Radiación térmica (kW/m2) Efecto observado
37.5 Suficiente para causar daño a equipo de proceso
25 Energía mínima para encender madera en exposiciones indefinidamente largas (sin piloto).
12.5 Es la energía mínima requerida para la ignición piloteada de la madera y fundición de tubería de plástico. Con 1% de letalidad en 1 minuto.
9.5 Umbral de dolor alcanzado después de 8 segundos; quemaduras de segundo grado después de 20 segundos.
4
Suficiente para causar dolor a personal que no se cubra en 20 segundos; es posible la formación de ampollas en la piel (quemaduras de segundo grado); 0 letalidad.
1.6 No causará incomodidad por exposición prolongada.
Fuente: Chemical Process Safety: Fundamentyals with Applications; Crowl/Louvar; Prentice Hall, 1990
Tabla 5.1.2 Efectos de Sobrepresión. Variable Física Peligrosa
Ondas de presión (kg/cm2) Efecto observado (Clancy)
0.703
Probable destrucción de edificios; máquinas herramientas pesadas (3,175 kg) desplazadas y dañadas seriamente, herramientas para maquinaria muy pesadas (5,443 kg) sin daños.
0.351 – 0.492 Destrucción casi completa de casas.
0.210 – 0.281 Demolición de edificio sin marcos o de paneles de acero; ruptura de tanques de almacenamiento de petróleo.
0.070 Demolición parcial de casas, las vuelve inhabitables.
0.035 – 0.070 Ventanas grandes y pequeñas se hacen añicos; daño ocasional a marcos de ventanas.
Fuente: Chemical Process Safety: Fundamentyals with Applications; Crowl/Louvar; Prentice Hall, 1990 5.2. Radios Potenciales de Afectación.
Los radios potenciales de afectación se realizarán mediante la aplicación de un software aceptado por la SEMARNAT (Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales), denominado SCRI Fuego (Simulación de Contaminación y Riesgos en Industrias para Análisis de Consecuencias por Fuego y Explosiones) versión 1.3.
Los modelos del software SCRI Fuego se basan en metodologías de la Agencia de Protección Ambiental de EUA (EPA), del Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AICHE) y de la Agencia de Administración Federal de Emergencias de EUA (FEMA).
Modelos de Fuego y Explosión
El objetivo de los Modelos de Fuego y Explosión es determinar los diámetros asociados a la intensidad de radiación térmica y a las ondas de sobrepresión. La probabilidad de que se presente un incendio es bastante más alta que la probabilidad de que, en un incidente de liberación de material se dé lugar a una explosión; en gran medida se debe a que para que se presente una explosión, es necesario que se forme una nube de vapor de suficiente tamaño antes de que se presente la ignición (fase de dispersión). Si la ignición ocurre inmediatamente puede presentarse una bola de fuego, flama a chorro o un fuego grande con una pequeña probabilidad de sobrepresión. Si se permite la formación de la nube y la ignición ocurre posterior el efecto de sobrepresión puede ser muy grande con consecuencias muy severas. Igniciones retardadas con un tiempo de 1 a 5 minutos son las más probables de ocurrir aunque también se han presentado igniciones con un tiempo de retardo de 30 minutos.
Así, una suficiente cantidad de la nube debe estar entre el rango inflamable del material para que cause la explosión (mínima masa explosiva). La onda de choque generada por la explosión de la nube puede variar grandemente y está determinada por la velocidad de propagación de la flama. En la mayoría de los casos el modo de propagación de la flama es deflagración. Esta puede describirse como la combustión
Capítulo I - 101
del material emitido, en la cual la velocidad de propagación es dominada por los fenómenos de transporte molecular y turbulento. En la ausencia del efecto de la turbulencia, la velocidad normal de la flama para hidrocarburos es del orden de 5-30 m/s. Esta velocidad es muy lenta para producir efectos de sobrepresión significantes, por lo que la nube de vapor únicamente se quemará en forma rápida (Flash Fire).
Para simulaciones de los escenarios planteados para este proyecto se considera una masa mínima explosiva de 5,000 Kg. para lograr la transición de una Flash Fire a una Explosión de una Nube de Vapor no Confinada (UVCE). Este valor para la mínima masa explosiva se tomo del apéndice A “Application of API Recommended Practice 750 for Five Tons of Explosive Vapor” de la API RP 750 Management of Process Hazards, que indica que de acuerdo a estudios realizados, la probabilidad de una explosión después de la formación de una nube de vapor que contiene 5 toneladas de hidrocarburos es de casi el 5 %.
Modelos de Radiación.
Flamas de Chorro (Jet-Fire). Es una llama estacionaria y alargada (de gran longitud y poca amplitud) provocada por la ignición de un chorro turbulento de gases o vapores combustibles (gas natural dulce, en este caso en particular).
Bola de Fuego (Fire-Ball). Llama de propagación por difusión, formada cuando una masa importante de combustible se enciende por contacto con llamas estacionarias contiguas. Se forma un globo incandescente que asciende verticalmente y que se consume con gran rapidez.
BLEVE. Se produce por el estallido súbito y total, por calentamiento externo, de un recipiente que contiene un gas inflamable licuado a presión, cuando el material de la pared pierde resistencia mecánica y no puede resistir la presión interior.
Pool Fire (Incendio de Charco). Es consecuencia de un derrame de líquidos inflamables, se forma un charco de líquido cuya extensión dependerá de la geometría y naturaleza del terreno. Por evaporación se generan gases inflamables si la temperatura del líquido está por encima de la temperatura de ignición de la sustancia, lo que produce un incendio del charco. Al incendiarse se producen unas llamas cuya altura depende principalmente del diámetro del charco, el incendio también puede tener lugar en el interior del tanque de almacenamiento.
Llamarada (Flash-Fire). La llamarada o “flash-fire” proviene de una fuga de gas o vapores inflamables que forman una nube hasta llegar al punto de ignición. También se produce a consecuencia del derrame de un líquido que se evapore en condiciones atmosféricas, que de hecho se trata como una fuga continua de vapor a la atmósfera. En caso de ignición, la llama se desplaza desde el punto de ignición hacia la fuente a través de las zonas de la nube que se encuentran dentro de los límites de inflamabilidad. Todo el proceso tiene una duración muy corta (unos pocos segundos), y en todo caso es difícil de establecer el umbral entre incendio (donde predomina la radiación térmica) y explosión (donde predomina el efecto de sobrepresión). Dentro de sus límites, la nube inflamable de gas supone un 100% de letalidad debido al contacto directo con las llamas y a la sofocación. Debido a la falta de homogeneidad en la nube, la inflamación de la nube de vapor puede ser hasta en un contorno con el Límite Inferior de Inflamabilidad igual al 50%. De manera que la distancia desde el punto de escape hasta otro que llegue al 50% del Límite Inferior de inflamabilidad será considerada como criterio para la máxima distancia de letalidad.
5.3 Criterios de Simulación.
La evaluación de las consecuencias de los accidentes postulados para las actividades en la construcción y operación de la ECG Kabuki - Aris, se realizó a partir del cálculo y valoración de las distancias y áreas de afectación para estos escenarios de accidentes, considerando las condiciones más favorables para que las consecuencias sean más severas.
Los criterios que permiten efectuar las estimaciones y predicciones de daños provocados por los tipos de incidentes en el proyecto son:
Capítulo I - 102
Identificación de Escenarios.
El primer paso es la identificación de escenarios, para este caso se utilizó la metodología HazOp, donde se analizaron los eventos que por su magnitud y frecuencia representan un alto riesgo. Para este proyecto se analizarán dos tipos de eventos el Peor Caso Creíble o catastrófico y el caso más probable. Peor Caso Creíble. En el Análisis de Consecuencias, casi siempre, el primer escenario que debe
identificarse es el del peor caso y que el reglamento de la EPA define como la fuga de una sustancia procedente del recipiente más grande o una falla en una tubería de gran flujo del proceso. En lo que se refiere a una fuga de gases tóxicos, el escenario del peor de los casos presupone que la cantidad se escapa del recipiente en sólo 10 min. En lo que respecta a los líquidos, ese mismo escenario presupone un derrame instantáneo. Por lo que toca a las sustancias inflamables, el peor caso supone una fuga instantánea y una explosión de la nube de vapor. Sin embargo el tiempo de respuesta puede ser menor si se cuenta con dispositivos automatizados que detecten y aíslen la fuga. En términos generales este evento no es muy probable que ocurra, pero sus consecuencias serían severas; su identificación requiere de hacer una serie de consideraciones pesimistas, donde todo falla.
Casos más probables. Son los incidentes con pérdida cuya probabilidad de ocurrencia es alta, no obstante son consecuencias mucho menos graves que el peor caso creíble. Para los escenarios más probables la modelación se realizará para un orificio formado por: corrosión, desgaste, golpe, agentes externos y sabotaje, estos orificios estarán ubicados en uniones de tuberías, sellos de válvulas y/o empaques, de ductos y equipos de proceso. Estos eventos se pueden presentar en cualquier momento y en las diferentes condiciones climatológicas bajo las condiciones normales de operación. Tipo y diámetro del orificio de la fuga.
El orificio formado por corrosión y desgaste es de forma regular, de un diámetro determinado y será determinado de acuerdo a la siguiente tabla.
Tabla 5.3.1 Tamaños de orificios recomendados para la evaluación de consecuencias
Tamaño del orificio Intervalo Valor representativo
Pequeño 0 ¼ pulg. (0-6.35 mm) ¼ pulg. (6.35 mm)
Medio ¼ - 2 pulg. (6.35 – 50.8 mm) 1 pulg. (2.54 mm)
Grande 2-6 pulg. (50.8 – 152.4 mm) 4 pulg. (101.6 mm)
Ruptura > 6 pulg. (>152.4 mm) Diámetro del recipiente, hasta un máximo de 16 pulg. (406.4 mm) Referencia: API 581 Risk Based Inspection.
El tiempo de duración de la fuga
En este caso, debido a que el proceso es continuo, en el caso de presentarse una fuga, el material seguirá liberándose hasta que sea interrumpida. El tiempo que se lleva este proceso más que del inventario, depende de:
a) Tiempo para detectar la fuga.
b) Tiempo para analizar el incidente y decidir las acciones correctivas. c) Tiempo para complementar las acciones correctivas.
El tiempo de respuesta fue considerado de acuerdo al API Publicación 581 Risk-Based Inspection Base Resource Document que sugiere los tiempos de respuesta en función del sistema de detección y al tipo de sistema de aislamiento de acuerdo a lo indicado en las tablas siguientes:
Tabla 5.3.2 Guías de Clasificación de Sistemas de Detección y Aislamiento.
Tipo de Sistema de Detección Clasificación de la Detección Instrumentación diseñada específicamente para detectar pérdidas de
material por cambios en las condiciones de operación (por ejemplo: Perdida de Presión o Flujo) en el sistema.
A
Capítulo I - 103