así N.C. Lind (Ref. 8)“propone un cifra de 2 x 106 US.$ por vida humana”, A.B. Fleishman y M.S Hogh(Ref. 9) “proponen un valor entre 4 x 105 y 6 x 106 US.$”, mientras que S.BGibson (Ref. 10) “ establece un rango entre 2 x 105 y 2 x 106 US$”. Como sepuede ver, una cifra alrededor de 2 x 106 US$ parece bastante sensible para larealidad de países desarrollados como son los europeos, Canadá y EE.UU.

Ahora bien, tomando en cuenta nuestra realidad, la cual puede ser plasmadaestableciendo una esperanza de vida de 70 años, una vida útil de trabajo de 45años y una remuneración promedio mensual de trabajadores de la industriapetrolera de Bs. 67.000, se llega a una cifra de 36 x 106 Bs. Si a esta cifra,agregamos el costo de los seguros, servicios médicos y otras compensaciones,obtenemos una cifra aproximada de 45 x 106 Bs. Este valor al cambio actual oscilaen los 5 x 105 US$, lo cual está en línea con la proposición de Gibson.

En conclusión, se propone una cifra de 5 x 105 US$ por cada fatalidad evitada,o en otras palabras, por persona afectada, para efectos de aplicación del AnálisisCosto–Beneficio en las evaluaciones de riesgo, llevadas a cabo en nuestrasinstalaciones.

13 APLICACION DEL ANALISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS(ACR) EN PROYECTOS

Los criterios y metodologías para el Análisis Cuantitativo de Riesgos tienenaplicación en las instalaciones típicas de la Industria Petrolera y Petroquímica, yespecialmente en las que manejan materiales volátiles, inflamables o tóxicos encantidades y condiciones de proceso que determinan un alto potencial deexplosiones, incendios o nubes tóxicas.

Las etapas en la vida de la instalación a ser consideradas para diferenciaraplicaciones del “ACR” son:

– Conceptualización del Proceso– Ingeniería Conceptual– Ingeniería Básica



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– Ingeniería de Detalles– Construcción– Arranque– Operación– Cambios y ModificacionesPara cada una de dichas etapas, se indican a continuación las metodologías ycriterios del Análisis Cuantitativo de Riesgos a ser empleados.

La aplicación de los métodos de ACR en las diferentes etapas de una instalación,se encuentra resumida en la Tabla 7.

13.1 Conceptualización del ProcesoDe acuerdo con lo especificado en el documento PDVSA IR–S–01 “Filosofía deDiseño Seguro”, en esta etapa se debe considerar la selección de procesos y/otecnologías que ofrezcan el menor nivel de riesgo. Para ello, el método másadecuado para llevar a acabo la evaluación es el PHA considerando aspectostales como:

– Toxicidad de las sustancias– Inflamabilidad de las sustancias– Reactividad de las sustancias– Inventario– Condición de operación– Impacto ambiental– Historia de accidentes e incidentes en el caso de tecnologías conocidas.

13.2 Ingeniería ConceptualEn esta fase del diseño la información disponible está limitada al tipo de proceso,equipos mayores, volúmenes manejados, condiciones de operación y diagramasde flujo del proceso.

En esta etapa debe emplearse el método PHA para identificar escenariospotenciales de accidentes con consecuencias mayores.

Los escenarios identificados deben ser cuantificados a fin de establecer medidaspreliminares, lineamientos para el diseño posterior y determinar la factibilidad decontinuar con el diseño de la instalación, tal y como está propuesto. Laslimitaciones de información en esta fase, le confieren un carácter preliminar a losresultados del PHA. No obstante, estos pueden ser determinantes para efectosde decidir o justificar la localización del proyecto, examinar posibles cambios enel proceso y/o materiales utilizados y determinar áreas de interés donde debenprofundizarse los estudios posteriores de ACR.



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13.3 Ingeniería Básica

Durante esta fase y previo a la procura de equipos, cuando se dispone deinformación más precisa, tal como diagramas de flujo y de tuberías einstrumentación, variables de operación, especificaciones preliminares yarreglos de equipos, etc., se debe llevar a cabo un estudio HAZOP.

Las opciones para la instalación de sistemas de seguridad y mitigacióngeneradas hasta e incluyendo esta etapa, deberán ser sometidas a un estudiocosto–beneficio para seleccionar aquellas medidas que permitan alcanzar unnivel de riesgo tolerable o mínimo a un costo razonable.

13.4 Ingeniería de Detalle

En esta etapa se realizará el ACR únicamente si han ocurrido cambios en eldiseño original, de acuerdo con lo establecido en el documento PDVSA IR–S–06“Guía para Cambios o Modificaciones de Instalaciones y Equipos”. De locontrario, la actividad del análisis de riesgos en esta etapa, estará limitada aasegurar la implantación de las medidas acordadas en las etapas previas.

13.5 Construcción

En la etapa de construcción se deberán efectuar inspecciones y evaluacionestécnicas de seguridad, con el fin de verificar lo siguiente:

1. Cumplimiento de las recomendaciones aceptadas, provenientes de losestudios de ACR previos.

2. Cumplimiento de los establecido en las leyes venezolanas en materia deprevención de accidentes, especialmente en lo referente a la Ley Orgánicade Prevención, Condiciones y Medio Ambiente del Trabajo.

3. La existencia de medidas administrativas de control de riesgos tales comomanuales de operación y mantenimiento, planes de emergencia ycontingencias; adecuados y debidamente actualizados.

13.6 Pre–arranque / Arranque

Durante esta etapa deberán efectuarse pruebas e inspecciones con el fin deasegurar que los sistemas de seguridad y mitigación están instalados yfuncionando en forma adecuada.

Adicionalmente se efectuará una evaluación técnica o revisión de seguridad queasegure la existencia y funcionamiento de todos los elementos del sistema degerencia de seguridad de los procesos (GSP) (referencias 22 y 23).



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13.7 OperaciónLos métodos más aplicables en esta etapa incluyen HAZOP, FTA, ETA einspecciones / evaluaciones técnicas. Aquellas instalaciones existentes, cuyoproceso de diseño y construcción no fue sometido a un ACR, deberán seranalizadas bajo esta metodología a fin de determinar su nivel de riesgo y evaluarsu cumplimiento con los criterios de tolerancia de riesgos de PDVSA.

13.8 Cambios y ModificacionesTodo cambio o modificación, bien sea a instalaciones existentes o proyectos,deberá ser tratado de acuerdo a lo establecido en el documento PDVSA IR–S–06“Guía para Cambios o Modificaciones de Instalaciones y Equipos”.

13.9 Aseguramiento de CalidadA objeto de asegurar la ejecución y calidad de los requerimientos establecidospara cada una de las etapas de la vida de una instalación, se debe establecer unsistema de auditoría con participación de personal externo a la organización queejecuta el proyecto.

TABLA 7. APLICACION DE METODOS ACR

PHA

HAZOP

ETA

FTA

EstimaciónConsecuencias

CostoBeneficio

Inspección

EvaluaciónTécnica

Concep.Proceso

Ing.Con.

Ing.Básica

Ing.Det. Const. Pre–arranque/

Arr. Ope. Camb.y/o Mod.

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ANEXO A BASE DE DATOS DE FALLAS DE EQUIPOS

A.1 Datos Estadísticos

Uno de los aspectos más importantes en los Análisis Cuantitativos de Riesgos esla evaluación de la frecuencia con que puede ocurrir un accidente determinado,que ha sido identificado como potencialmente factible de suceder.

Actualmente, la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional no cuenta con unabase de datos estadísticos de fallas de equipos, indispensable para efectuar lasevaluaciones de frecuencia de accidentes. En el presente capítulo se establecenlas tasas de fallas referenciales a ser usadas en las evaluaciones que realiza laindustria. La información aquí contenida, es una recopilación de una serie deinformación proveniente de diversas fuentes de diferentes países, industrias yambientes, por lo cual debe ser utilizada empleando el más sano criterio deingeniería para evitar errores de juicio, que posteriormente se conviertan enresultados desviados.

Contar con una base de información propia de la Industria Petrolera yPetroquímica que refleje certeramente sus prácticas de diseño, operación ymantenimiento es de vital importancia; por lo cual se establece una guía pararecolectar la información de la Industria Petrolera Nacional contenida en lashistorias de mantenimiento de los equipos y en los informes de incidentes yaccidentes ocurridos a lo largo de nuestra historia como Industria. Esta es la únicaforma de compararse correctamente, contra los criterios de tolerancia de riesgosde PDVSA, establecidos en base a nuestra información histórica.

A.2 Tasas y Frecuencias de Fallas

Las Tablas A.1 hasta A.17 de esta Sección provienen de la Referencia 11;Las Tablas A.18 y A.19 de la Referencia 12.

Para el uso y la interpretación correcta de la información suministrada, se deberátomar en cuenta las siguientes consideraciones:

– Los valores presentados como tasa de fallas en la forma “por 106 h”, indicanque el modo de falla descrito ocurre X veces en un millón de horas.

– Los valores presentados como tasa de fallas en la forma “por 103 D”, indicanque el modo de falla descrito ocurre X veces por cada 1000 demandas.

– La frecuencia de un evento cualquiera que es iniciado por la falla de un únicocomponente, por ejemplo, falla de una empaquetadura, ruptura de una línea,etc., es normalmente obtenida directamente de la información de la tasa defallas del componente.

– La frecuencia de un evento cualquiera, que es iniciado por una combinaciónde fallas de componentes, se deberá estimar usando la técnica de análisisárbol de fallas.



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La frecuencia y la probabilidad de ocurrencia de fallas están ligadasmatemáticamente a través de la fórmula:

P � 1 – e –ft

donde:

P = probabilidad de ocurrencia

f = frecuencia de ocurrencia por año

t = período de tiempo. Normalmente un (1) año

Normalmente para valores pequeños de f, la probabilidad es igual a la frecuencia.

– En los casos en los cuales la falla de un único componente puede resultar enun evento riesgoso, pero el sistema contiene varios componentes iguales, laprobabilidad anual de que uno o más eventos ocurran, depende de laprobabilidad de fallas del componente y de la cantidad de componentes en elsistema. Esta relación está dada por la fórmula:

Pn � 1 – (1 – p )n

donde:

Pn = probabilidad anual de uno o más eventos

p = probabilidad de falla de un componente

n = cantidad de componentes idénticas en el sistema

Nótese que para probabilidades bajas y pocos componentes,

Pn � np

– Para mayores detalles acerca del uso de esta información, en la Sección A.7se presentan algunos ejemplos de aplicación.

A.2.1 Compresores

A.2.1.1 Frecuencia de Fallas

Descripción

Compresor de gas incluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta laprimera brida, incluyendo ésta última.

“Rotura Total” considerando el diámetro interno de la tubería de mayor diámetroconectada al compresor.



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TABLA A.1

FRECUENCIA DE FALLAS

RECIPROCANTE CENTRIFUGO

6,6 x 10–1 por compresoranual

1,4 x 10–1 por compresoranual

TAMAÑO DEORIFICIO (dm) P (d < dm) P (d < dm)

10 mm 0,973 0,93

50 mm 0,998 0,99

Rotura Total 1,0 1,0

“Rotura Total” considerando el diámetro interno de la tubería de mayor diámetroconectada al compresor.

A.2.1.2 Tasa de Fallas

Descripción

Compresor incluyendo: Sistema de sello de aceite, tubería, enfriamientointeretapa aceite de enfriamiento, unidad de control.

TABLA A.2

TASA DE FALLA

Modo de Falla 106 Horas 103 Demandas Observaciones

Pérdida de Función 1430,0

Pérdida de Función 2470,0 Movilizado por motoreléctrico

Arrancando enDemanda

127,0 Movilizado por turbina

A.2.2 Bombas


Descripción

Bombas (doble sello) incluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hastala primera brida, incluyendo ésta última.



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TABLA A.3

FRECUENCIA DE FALLAS

RECIPROCANTE CENTRIFUGO

3,1 x 10–1 por bomba anual 1,71 x 10–2 por bombaanual

TAMAÑO DEORIFICIO (dm) P (d < dm) P (d < dm)

10 mm 0,8300 0,82

50 mm 0,9999 0,96

Rotura Total 1,0 1,0

“Rotura Total” considerando el diámetro interno de la tubería de mayor diámetroconectada a la bomba.

A.2.2.2 Tasa de Falla

Descripción

Bomba incluyendo Sistema de sello, unidad de control.

TABLA A.4

Modo de Falla Tasa (por 106 horas) Observaciones

Durante funcionamiento 292,0 Accionado Motor y alternando(Standby)

Velocidad menor aldiseño

920,0 Accionado Motor y alternando

Durante funcionamiento 104,0 Accionado Motor y función continua

Velocidad menor aldiseño

24,0 Accionado Motor y función continua

Durante funcionamiento 89,1 Accionado por turbina



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TABLA A.5


Arrancando en demanda 10,80 Accionado Motor y alternando

Arrancando en demanda 18,6 Accionado Motor y alternando

Arrancando en demanda 26,2 Accionado por turbina

Arrancando en demanda 42,5 Eléctrica Sistema Contra Incendios

Arrancando en demanda 18,7 Diesel Sistema Contra Incendio

A.2.3 Recipientes


Descripción

Recipientes presurizados incluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorioshasta la primera brida, incluyendo ésta última. Esta categoría aplica pararecipientes tales como separadores, despojadores, etc.

TABLA A.6

FRECUENCIA DE FALLA

TAMAÑO DEL ORIFICIO 1,5 x 10–4 por recipiente anual

25 mm 0,54

50 mm 0,89

150 mm 0,96

Rotura Total 1,0

“Rotura Total “ Considerando el diámetro interno de la tubería de mayor diámetroconectada al recipiente.


Descripción

Recipientes excluyendo: venteos, válvulas de seguridad, bridas, accesorios.



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TABLA A.7


Pérdida de función 0,985 Metálico, Atmosférico

Pérdida de función 1,21 No–Metálico, Atmosférico

Pérdida de función 0,0109 Metálico, Presurizado

Flujo restringido 0,0636 Metálico, Presurizado

A.2.4 Intercambiador de Calor


Descripción

El intercambiador tubo/carcaza, incluyendo tuberías, válvulas, accesorios hastala primera brida, incluyendo ésta última.

Frecuencia de falla = 1,5 x 10–4 por recipiente anual por fuga directa en carcaza.

Frecuencia de falla = 1,3 x 10–5 por recipiente anual por rotura de tubo.

Nota:

Si el hidrocarburo se encuentra en la carcaza solo, utilice la primera frecuencia.

Si el hidrocarburo se encuentra en los tubos, utilice la segunda frecuencia.

Si el hidrocarburo se encuentra en ambos, tubos y carcaza, utilice la suma de lasdos frecuencias.

TABLA A.8

TAMAÑO DE ORIFICIO (dm) P (d < dm)25 mm 0,54

50 mm 0,89

150 mm 0,96

Rotura Total 1,0

“Rotura Total” considerando el diámetro interno de la tubería de mayor diámetroconectado.


Descripción

Intercambiador no expuesto a fuego (contacto indirecto) excluyendo: Válvulas deseguridad, bridas y tuberías



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TABLA A.9

Modo de Falla Tasa (por 106 horas)

Pérdida de función 31,1

Fuga > 1/4” 25,8

A.2.5 Tuberías


Descripción

Tuberías excluyendo válvulas y bridas, no considera verticales ni líneas de flujoen plataformas.

TABLA A.10

Diámetro de Tubería Frecuencia de Falla(por metro de tubería anual)

menor o igual a 3” (Inclusive) 7,0 x 10–5

entre 4” y 11” (Inclusive) 3,6 x 10–5

Mayor o igual a 12” 2,7 x 10–5

TABLA A.11

Tamaño de Agujeros(dm/D) P (d < dm)

0,05 0,60

0,22 0,85

0,45 0,95

1,00 1,00

NOTA:

D = diámetro de la tubería


Descripción

Sección de tubería recta sin conexiones ni accesorios



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TABLA A.12

Modo de Falla Tasa (por 106 milla x horas) Observaciones

Catastrófica 0,0268 Tubería de Metal

Rotura Total 0,885 Tubería de plástico rígido

A.2.6 Bridas


Descripción

Unión bridada. Normalmente fallan por perdida de pernos y tuercas y falla deempacaduras.

TABLA A.13

Frecuencia de Falla 8,8 x 10–5 por brida anual

Tamaño del Orificio(dm/D) P (d < dm)

0,1 0,96

1,0 1,00


Descripción

Conexiones metálicas para sistemas de tuberías

TABLA A.14


Fuga mayor a 10% Area de Flujo 0,57 Conexiones Metálicas

A.2.7 Válvulas


Descripción

Cuerpo de válvula, resorte y empacadura. Excluyendo uniones bridadas.



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TABLA A.15

Frecuencia de Falla 8,8 x 10–5 por válvula anual

Tamaño del Agujero(dm/D) P (d < dm)

0,05 0,65

0,10 0,88

0,20 0,94

1,00 1,00


Descripción

Válvulas

TABLA A.16


Pérdida de Función 3,18 Retención no operada

Pérdida de Función 0,152 Manual

Falsa operación 1,36 Operadas por Motor

Falsa operación 3,59 Operadas Neumáticamente

Pérdida de Función 48,7 Operadas por Solenoide

Falsa operación 0,409 Operadas por Solenoide

Abertura Prematura 1,68 Válvulas Seguridad Resorte

Falla al Cerrar 1,61 Retención, operada

Falla al Cerrar 2,2 Retención, no operada

Falla al Abrir 0,145 Retención, no operada

Pérdida de Función 0,291 Válvula Manual

No cambia de posición endemanda

5,58 Válvulas operadas por motor


2,2 Válvulas operadasNeumáticamente


2,83 Válvulas operadas porSolenoide

Se mantiene abierta 5,0 Válvula seguridad operada porpiloto



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TABLA A.16 (CONT.)


No abre en demanda 4,15 Válvula seguridad operada porpiloto

Se mantiene abierta 5,18 Válvula seguridad de resorte

No abre en demanda 0,212 Válvula seguridad de resorte

A.2.8 Accesorios


Descripción

Pequeño orificio de accesorios o instrumento, excluyendo a las uniones bridadas.

TABLA A.17

Frecuencia de Falla 4,7 x 10–4 por accesorio anual

Tamaño del Agujero(dm/D) P (d < dm)

0,1 0,13

0,2 0,20

1,0 1,00



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A.2.9 Generales

Tasa de Falla

TABLA A.18

Equipo Modo de Falla Tasa (por 106 horas)

Motor AC Pérdida de Función 15,2

Inducción Motores AC Pérdida de Función 3,20

Motor DC Pérdida de Función 22,5

Baterías Plomo–Acido Descargada 2,25

Batería Niquel–Cadmio Pérdida de Función 0,251

Cargadores baterías No genera carga eléctrica 7,60

Circuitos interruptores AC Operación a destiempo 1,75

Circuitos interruptores DC Operación a destiempo 3,80

Invertidores Sin salida 28,7

Fusibles Pérdida de Función 0,634

Relays–protectores Pérdida de Función 1,91

Relays–protectores Operación a destiempo 0,06

Relays–protectores Cambio de estado retraso 0,00288

Relays–protectores Cambio Prematuro deestado

0,00598

Transformadores de Poder Pérdida de Función 2,53

Transformadores rectificadores Salida Suprimida 1,07

Generadores de EmergenciaDiesel

Falla en funcionamiento 2250,0

Transmisores:

Nivel, Electrónico Pérdida de Función 25,1

Flujo, Neumático Pérdida de Función 109,0



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TABLA A.18 (CONT.)


Flujo, Neumático (Presióndiferencial)


Flujo, Neumático (Areavariable)


Nivel, Neumático Pérdida de Función 141,0

Nivel, Neumático (Presióndiferencial)


Nivel, Neumático (Flotante) Pérdida de Función 187,0

Presión, Neumático Pérdida de Función 91,3

Temperatura Pérdida de Función 97,0

Presión diferencial Pérdida de Función 65,6

Interruptores de Flujo Eléctricos Pérdida de Función 26,8

Interruptores de Flujo Eléctricos Funciona sin señal 0,86

Interruptores de Flujo Eléctricos Falla al activar señal 4,20

Interruptores de Nivel Eléctricos Pérdida de Función 1,74

Interruptores de Nivel Eléctricos Funciona sin señal 0,925

Interruptores de Nivel Eléctricos Falla al activar señal 0,17

Interruptores de PresiónEléctricos



Funciona sin señal 0,07


Falla al activar señal 0,40

Interruptores de Temp.Eléctricos




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TABLA A.18 (CONT.)






Interruptores de velocidadEléctricos






Interruptores de flujoNeumáticos





Retrasado 1,30

Interruptores de NivelNeumático





Retrasado 1,70

Interruptores de presiónNeumático



Función sin señal 0,47




Retrasada 18,0



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TABLA A.18 (CONT.)


Interruptores de temp.Neumático


Interruptores de temp.Neumático

Retrasada 3,00

Detector de llama Pérdida de Función 432,0

Indicación de temperatura

(Pirómetro de radiación) Pérdida de Función 248,0

Transductores

Corriente–Neumáticos Pérdida de Función 62,8

Controladores Pérdida de Función 68,8

Controladores – TableroEléctrico (Lazo Simple) Pérdida de Función 205,0

Controladores – TableroNeumático (Lazo Simple) Pérdida de Función 43,4

Bocinas– Anunciadores Pérdida de Función 0,77

Discos de grabado Pérdida de Función 25,1

Módulos de Comunicación Pérdida de Función 19,4

Neumáticos

Mangueras Rotura 0,570

Sistemas protección C/I

(Detector – Unidad ControlPolvo químico – Toberas)


Caja de Alarma Falla en activarse 10,0



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TABLA A.18 (CONT.)


Junta de expansión Fuga/ruptura 30,0

Empaquetaduras Fuga de 1” y 1/16” 3,0

Empaquetaduras Fuga mayor 10,0

Empaquetaduras Falla total 30,0

Brazo de carga Fuga 3,0

Brazo de carga Ruptura 300,0

Múltiple Ruptura / fuga 10,0

Boquilla Falla catastrófica 1,0

Sensor de O2 con alarma Falla catastrófica 40,0

Soldadura Fuga de 8” y 1/16” 3000,0

Fuga de 1” y 1/16” 3000,0

TABLA A.19

Equipo Modo de Falla Tasa (por 103 demandas)

Motor AC Pérdida de Función 0,0247

Inducción Motores Ac Pérdida de Función 0,0247

Baterías Plomo–Acido No dan salida 13,2

Circuitos breakers Ac Pérdida de Función 1,16

Circuitos breakers Dc Pérdida de Función 0,883

Generadores de potencia deEmergencia – Diesel

Falla al encender 17,6

Válvula rompedora de vacío Falla al operar 300

Motor Diesel Falla en Arrancar 0,3



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A.3 Factores de Servicio

Los factores de servicio mostrados seguidamente permiten sensibilizar lainformación de la Sección A.2, dependiendo de la severidad del servicio a que seencuentre el equipo bajo estudio.

TABLA A.20 (Ref. 6)

TIPO DE SERVICIO FACTOR

Condición ideal, estática 0,1

Servicio controlado, sin vibración 0,5

Equipo de uso general en tierra 1,0

Barco/gabarra, etc, en general ambiente marino 2,0

Sometido al tráfico por carretera 3,0

A.4 Probabilidad de Ignición

A.4.1 Ignición no Obvia

Los valores para ignición bajo condiciones no obvias o equipos a prueba deexplosión están dados en la Tabla A.21. Estos valores deberán ser multiplicadospor 10 para llamas abiertas o equipos que no sean a prueba de explosión.

TABLA A.21 (Ref. 13)

Probabilidad relativa de Ignición

Fuga masiva de LPG 10–1

Líquido inflamable con punto deinflamación por debajo de 110 °F otemperatura sobre su punto deinflamación

10–2

Líquido combustible con punto deinflamación entre 110 °F 200 °F 10–3



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A.4.2 Ignición para Nubes de LPG


Probabilidad de Ignición

Fuga Limitada (menores a 10 toneladas) 10–1

Grandes Fugas (mayores a 10 toneladas) 1

Existen valores de “juicio” que permiten asignar una probabilidad de ignición enfunción de las fuentes de ignición presentes en el sitio.


Fuentes de Ignición Probabilidad de Ignición

“Ninguna” 0,1

Muy pocas 0,2

pocas 0,5

Muchas 0,9

A.4.3 Ignición en Pozos de Crudo y Gas.


Pozo Probabilidad de Ignición

Crudo 0,08

Gas 0,3

A.4.4 Ignición Fugas de Gas y Líquido.


Probabilidad de Ignición

Fuga Gas Líquido

Menor ( < 1 kg/s) 0,01 0,01

Mayor ( 1 – 50 kg/s) 0,07 0,03

Masiva ( > 50 kg/s) 0,3 0,08



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En la Figura A.1, se observa la probabilidad estimada de ignición de fugas de gasy líquido.

FIG A.1 PROBABILIDAD ESTIMADA DE IGNICION DE FUGAS DE GAS Y LIQUIDO(Ref. 13)

Pro

babi

lidad

de

igni

ción

Flujo (kg/s)



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A.4.5 Ignición Retardada de Tuberías y Plantas (Ref. 13)

La probabilidad de ignición retardada puede ser clasificada en alta, media o bajadependiendo de la densidad y distribución general de las fuentes de igniciónalrededor de la instalación.

Los valores asignados para la probabilidad de ignición retardada son:

Alta: 0,8

Media: 0,6

Baja: 0,4

A.5 Probabilidad de Explosiones

Es necesario distinguir entre la probabilidad de explosión dada una fuente deignición y la probabilidad de explosión de una fuga.


Probabilidad de explosión dadauna fuente de ignición

Gran nube de vapor 1

Pequeña nube de gases diferentes ametano

0,1

Pequeña nube de metano 0,01


Fuga Probabilidadde Ignición

Probabilidad deexplosión dada la

Ignición

Probabilidad deexplosión de una

fuga

Menor ( < 1 kg/s) 0,01 0,04 0,0004

Mayor ( 1 – 50 kg/s) 0,07 0,12 0,008

Masiva ( > 50 kg/s) 0,3 0,3 0,09



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En la figura A.2, se observa la probabilidad de explosión dada una fuga de gasinflamable

FIG A.2 PROBABILIDAD ESTIMADA DE EXPLOSION DADA LA FUGA (Ref. 13)

PR

OB

AB

ILID

AD

DE

EX

PLO

SIO

ND

AD

A L

A F

UG

A

FLUJO (kg/s)



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TABLA A. 28 (Ref. 13)

FUENTES DE IGNICION DE INCENDIOS

Eléctricos (embobinados de motores) 23%

Fumar 18%

Fricción (rodamientos y partes rotas) 10%

Materiales sobrecalentados (temperatura anormalmente alta) 8%

Superficies calientes (calor de calderas, lamparas, etc.) 7%

Llamas de quemadores (uso impropio de antorchas, etc) 7%

Chispas de combustión 5%

Ignición espontánea (basura, etc) 4%

Cortando y soldando (chispas, arcos, calor, etc) 4%

Exposición (Incendios que se traspasan a nuevas áreas) 3%

Incendiarismo (fuegos maliciosos) 3%

Chispas mecánicas (esmeriles, etc) 2%

Fugas de sustancias muy calientes 2%

Acción química (procesos descontrolados) 1%

Chispas por electricidad estática 1%

Descargas eléctricas atmosféricas 1%

Misceláneos 1%



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��

A.6 Probabilidad de Error Humano

TABLA A. 29 (Ref. 14)

DESCRIPCION DE ACTIVIDAD TIPICA PROBABILIDAD

– Error en operación bajo gran presión, con tiempo disponible de:

� Entre 0 y 1 minuto 1,0

� Hasta 5 minutos 0,9

� Entre 5 y 30 minutos 0,1

– Error en detectar el estado de un equipo, por ejemplo, posición deuna válvula, en una inspección rutinaria. (Si se usa lista deverificación será menor aprox. 0,3 – 0,4).

0,5

– Error en operaciones complicadas no rutinarias. 0,3

– Error en operaciones que ocurren rápidamente. 0,25

– Error en operación no rutinaria, acompañada de otros deberes.Error de monitoreo o inspección.

0,1

– Error general de observación 0,05

– Error aritmético simple con autochequeo 0,03

– Error en operación rutinaria, donde se requiere algún cuidado.Error general de omisión.

10–2

– Error de omisión de una acción de un procedimiento. Error generalde omisión (p.e. seleccionar interruptor incorrecto).

3 x 10–3

– Error en operaciones simples de rutina. Decisión correcta peroselección de un control incorrecto.

10–3

– Error en la operación de un interruptor operado por llave 10–4

A.7 Ejemplos de Uso de Tasa de Fallas

A.7.1 Falla de Brazo de Carga de Etileno

Supongamos que en un muelle cualquiera, se cargan cinco tanqueros de etilenopor año, cada tanquero tiene una capacidad de 4.500 m3 y la tasa de carga es de200 m3/hr. El muelle está dotado con un brazo de carga metálico.

Estimar la frecuencia de fugas de etileno por año, debido a roturas del brazo.



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Solución:

La tasa de fallas de brazos de carga metálica recomendada en la Sección A2.2.1es 3 x 10–4 fallas/hr. para ruptura total, por lo tanto es necesario estimar lacantidad de horas que el brazo está realmente en operación, para lo cual haremosel siguiente cálculo:

4.500 m3�tanquero x 1200 m3

hr

x 5tanqueros

año� 112, 5 hrs�año

Adicionalmente, se deben tomar en cuenta las horas necesarias para arranquey parada de la operación, por lo cual llevaremos la cifra a 130 hrs/año.

Por lo tanto, la frecuencia anual de fugas por rotura del brazo estará dada por:

f � 130 hrsaño

x 3 x 10–4 fallashr

� 3, 9 x 10–2 fugas�año

Si deseamos calcular la probabilidad de fugas, aplicamos la fórmula:

p � 1 – e –ft

Por lo tanto p � 1 – e (3,9 X 10–2) � 3, 9 X 10–2

Nótese que la frecuencia y la probabilidad son iguales.

A.7.2 Fallas de Empaquetaduras

Considérese una tubería de 4” de diámetro que maneja lodo de perforación desdeuna bomba hasta el cabezal de un pozo ubicado en el lago de Maracaibo. Estatubería posee 10 conexiones bridadas y por lo tanto 10 empaquetaduras. Estesistema opera 1.000 hrs/año.

Obtenemos la información en la base de datos de fallas de empaquetaduras iguala 3 x 10–5 fallas/hr.

Por lo tanto, la frecuencia de falla anual de una empaquetadura, será:

1.000 hr�año x 3 x 10–5 fallas�hr � 3 x 10–2 fallas�año por empaquetadura

Por lo tanto la probabilidad de falla por empaquetadura será de 3 x 10–2. Dadoque hay 10 empaquetaduras en el sistema, la probabilidad total de falla de algunaempaquetadura será:

Pn � 1–( 1–p)n � 1–1–�3 x 10–2��10� 3 x 10–1

Como se observa para bajas probabilidades y un pequeño número decomponentes Pn = np.



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ANEXO B MODELOS PARA LA ESTIMACION DE CONSECUENCIAS

B.1 Introducción

Este Anexo muestra modelos matemáticos para estimar los efectos físicos y lasáreas de afectación por los peligros existentes en las instalaciones de la IndustriaPetrolera y Petroquímica. Los cálculos de consecuencias permiten formularopiniones sobre los peligros potenciales, y a su vez facilitan la toma de decisionesen los estudios de seguridad.

Las ecuaciones o modelos mostrados en esta sección han sido seleccionadosentre los últimos avances tecnológicos a nivel mundial. Debido a la diversidad defuentes de selección, en muchas oportunidades el sistema de medición de lasvariables o propiedades de las sustancias se encuentran en sistemas diferentes(unidades en sistema métrico o inglés).

El modelaje de la dispersión de gases tóxicos e inflamables en la atmósfera, esmuy complejo y prácticamente imposible de realizar sin el uso de unacomputadora, por esta razón no ha sido incluido en esta Sección.

Los modelos de estimación de consecuencias presentados en este Anexoestán definidos para un determinado rango de aplicación y presentanalgunas limitaciones, los cuales deben ser considerados por elespecialista. Para mayor información sobre el tema se pueden consultar lasReferencias 6, 15 y 16.

B.2 Escapes

La mayoría de los accidentes peligrosos comienzan por una descarga demateriales tóxicos o inflamables. Esto puede ser producido por una rotura ofractura de un recipiente de procesos o tubería, una válvula abierta o un venteode emergencia. Diferentes modelos son apropiados para cada causa.

La estimación de la tasa de descarga y duración son el insumo principal para otrosmodelos.

El estado físico del material es de primordial importancia para la utilización demodelos matemáticos. Para gases o vapores almacenados en un tanque, la fugaresulta ser un jet de gas o vapor. Una fuga de líquido por debajo del nivelalmacenado en el tanque produce una corriente de líquido. Si el líquido esalmacenado a presión sobre su punto de ebullición, la fuga por debajo del niveldel líquido resultará en una corriente de líquido que parcialmente se evaporaráinstantáneamente. Pequeñas gotas de líquidos o aerosol también se podríanformar con la posibilidad de ser transportadas por el viento. Una fuga en elespacio de vapor sobre el líquido, puede producir tanto un escape de vapor, comouna fuga de dos fases compuesta de vapor y líquido, dependiendo de laspropiedades del material.



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��

B.2.1 Escape de Líquidos por Orificios

La velocidad resultante de fuga por un orificio es:

u � Co2 gc Pg

d�

donde:

u = Velocidad

Co = Coeficiente de descarga (adimensional)

gc = Constante gravitacional

Pg = Presión manométrica

d = densidad del fluido

La tasa de flujo será:

Qm � A Co 2 d gc Pg�

donde:

Qm = Tasa de flujo

A = Area de la fuga

El coeficiente de descarga “Co”, es el resultado de una función del número deReynolds, el líquido que se fuga por un orificio y el diámetro del agujero. Acontinuación se sugiere una guía:

1. Para orificios con cortes agudos y número Reynolds mayores a 30.000, elvalor aproximado es de 0,61. Para estas condiciones, la velocidad del fluidoes independiente del tamaño del agujero.

2. Para toberas bien redondeadas el coeficiente de descarga se aproxima ala unidad.

3. Para pequeñas secciones de tuberías unidas a un recipiente (cuya relaciónde longitud diámetro no exceda a 3), el coeficiente de descarga esaproximadamente 0,81.

4. Para casos donde el coeficiente de descarga es desconocido o no certero,utilice el valor de 1,0 para maximizar los flujos computados.

B.2.2 Escape de Líquido por Agujeros en Tanques

La velocidad resultante de un agujero es:

u � Co 2�gc .Pg

d� gc . hL��



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donde:

u = Velocidad



Pg = Presión manométrica sobre la superficie de líquido

d = Densidad del fluido

hL = Altura nivel del líquido sobre el orificio

Tasa de flujo instantáneo “Qm”, debido a un orificio de área A esta dado por:

Qm � d A Co 2�gc .Pg

d� gc hL��

donde:

A = Area del orificio


En la medida que los tanques se vacían, la altura del líquido disminuye y lavelocidad y flujo de masa también disminuirán.

La altura de nivel de líquido en el tanque en un tiempo “t” determinado es:

hL � hoL � Co .A

At

2 gc. Pg

d� 2gc ho

L t �gc

2�Co A

Att�2�

donde:

hoL = Altura de líquido inicial

t = Tiempo

At = Area de la sección transversal del recipiente

La tasa Qm se obtendrá:

Qm � d Co A 2�gc .Pg

d� gc . ho

L�� –d gc Co2 A2

Att



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��

B.2.3 Escape de Gas por Orificios

Existen dos regímenes de flujo, flujo subsónico y supersónico. La transición deun régimen a otro ocurre a una relación de presiones determinados por:

rcrit �Po

Pext� �G � 1

2�G�(G–1)

donde:

Po = Presión absoluta del recipiente

Pext = Presión absoluta en la rotura

G = Relación de calores específicos del gas (Cp/Cv)

Para valores

Po Pext �G � 12�

G�G–1�

Qm � Co A Po2 .gc MRg .To

. GG–1�

�

��Pext

Po�2�G

–�PextPo�

G�1G��

��

Para valores

Po � Pext �G � 12�

G�G–1�

Qm � Co A PoG .gc .MRg .To

� 2G � 1

�G�1G–1�

donde:


A = Area del orificio (ft2)

Po = Presión absoluta en la fuente (psi)

gc = Constante gravitacional (32,17 ft/s2)

M = Peso Molecular



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��

Rg Constante de los gases ideales (1545 ft/lb – mol oR)

To Temperatura en la fuente (oR)

B.2.4 Fracción de Líquido Vaporizada Instantáneamente

Los líquidos almacenados bajo presión sobre su temperatura de ebullición,presentan problemas sustanciales debido a la evaporación instantánea delproducto.

La fracción de líquido evaporada instantáneamente está dada por:

Fvap �Cp �To – Tb

�� Hv

donde:

Cp = Capacidad calorífica del líquido

To = Temperatura del líquido en el almacenamiento

Tb = Temperatura de ebullición del líquido

�Hv = Calor latente de vaporización

* Si Fvap > 1, el líquido se vaporiza totalmente antes de alcanzar la presiónatmosférica, es decir, antes de que el escape salga al medio ambiente exterior.En este caso, se deberá calcular la temperatura y presión de vaporcorrespondientes, y aplicar las fórmulas de cálculo para escapes de gases, ovapores bajo la diferencia de presión remanente.

* Si Fvap < 1, las ecuaciones de la Sección B.2.1 permiten obtener el caudal delescape y la fracción instantáneamente vaporizada, tras el derrame del líquido alexterior.

Pequeñas gotas de líquido también se forman en la vaporización. Estas gotas enaereosol pueden ser transportadas desde el sitio de la fuga debido al viento.Frecuentemente se asume que la cantidad de gotas formadas es igual a lafracción de líquido vaporizada.

B.2.5 Escape de Fluidos en Condiciones de Flujo en dos Fases

El método permite calcular el caudal de escape de un fluido, en condiciones deflujo en dos fases.

Las aplicaciones típicas, se encuentran en el caso de escapes de líquidossaturados almacenados a presión (gases licuados presurizados), contemperatura superior al punto de ebullición.

Si la trayectoria del fluido a través de la fuga es mayor de 10 cm, las condicionesde equilibrio son alcanzadas y el flujo es estrangulado.



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��

Q � A. Co 2 d .gc � P – Psat��

donde:

Q = Caudal de escape

A = Area del orificio

Co = Coeficiente de descarga, (adimensional)

d = densidad de líquido


P = Presión dentro del recipiente

Psat = Presión de saturación del líquido a temperatura ambiente

Cuando no se disponga de información se podrá suponer que Psat = 0,55 P. Estarelación entre la presión en la sección de descarga y la presión aguas arriba, hasido demostrada empíricamente para el sistema agua–vapor. El métodopropuesto, supone que tal relación es también aplicable a otros fluidos, cuandoel punto de escape está a una distancia del tanque mayor de 12 veces el diámetrode la tubería.

B.2.6 Tasas de Evaporación de Líquidos

Tras el derrame de un líquido, la cantidad de vapores que pueden formarsedebido a la evaporación, es un factor importante para evaluar el nivel de riesgoque tal derrame puede representar.

En general, la cantidad de vapores resultan significativos desde el punto de vistade incendio/explosión, si la temperatura de ebullición del líquido es menor que latemperatura ambiente.

La evaporación de un líquido, viene determinada por el calor absorbido de losalrededores y las condiciones atmosféricas (velocidad del viento y estabilidadatmosférica).

La extensión del derrame puede estar limitada por la existencia de diques decontención, o cualquier otro tipo de obstrucción. Cuando no existen obstruccionesa la extensión del derrame, el área ocupada por el líquido viene finalmentelimitada por la propia tasa de evaporación.

El área de la piscina (extensión del derrame) para fugas continuas puede sercalculada por las siguientes ecuaciones:

Ap � V .thm



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��

donde:

Ap = Area de la piscina (m2)

V = Flujo volumétrico (m3/s)

t = Tiempo (seg)

hm = Profundidad de la piscina (m)

hm = 5 x 10–3 m para Concreto

hm = 10 x 10–3 m para Grava

B.2.6.1 Evaporación de Líquidos Volátiles

G � K .u. dPv

Pa� � 2

u2 Dp�nc

con

nc � n2 � n

donde:

G = Tasa de evaporación (kg/s)

K = Constante (adimensional)

Pa = Presión atmosférica (bar)

Pv = Presión de vapor del líquido (KN/m2)

Dp = Diámetro de la piscina (m)

n = Indice Sutton (adimensional)

nc = Indice de evaporación (adimensional)

u = Velocidad del viento (m/s)

d = Densidad del vapor (kg/m3)

La constante K es función de la velocidad del viento y la estabilidad. En términosde las categorías de estabilidad Pasquill para unidades en el Sistema Métrico losvalores son:



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TABLA B.1 (Ref. 4)

ESTABILIDADPASQUILL

INDEXSUTTON

nc K DESCRIPCIONTIPICA

A 0,17 0,078 1,0 X 10–3 Clima muy soleado

B 0,20 0,091 1,2 X 10–3 Soleado y caluroso

C 0,25 0,111 1,5 X 10–3 Parcialmentenublado en el día

D 0,30 0,130 1,7 X 10–3 Nublado día y noche

E 0,35 0,149 1,8 X 10–3 Parcialmentenublado en la noche

F 0,44 0,180 1,8 X 10–3 Noche clara

Categorías A, B y C condiciones de clima inestable

Categoría D condiciones de clima neutral

Categorías E y F condiciones de clima estable

B.2.6.2 Evaporación de Líquidos Criogénicos

G � 2.X.K� Hv

� 1� ��1�2

�Tg – TL� t 1�2

donde:

G = Tasa de evaporación (kg/s)

K = Conductividad térmica del suelo (KW/mK)

t = Tiempo (s)

Tg = Temperatura del suelo (°K)

TL = Temperatura del líquido (°K)

X = Factor de corrección de superficie (X = 1 para terrenos no porosos y

X = 3 para terrenos porosos)

α = Difusividad térmica del suelo (m2/s)

�Hv = Calor latente de vaporización (Kcal/kg)

B.3 Incendio de Líquidos en Superficies Extensas (“POOL FIRES”)

Este tipo de evento puede producirse como consecuencia de derrames porroturas de tuberías y/o equipos de proceso con gran inventario de líquidos



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inflamables, así como en caso de incendio en tanques de almacenamiento, oreservorios que contengan líquidos inflamables, o gases licuados refrigerados.

El efecto de tales incendios sobre los alrededores, se manifiestafundamentalmente a través de la radiación térmica generada por el incendio.

B.3.1 Altura de la Llama

Existe una correlación entre la altura de la llama y el diámetro de la piscina delíquido, la cual está dada por:

HD

� 42��v

da (g D)0,5��

0,61

donde:

H = Altura visible de la llama

D = Diámetro equivalente de la piscina

v = Velocidad de quemado

da = Densidad del aire ambiental

g = Aceleración de gravedad

El viento puede alterar la longitud visible de las llamas.

La correlación anterior se modificaría así:

HD

� 55��v

da (g D)1�2��

0,67

�u*�–0,21

donde:

u* = Velocidad del viento (adimensional)

u *� u �g v Ddv�1�3

donde:

u = Velocidad del viento

v = Velocidad de quemado de combustible

D = diámetro de la piscina

dv = Densidad del vapor de combustible



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B.3.2 Inclinación de la Llama

Las llamas de los incendios en piscinas son frecuentemente inclinadas por elviento. La siguiente correlación nos sirve para calcular la inclinación de la llama.

Cos� � 1 para u* 1

Cos � � �u*�–2,5para u* � 1

u* � u �g v Ddv�1�3

donde:

� = Angulo de inclinación respecto a la vertical

u = Velocidad del viento

D = Diámetro de piscina

v = Velocidad de quemado del combustible

g = Aceleración de gravedad

dv = Densidad del vapor de combustible

B.3.3 Métodos de Cálculo

El calor total irradiado en el incendio de un líquido viene expresado por:

Q � f. s. v. Hc

Siendo:

Q = Calor total irradiado

f = Fracción del calor de combustión emitido por radiación

s = Area de la superficie incendiada

v = Velocidad de quemado del líquido

Hc = Calor de combustión del líquido

El factor (f) depende del tipo de combustible. En la Tabla B.2, se presentan variosvalores para ciertos combustibles típicos. Para combustibles no mencionadosespecíficamente, se tomará un valor de 0,35.



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TABLA B.2 (Ref. 15)

TIPO DE LIQUIDO DENSIDAD (kg/m3)

CALOR DECOMBUSTIO

N Hc(kJ/kg)

VELOCIDADDE

QUEMADO(v)

(kg/m2 x s)(Nota 1)

FRACCION DE

CALORIRRADIAD

O (f)

Líquidos Criogénicos

Hidrógeno líquido 70 120.000 0,017 0,25

GNL 415 50.000 0,09 0,23

GLP 585 46.000 0,115 0,26

Alcoholes

Metanol 796 20.000 0,02 0,20

Etanol 794 26.800 0,015 0,20

Líquidos Orgánicos

Butano 573 45.700 0,08 0,30

Benceno 874 40.100 0,085 0,38

Hexano 650 44.700 0,074 Nota 2

Heptano 675 44.600 0,101 Nota 2

Xileno 870 40.800 0,07

Acetona 791 25.800 0,04

Eter Dietílico 714 34.200 0,085

Crudos y Derivados

Benzina 740 44.700 0,048 0,35

Gasolina 740 43.700 0,055 Nota 2

Kerosen 820 43.200 0,039 Nota 2

JP–4 760 43.500 0,060 0,35

JP–5 810 43.000 0,054 0,35

Fuel oil 940–1000 39.700 0,035 0,35

Crudo 830 42.500 0,045 Nota 2

Crudo 880 42.700 0,022 Nota 2



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La tasa, o velocidad de quemado (v) de un líquido, es un valor que depende devariables tales como: naturaleza del líquido, tiempo de quemado, espesor de lacapa de líquido, velocidad del viento, etc. Los valores que se presentan en laTabla B.2, se basan en el supuesto de que se alcanza una velocidad de quemadoconstante, ausencia de viento y espesores de líquido suficientemente grandescomo para permitir alcanzar una velocidad de quemado estacionaría. Los valoresson válidos para superficies de líquidos mayores de 2 metros de diámetro.

NOTA 1

La velocidad de quemado de hidrocarburos varían de 0,05 kg/m2s (crudo) hasta0,12 kg/m2s para GLP; se sugiere el uso de la siguiente ecuación para su cálculo:

V � Hc 1000 (Hv � �Tb–Ta� cp)–1

donde:

Hc = Calor de combustión, J/kg

Hv = Calor de vaporización, J/kg

Tb = Temperatura de quemado, °K

Ta = Temperatura de aire, °K

cp = Calor específico del líquido, J/kg °K

NOTA 2

La función de calor irradiado, varía considerablemente en función del diámetrode la piscina en llamas. La explicación de este fenómeno podría ser el bloqueoproducido por el humo y la combustión incompleta de material que se produce entanques de gran diámetro. En la Fig. B.1, se muestran las fracciones de calorirradiado en función del diámetro de la piscina.



En ausencia de datos específicos se considerará f= 0,35 GASOLINA

KEROSEN

CRUDOHEPTANO

HEXANO

CALOR

RA

IADO

FRACCI

ON

DE

0,5

0,2

0,1

0,05

0,6 1 2 5 10 20 50

RI

DIAMETRO DEL TANQUE (m)

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FIG. B.1

B.3.3.1 Modelo de Foco Puntual de Radiación

Este método de cálculo, se basa en el supuesto que todo el calor irradiado por elincendio proviene de una pequeña fuente de energía térmica, ubicada en elcentro de las llamas. En estas condiciones, la intensidad de radiación térmicasobre una superficie vertical, ubicada a una distancia R del foco de radiación,viene dada por:

I � Q4� R2

cos �

Siendo:

I = Intensidad de radiación térmica

Q = Calor total irradiado

R = Distancia al foco de radiación

θ = Angulo de incidenciaEste método resulta adecuado para estimar la intensidad de radiación térmica,a distancias mayores de 4 veces el diámetro de la superficie incendiada(R > 4D), para casos de distancias menores, el método del factor de visión resultamás adecuado (Ver Sección B.3.3.2)El modelo sobrestima la intensidad de la radiación térmica en áreas cercanas alincendio, ya que la radiación es altamente influenciada por el tamaño de la llama,su forma e inclinación.



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FIG B.2 REPRESENTACION CILINDRICA DE LA GEOMETRIA DE LA LLAMA

DF

R

Z

D

X

P�

TANQUE

F = Foco de radiación ubicado en el centro de las llamasP = Punto en evaluaciónD = Diámetro del tanqueZ = Altura del tanqueX = Distancia desde la pared del tanque hasta el punto de evacuaciónR = Distancia del foco de radiación al punto P� = Angulo de incidencia



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B.3.3.2 Modelo Factor Geométrico de Visión

El método del factor de visión se fundamenta en que la radiación térmica de unobjeto que no se encuentra en contacto directo con la llama es parte de laradiación emitida por la llama.

El factor de visión geométrico, representa la fracción de la energía de radiaciónque es “vista” por un elemento recibidor.

El calor irradiado por un incendio, viene dado por:

q � QH . d

Donde:

q = Flujo de calor irradiado

Q = Calor total liberado por radiación

H = Altura de la llama, esta puede ser considerada igual al diámetro del tanque“d”.

d = diámetro del tanque

La intensidad de radiación térmica incidente sobre una superficie vertical, ubicadaa la misma altura que la base de las llamas, viene expresada por:

I � F x q

Siendo:

F = Factor de Visión (adimensional ver Figs. B.3 y B.4)

g = Flujo de calor irradiado

I = Intensidad de radiación térmica

Esta ecuación ignora los efectos de la absorción atmosférica de la radiación.

Este método de cálculo puede ser utilizado para determinar intensidades deradiación sobre elementos ubicados a cortas y largas distancias desde la fuentede ignición.



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FIG B.3 FACTOR DE VISION MAXIMO PARA UN OBJETO A NIVEL DE PISO, DEBIDOA UN CILINDRO VERTICAL RECTO (Ref. 16)

Geometría para determinar F en un cilindro vertical recto.

Fac

tor

de v

isió

n m

áxim

o a

nive

l de

piso

Distancia adimensional, X/R

R

Elemento querecibe laradiación

Relación altura / radio

0,1

0,01

0,002

0,51,03,06,0

HR

H

X

1 2 4 6 8 10 20 40 60 80



Geometría para determinar F en un cilindro vertical inclinado.

Fac

tor

de v

isió

n m

áxim

o

Distancia adimensional, X/R

R

Elemento querecibe la radiación

0,10

0,02

0,011 2 5 10 20

HR

X

H

0,05

0,20

0,50

= 6

�

�

� = 0�� = 30�� = 45�

� = –30�� = –45�

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FIG B.4 FACTOR DE VISION MAXIMO PARA UN CILINDRO INCLINADO CON UNARELACION H/R = 6 (Ref. 16)



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B.3.3.3 Modelo Chorro de Fuego (Jet Fire)

Los modelos de Jet de Fuego no han sido tan desarrollados como las piscinas defuego.

Considine y Grint expresan una correlación para Chorro de Fuego de LPG. Lasdimensiones de la llama, la cual es asumida cónica esta dada por:

L � 9, 1 m0,5

W � 0, 25 . L

rs,50 � 1, 9 t 0,4 m0,47

donde:

L = Longitud de la llama (m)

W = Mitad del ancho de la llama cónica en su final (m)

m = Tasa de fuga de LPG (kg/seg; siempre que 1 < m < 3000 kg/s)

rs,50 = Rango de peligro lateral donde se produce 50% de fatalidades (m)

t =Tiempo de exposición (s, pero siempre que 10 < t < 3000s)

B.3.3.4 Modelo Bola de Fuego (Fireball)

Este tipo de evento catastrófico, puede ocurrir como consecuencia del escapemasivo de un gas inflamable, o gas licuado presurizado, en circunstancias en lasque se produce la ignición de la masa de gas.

La expansión de los gases calientes producidos por la combustión, origina unanube típica en forma de hongo. En este tipo de evento, no se producensobrepresiones apreciables y su duración es normalmente reducida. El evento deBLEVE origina también una bola de fuego. Las consecuencias sobre losalrededores, se manifiestan a través de intensidades de radiación térmicaelevadas.

Los parámetros físicos de una bola de fuego pueden ser calculados.

Diámetro máximo de la bola de fuego (m)

Dmax � 6, 48 M 0,325



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Duración de la bola de fuego (seg)

t � 0, 825 M 0,26

Altura del centro de la bola de fuego (m)

H � 0, 75 Dmax

Diámetro inicial de la bola de fuego a nivel de tierra (m)

Dinicial � 1, 3 Dmax

donde:

M = Masa inicial de producto inflamable (kg)

La radiación recibida por un elemento esta dada por:

QR � T E F

donde:

QR = Radiación recibida por el elemento en estudio (KW/m2)

T = Transmisividad atmosférica

E = Flujo emitido en la superficie (KW/m2)

F = Factor de visión (Ver Sección B.3.5)

La radiación es parcialmente absorbida por la atmósfera.

Esto produce una reducción en la radiación recibida por el elemento en estudio.En distancia mayores de 20 m, este término podría ser 20–40%. Una correlaciónrecomendada que considera la humedad es:

T � 2, 02 (PW X)–0,09

donde:

T = Transmisividad atmosférica (valor 0 < T < 1)

Pw = Presión parcial de agua (Pascales, N/m2)

X = Distancia desde la superficie de llama hasta el elemento de estudio (m)



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E �frad M Hc

� (Dmax )2t

donde:

E = Flujo emitido en la superficie (KW/m2)

M = Masa de sustancia inflamable (kg)

Hc = Calor de combustión (KJ/kg)

Dmax = Diámetro máximo de la bola de fuego (m)

frad = Fracción de radiación, típicamente 0,25 < frac < 0,4 (Ver Tabla B.2)

t = Duración de la bola de fuego (s)

B.4 Explosiones

Una explosión es un proceso simple que involucra la producción de una onda desobrepresión, resultante de una generación rápida de energía. La onda desobrepresión ejerce una fuerza de corta duración sobre los objetos en sutrayectoria. La onda de sobrepresion decrece en intensidad cuando se aleja dela ubicación de la explosión.

El cuerpo humano es muy resistente a las sobrepresiones sin sufrir lesionesmayores. En las explosiones las fatalidades son generalmente el resultado delesiones producidas por objetos que golpean o caen sobre personas.

Las explosiones pueden ser producidas por fenómenos físicos como la rupturade un recipiente que contiene gas presurizado o por la combustión de un gasinflamable en aire. Estas reacciones pueden ocurrir en estado de confinamiento(ejemplo, edificios o recipientes), o en estado de confinamiento parcial (ejemplo,planta de proceso).

El modelo de cálculo de efecto de explosiones basado en la equivalencia deTNT se presenta únicamente para llevar a cabo cálculos manuales cuyosresultados serán usados únicamente para efectos comparativos. Para laestimación de consecuencia en los ACR, se usarán únicamente modeloscomputarizados basados en el método de multienergía.

B.4.1 Explosión de Nubes de Vapor (“VCE”)

El evento denominado “VCE”, puede ocurrir como consecuencia del escapemasivo de un gas o líquido volátil inflamable, en circunstancias en que no seproduce la ignición instantánea de la masa de gas o vapor. En esta situación, seorigina la formación de una nube de gas/vapor, que al encontrar un foco deignición empieza a arder en la periferia, produciendo mayor inducción de airehacia el centro de la nube y en consecuencia una aceleración de la velocidad decombustión, que finalmente termina en explosión. El efecto fundamental de una



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“VCE” sobre los alrededores, se manifiesta a través de las sobrepresionesoriginadas por la explosión.

El evento de “VCE”, es una de las posibles consecuencias del escape masivo deun gas o líquido sobrecalentado a presión, sin embargo una revisión históricaindica que las fugas de pequeñas cantidades de productos inflamables producenun “flash fires” (fogonazo) sin generar sobrepresiones significativas.

Para producirse un “VCE” es necesario algún confinamiento de la nube yturbulencia. También existen indicaciones que la nube de vapor inicial debe sermayor que un tamaño critico.

Los modelos para calcular los efectos de los “flash fires” no han sido muydesarrollados. Pero sus efectos han sido limitado a las dimensiones de la nube.

Fundamentalmente, se deben considerar como fuentes de riesgo potencial de“VCE” los recipientes, o tuberías que contienen:

– Gases inflamables a alta presión (en general > 35 atm.).– Gases inflamables licuados a presión (en general > 2 atm.).– Líquidos volátiles inflamables (en general, en cantidad > 5 toneladas).

En el supuesto de aplicación de los estándares y prácticas exigidas en la IPPN,para el diseño, construcción, instalación, operación y mantenimiento de tanquesy recipientes, se considera que la rotura instantánea de la pared de tales equipos,es un evento de probabilidad tan baja, que no resulta justificada su consideracióncomo origen del escape.

Las roturas en tuberías, mangueras y brazos de carga, bombas y compresores,son eventos estadísticamente más probables que no pueden dejar de tomarse encuenta, aún cuando se diese por supuesto la aplicación de los mejoresestándares y prácticas operacionales.

En base a lo anterior, se considerará como origen del escape, la rotura total deaquellas tuberías que manejan gases o líquidos inflamables.

La masa total de gas que forma la nube sin considerar dispersión, vendráexpresada por:

M � Q x t

donde:

M = Masa total de gas

Q = Caudal o tasa de escape

t = Duración del escape

Los modelos para el cálculo de escapes de productos inflamables indicados enla Sección B.2 serán utilizados para calcular la masa de sustancias inflamables.



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Para la determinación de la duración del escape, se deberán considerar lasfacilidades de detección de fugas y aislamiento de equipos, existentes en cadacaso particular, de acuerdo a los siguientes criterios generales:

– Si sólo existen válvulas de aislamiento de operación local, se considerará elescape del inventario total de la tubería y equipos conectados a ésta.

– Si existen sistemas de detección de fugas (detectores de gas, alarmas de bajapresión, o caudal), y se dispone de válvulas de aislamiento de accionamientoremoto, se deberá evaluar la confiabilidad de tales sistemas y el tiempo derespuesta de los operadores, una vez recibida la alarma. En general, seconsidera que las roturas catastróficas de tuberías que originan un escapemasivo del producto, serán detectadas inmediatamente por los instrumentosmencionados y la duración del escape, dependerá fundamentalmente deltiempo de respuesta del operador para activar los sistemas de aislamiento y/oparada de equipos. Tiempos de respuesta no inferiores a 5 minutos, deberánser considerados en esta situación.

– Si además de los sistemas de detección de fugas, existen sistemasautomáticos de aislamiento y/o parada de equipos, la duración del escapeviene determinada por el tiempo de actuación de tales sistemas. Como factorde seguridad, se tomará un tiempo igual al doble del especificado para el cierreautomático de las válvulas de aislamiento existentes. En estas condiciones,suelen obtenerse tiempos de duración típicos del orden de 1 minuto.

B.4.1.1 Equivalencia en “TNT” de la Masa de Gas / Vapor

Aún cuando no toda la masa de gas que constituye la nube se encontrará dentrode los límites de inflamabilidad (parte se habrá diluido por dispersión), seconsiderará la masa total de gas calculada previamente, como supuesto másconservador.

La cantidad de “TNT” equivalente a la masa de gas/vapor que origina la “VCE”,se calcula en base a la siguiente relación empírica:

MTNT �M x � Hc x f� H TNT

siendo:

MTNT = Masa equivalente de TNT (kg)

M = Masa de gas en la nube (kg)

∆ Hc = Calor de combustión del gas o vapor (Kcal/kg)

f = Factor de eficiencia de la explosión

∆ HTNT = Calor de combustión del TNT (Valor típico = 1.111 Kcal/kg)



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El factor de eficiencia de la explosión depende fundamentalmente del tipo desustancia involucrada. En general se considerará f= 0,02 para gases y vaporesde hidrocarburos.

B.4.1.2 Determinación del Valor de la Sobrepresión

La determinación del valor de la sobrepresión a una determinada distancia delcentro de la explosión, se calcula a partir de gráficos existentes para el caso decargas puntuales de “TNT”. En la Figura B.5, se presenta un gráfico para elcálculo del valor pico de sobrepresión en función de la distancia y la masaequivalente de TNT.

La utilización del concepto de masa equivalente de TNT resulta muy conveniente,por cuanto se dispone de extensa información sobre los efectos causados por laexplosión de diferentes cantidades de este poderoso explosivo. Sin embargo, lasimilitud entre la explosión de una nube de gas no confinada y la de una masa deTNT, no es totalmente equivalente. Las diferencias más notables son:

– La carga de TNT es puntual, mientras que la nube de gas ocupa un volumenrelativamente grande.

– Las sobrepresiones producidas en la explosión de TNT, son mucho mayoresen las proximidades del centro de la explosión que en el caso de VCE.

– La duración de la onda de choque, es mayor en las explosiones de nubes degas.

Teniendo en cuenta lo anterior, se considera que el método de cálculo basado enla equivalencia en TNT de la masa de gas inflamable, solamente resultaapropiado para el cálculo de sobrepresiones fuera de los límites de la nube, enpuntos relativamente alejados del centro de la explosión.

B.4.2 Explosión de los Vapores en Expansión de un Líquido en Ebullición(“BLEVE”)

Este evento puede ocurrir cuando un tanque o recipiente presurizado quecontiene un líquido, es sometido directamente a las llamas de un incendioexterno. Las paredes del recipiente no “mojadas” por el líquido contenido,aumentan rápidamente de temperatura por efecto del calor externo, perdiendo suresistencia hasta el punto en que no pueden resistir la presión interna y seproduce su ruptura en forma violenta. Como consecuencia inmediata, se produceuna onda de choque y la proyección de misiles, o fragmentos metálicos, a partirde la rotura del tanque.



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FIG B.5 GRAFICO DE SOBPRESION VS. DISTANCIA REDUCIDA (EXPLOSION DE T.N.T.) (Ref. International Risk Insurers)

DISTANCIA REDUCIDA, Z = r x me –1/3

r = distancia al orígen de la explosión (m)me = masa de TNT equivalente (kgs.)

SO

BR

EP

RE

SIO

N, P

(kP

a)

1000

100

14

10

3

1

0,1

1 10 100 1000

9876

5

4

3

2

0,90,80,70,6

0,5

0,4

0,3

0,2

Para ello, se deben adoptar las siguientes medidas generales:



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Cuando el líquido contenido es inflamable, la liberación de éste al exteriorproduce generalmente una bola de fuego, cuyos efectos están descritos en laSección B.3.3.4.

Las consecuencias de un BLEVE pueden ser más severas que las originadas poruna VCE, sin embargo, la adopción de adecuadas medidas de prevención yprotección en tanques y recipientes presurizados, permite reducir notablementela probabilidad de ocurrencia de dicho evento. Para ello se podrían adoptar lassiguientes medidas generales:

– Distanciamiento y ubicación de posibles fuentes de incendio, de acuerdo a eldocumento IR–M–01 “Separación entre Equipos e Instalaciones”.

– Adecuada pendiente del terreno para evitar la acumulación de derrames bajoel tanque o recipiente, (Norma PDVSA H–251 “Sistemas de Drenaje”).

– Instalación de sistemas de despresurización de emergencia, (Norma PDVSAIR–P–01 “Sistemas de Parada, Bloqueo, Despresurización y Venteo deEmergencia, de Equipos y Plantas”).

– Sistemas fijos de agua pulverizada para enfriamiento de las paredes deltanque (Norma PDVSA IR–M–03 “Sistema de Agua Contra Incendio”).

– Instalación de detectores de gas (Norma PDVSA IR–I–02 “Sistema deDetección de Gases Inflamables”).

El efecto principal de un BLEVE es la radiación emitida, la cual debe ser calculadade acuerdo con lo establecido en la Sección B.3.3.4.



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